blog

Dec 26, 2023

Batalha pela Caixa

Quer você os chame de pacotes, caixas ou bandejas, as estruturas que envolvem e protegem as células da bateria EV e seu hardware de suporte de gerenciamento elétrico e térmico estão entre os melhores do setor.

Quer você os chame de pacotes, caixas ou bandejas, as estruturas que envolvem e protegem as células da bateria EV e seu hardware de suporte de gerenciamento elétrico e térmico estão entre as principais prioridades do subsistema da indústria. A otimização da bateria envolve uma série de escolhas de fabricação e materiais, compensações de massa e embalagem, disposições de segurança e desafios de projeto/engenharia estrutural, disseram especialistas de OEM e fornecedores à SAE Media.

“Você quer que a bateria seja aparafusada ao veículo ou integrada à estrutura da carroceria?” perguntou Darren Womack, gerente sênior do departamento de carroceria e estruturas do grupo global de P&D da Magna. Estampagem a quente, estampagem a frio, perfilagem, hidroformação, fundição e aço, alumínio, compósitos e termoplásticos – estão todos levantando “discussões acaloradas” no desenvolvimento de embalagens, disse ele em uma recente reunião de analistas.

Os OEMs claramente desejam eliminar a estrutura redundante para otimizar o espaço da embalagem e reduzir a massa e a complexidade, disse Womack. A integração da bateria EV na plataforma envolvente envolve várias configurações. O projeto cell-to-pack, atualmente em produção na BYD, elimina o estágio de módulo intermediário, colocando as células diretamente na embalagem. A tecnologia célula-chassis integra a célula da bateria ao chassi do veículo, acionamento elétrico e gerenciamento térmico. Todos os componentes da bateria estão alojados na carroceria do veículo na cor branca, dispensando o pacote separado.

Nessas configurações, sob investigação da Tesla e outros, a parte inferior do chassi e a estrutura lateral do veículo funcionam como a placa inferior e as laterais da bateria. Neste casamento, a integridade ao impacto, a montagem precisa da embalagem e a vedação robusta são fundamentais.

“Cada OEM vai querer um 'manual' – um menu de opções baseado em seus critérios, incluindo formato da célula, tamanho da bateria e veículo”, explicou Mario Greco, Diretor de Estratégia e Marketing, Global Automotive, da Novelis, especialista em alumínio. “Nenhuma solução única para gabinetes de bateria servirá para todos.”

Por exemplo, uma solução de alto volume pode ser um invólucro estampado de peça única. Pode incluir uma estrutura de refrigeração integrada porque a arquitetura do veículo se presta a um design de célula para chassi em vez de célula para embalagem, disse ele. “Acho que veremos uma convergência entre o 'skate' e as arquiteturas unibody da próxima geração”, disse Greco, “porque os fabricantes de OEM que estão entrando no mercado de EVs têm arquiteturas unibody totalmente novas que são projetadas para atendê-los por um bom tempo. enquanto."

Apesar da carga significativa de massa das baterias de lítio refrigeradas a líquido, melhorias na redução de massa de EV ainda são possíveis, de acordo com Gregor Klement, engenheiro-chefe global de bandejas de bateria da Magna. “Olhando para o futuro, vemos cada vez mais integração da bateria na carroceria do veículo”, disse ele, com metais leves e compósitos desempenhando um papel importante. “A Magna R&D está trabalhando em soluções de célula para chassi e vemos clientes olhando na mesma direção. Ao eliminar peças estruturais redundantes, vemos oportunidades para uma boa melhoria em peso e custo.” Mas ele avalia que o peso da bateria provavelmente nunca será completamente compensado.

Com a eletrificação de veículos ainda em sua fase inicial, grande parte do desenvolvimento de subsistemas de veículos elétricos está no caminho crítico, disse Jeremy Loveday, gerente de engenharia do programa do superluxo 2024 Celestiq da Cadillac. Neste cenário, os Tier 1 estão oferecendo soluções de curto e longo alcance para avaliação de OEM. O conceito de caixa de bateria 3 em 1 da DuPont, revelado no final de 2022, é um novo exemplo de design modular que consolida resfriamento de células, interconexão elétrica e componentes estruturais. Sua carcaça é feita de Zytel HTN da empresa, uma poliamida à base de náilon capaz de resistir a altas temperaturas.

De acordo com Frank Billotto, Líder de Desenvolvimento de Negócios de Materiais para Baterias no grupo de Mobilidade e Materiais da DuPont, o conceito fornece resfriamento semidireto (as células são resfriadas por meio de suas abas) e fácil montagem por meio de interconexões elétricas. Ele disse que o design permite baterias com maior densidade de energia, melhorando o alcance do veículo e a eficiência do pacote.