LG在I-Pace模组的注胶设计
2018年上市的I-Pace是LG在欧洲车企技术上的一个缩影,后面不少的欧洲车型身上都有它模组和PACK的设计痕迹。
I-Pace模组是LG的355模组,共有12个电芯,成组方式为4P3S,总的重量约为12kg;36个模组平铺在PACK的箱体内表面,似乎除了通用的Bolt EV,欧洲其他车企业采用的模组方案与I-Pace均有很多相似之处。
这些PACK在设计上有一个很明显的方案,就是将水冷板置于下箱体下面,水冷板下面则是整个PACK的底部防护板,这样形成一种三明治式的构造。
在冷却或加热时,导热路径为:水冷板-下箱体底部-模组壳体底部-电芯,为了加大导热效率,在箱体底部和模组壳体之间,模组壳体与电芯之间,LG均采用了胶接的方案。其中,箱体与模组壳体之间的导热胶较容易设计,由于模组会通过其他结构进行固定,这里只需考虑导热即可,因此,LG直接在模组上涂覆了一层导热硅胶,模组压在PACK箱体后,胶延展开来,形成相对均匀的一层,厚度约1.0~1.2。
而电芯与模组壳体之间的胶接就相对复杂一些,从整个模组的设计上来看,LG希望模组是不可“拆”的,因此除了前后端板外,模组壳体是一体式的套筒结构,通过铝合金挤型材形成。
这种设计结构强度和安全性要好些,12个电芯通过胶粘为一体后,推入套筒。所以,这个设计无法先在壳体内表面涂胶,然后再将电芯铺上去。
LG的解决方案是在模组壳体底部开相应的小孔,待电芯推入到位后,将胶由注胶孔注入,通过出胶孔来控制胶在电芯与壳体内表面的充分接触,务必保证充分接触的原因一是保证导热性,二是保证电芯与壳体之间的结构固定,所以这里的胶是导热结构胶。
LG在IPACE上的这个方案较原始的设计应该有些调整,理论上,可以将水冷板集成到模组壳体底部,这样PACK层面去水冷板;这个方案貌似是又回到了模组直接与水冷板接触的思路上,导热效果好,不过无法避免冷却液泄漏或是碰撞过程中,冷却液涌出来对PACK带来的安全风险。
为实现良好的导热性、电芯与模组壳体的结构紧固性,和可制造性,模组壳体内表面需要进行特别的结构沟槽和加强筋设计。