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软包电芯+标准电池箱:解密前途汽车动力电池技术

收藏 评论 时间:2019-06-18 22:59 作者:EV君 来源:EV世纪

  在电动汽车频发安全事故的背景下,如何确保动力电池安全成为新能源汽车行业的关注焦点,每家车企似乎也都有各自的秘诀。6月14日,前途汽车在前途驿北京三里屯店举办了一场主题为“解锁前途汽车电池安全性能”的讲座,前途汽车三电技术专家、华特事业部总经理翟晟介绍了前途汽车动力电池的技术路线以及确保电池安全性能的解决方案。

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华特事业部总经理 翟晟

  “作为整车开发商,电池的安全性与一致性,是我们首先考量的核心问题”,翟晟表示。

  华特电动成立于2014年,是前途汽车母公司——长城华冠旗下负责电动汽车动力系统及主要零部件研发生产与销售的业务板块。目前主要为前途汽车提供电池系统,作为一家独立的公司,也在开拓其他主机厂客户。除了汽车动力电池以外,也有储能业务。

  电芯首选软包

  目前,市场上大多数电动汽车采用的是方形电池,但前途汽车首款车型K50采用的是软包电芯。早在2010年,前途汽车母公司——长城华冠在为瑞典萨博汽车设计一款电动汽车时,就深入探索了不同类型电池的优劣势,最终确定了选择软包电芯。

  翟晟表示,从包装物来讲,无论是圆柱体电池还是方形电池,为包装物材质所决定,在有限空间内如果一旦发生反应失控的情况,能量迅速聚集,就会发生爆炸,高能量着火。但对于软包电池而言,它是有一个缓冲空间的,通过它的外形包装物先发生鼓胀形变,最终情况下软包电池失控也许会着火或冒烟,但绝对不会发生爆炸的可能性。这是前途汽车选择软包电池的出发点。

  其次是温度一致性。无论是方形电池还是圆柱电池,尤其是容量很大的方形电池,不管采取风冷或者水冷方式,都无法有效降低它的中心温度。

  软包电池采用铝塑膜封装,电池内部能量汇集并达到爆发点时会出现缓释过程,而不会出现猝发式爆炸,原本毫秒级的电化学反应会转化为约十几秒的形变反应,从而实现能量缓释,并在车辆报警后为乘坐人员提供更充裕的反应逃生时间,因此,安全性能更好。

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不同主机厂采用不同的电芯

  在全球最顶尖的几家电池公司中,LG化学选择了软包电池路线,三星SDI和比亚迪选择了方壳路线,宁德时代原来只做方壳电池,目前也加入了软包路线阵营。

  华特电动的电芯供应商——上海卡耐新能源有限公司也选择了软包路线,上海卡耐的控股股东是深圳市科陆电子股份有限公司,其技术来源是日本英耐时株式会社(Enax)。

  电池系统独辟蹊径采用标准箱设计

  如果说10年前选择软包路线非常具有前瞻性的话,前途汽车在电池包设计上采用独立标准箱的做法就显得有些特立独行了。因为,目前主流的做法是将所有的电池模块封装在一个壳体中,也就是所谓的“一体箱”设计,而且,整个电池包平铺在底盘上。前途汽车不仅采用了独立标准箱设计,而且标准箱是以T型结构排布的。

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前途汽车标准电池箱

  在每个标准电池箱内部,电芯之间存在缓冲空间并填充了泡棉,可以吸收电芯呼吸效应导致的尺寸变化,发生碰撞时也有内部缓冲。而且每个标准箱内部都有独立水室,让水室充分与电芯接触,从而有效管控电池充放电时的温度。电池箱外部采用高强度复合材料壳体,碰撞性能测试成绩高于国标30%,防水防尘等级达到IP67。

  在电池管理系统方面,整车有一个BMS主控,每个电池箱里有一个BMS从控,每个从控只负责管理单箱的电池,每个标准箱里的每一支电芯发生的状况都会被从控监测到,然后通过传输到车辆上的云端管理系统,从而能够有效监控整个电池系统。

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前途汽车RESS可充电能量储存系统

  基于标准电池箱组设计的整车RESS可充电能量存储系统通过主动液冷/液热式热管理系统,保证每个标准箱都能够得到充分的热交换,最小化电芯之间的温度差,有效提升温度一致性,保证车辆全温度(-30℃~55℃)范围内安全行车。

  关于标准箱的T型排布设计,翟晟解释,T型结构的排布利用驾驶舱的中间和后面的尾部空间放置电池标准箱,这是出于整个车辆安全方面的考虑。这种布置形式不仅仅为了考虑配重和机械结构的问题,更多的是出于对驾乘人员安全的考虑。大多数交通事故都是正面或者侧面,被追尾的情况有,但是被追尾的机率比正面和侧面相撞的机率小得多。

  虽然独立标准箱不是行业内的主流方案,不过,翟晟认为,无论是从安全性的角度来讲、从设计结构来讲,还是从将来降低成本的角度来讲,标准箱应该是将来电池产品的发展趋势。他表示,最近从行业内了解到信息,目前有一些特别大的国内生产厂家和主机厂也开始逐渐探索电池标准箱的生产和技术研发。

  在电池包生产方面,为了保障电池产品的一致性,前途汽车自建工厂,并自主设计行业领先的流水生产线进行整个电池系统的开发、生产。华特电动苏州工厂目前有一条生产线,年最大产能为52万个电池标准箱,能够满足5万辆前途K50的电池需求。明年中将建立第二条生产线。目前除了给前途汽车供应电池以外,也给一些传统车企和初创车企提供电池系统。

  为了从源头上确保安全,前途还将监管体系延伸至原材料供应商,并提出同一标准箱系统下电芯所需的电解液及正负极材料均必须采用相同厂家相同批次进行装配,避免原材料的细小差别造成的电芯性能差异的情况发生,从源头保障电池一致性,进而保障产品品质。

  通过此次讲座,我们进一步了解了前途汽车在电池安全方面的思考,独立标准箱的设计理念从理论上来说确实有其先进之处,但也仍然需要在用户的实际使用中得到检验。


作者:EV君
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