6月14日,“解鎖前途汽車電池安全性能”主題講座于前途驛北京三里屯店舉行,針對當(dāng)下消費(fèi)者最關(guān)注的動力電池安全性問題,前途汽車三電技術(shù)專家翟晟先生現(xiàn)場分享了前途汽車關(guān)于動力電池的完整技術(shù)發(fā)展路徑,以及針對電池安全性能的技術(shù)解決方案。
華特事業(yè)部總經(jīng)理、前途汽車三電技術(shù)專家翟晟先生
為何選擇軟包電池
事實上,軟包電池并不是全新的事物,目前之所以圓柱和方形電池成為主流,背后的原因和成本、研發(fā)周期等都有關(guān)系。早在2010年,前途汽車確立以軟包電芯的標(biāo)準(zhǔn)箱為基礎(chǔ)的技術(shù)路線。翟晟提到:“作為整車開發(fā)商,電池的安全性與一致性,是我們首先考量的核心問題”。也正因此,前途汽車摒棄當(dāng)時主流市場采用的圓柱形、方形單體電池,前瞻性地采用具有更高安全性,對于能量緩沖與釋放優(yōu)勢明顯的軟包電池。
相比形狀固定的圓柱和方形電池,因采用鋁塑膜封裝形式,軟包電池在內(nèi)部能量匯集并達(dá)到爆發(fā)點(diǎn)時會出現(xiàn)緩釋過程,而非猝發(fā)式爆炸現(xiàn)象,簡單講就是軟包電池內(nèi)部短路不會立時爆炸,而是先膨脹緩釋能量,從而車輛報警后為乘坐人員提供更充裕的反應(yīng)逃生時間。更高的安全性優(yōu)勢,使軟包電池成為前途汽車整個動力電池技術(shù)路徑的研發(fā)基礎(chǔ)。
從主機(jī)廠層面來看,軟包電池經(jīng)過近幾年的發(fā)展,也逐步得到更多一線大廠的青睞,通用、日產(chǎn)、奔馳、奧迪都在軟包動力電池的研發(fā)和適配上有所投入。目前世界上最暢銷的親民電動車——日產(chǎn)聆風(fēng),搭載的也是軟包電池。而從供應(yīng)商層面,以寧德時代、LG這些大體量電芯廠為首的供應(yīng)商,也在越來越多地加入到軟包電池的研發(fā)和制造當(dāng)中。
創(chuàng)新的標(biāo)準(zhǔn)電池箱
前些日子,一系列電動車的自燃事件令大眾或多或少有些心理陰影。以圓柱電芯為例,由于電池的主要發(fā)熱源位于極耳,而鋪設(shè)在電池組下方的冷卻回路很難平衡電池上下的溫差,因此圓柱電池組先天便有難以做好BMS熱管理的劣勢。加之多年用車后電池的老化,一節(jié)電池在鋰枝晶的影響下隔膜被穿刺導(dǎo)致內(nèi)部短路,就容易發(fā)生多米諾骨牌一樣的熱失控,引起電池組的連鎖反應(yīng)。而現(xiàn)在為了保證電池組的能量密度,電芯之間的排布也都非常緊密,這又再一次提高了熱失控的風(fēng)險。由此我們知道,除了單體電池的安全性之外,電池與電池之間,也就是電池組整體的安全性措施也顯得尤為重要。
前途汽車設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)電池箱
面對這個問題,前途汽車采用的是標(biāo)準(zhǔn)電池箱設(shè)計。由于電芯在充放電過程中會有微小的體積變化,我們叫它“呼吸效應(yīng)”,在前途標(biāo)準(zhǔn)電池箱內(nèi)部,電芯之間采用了緩沖設(shè)計,可以吸收電芯呼吸效應(yīng)導(dǎo)致的尺寸變化,并在發(fā)生碰撞、顛簸等情況下形成內(nèi)部緩沖。
電池箱外部則采用高強(qiáng)度的復(fù)合材料殼體,使其碰撞性能測試成績高于國標(biāo)30%,并達(dá)到IP67的防護(hù)等級需求。值得一提的是,標(biāo)準(zhǔn)電池箱的密閉殼體還可與電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)高效協(xié)同,從而保證了電芯溫度的一致性。
以前途K50為例,其動力電池包由10個標(biāo)準(zhǔn)箱串聯(lián)而成,總能量為78.84kWh,這也是一種模塊化的設(shè)計思路。有了標(biāo)準(zhǔn)箱,整車的電池組就可以比較自由地排列、組合。前途K50定位高性能跑車,因此采用這種T型組合方式,兼顧車輛的續(xù)航、操控和空間利用率。此外,標(biāo)準(zhǔn)電池箱在安全性上一個很大的優(yōu)勢,是每個單體標(biāo)準(zhǔn)電池箱配備獨(dú)立的熱管理系統(tǒng)及獨(dú)立電池管理系統(tǒng),不僅為標(biāo)準(zhǔn)電池箱提供更高效散熱性能與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,同時有效實現(xiàn)對電芯的智能化管理,實時監(jiān)控每一個電池箱全壽命周期內(nèi)的電池狀態(tài)。
RESS可充電能量儲存系統(tǒng)
依托高安全性的標(biāo)準(zhǔn)電池箱組,前途汽車匹配高效的熱管理系統(tǒng)、精細(xì)智能的電池管理系統(tǒng),共同形成整車RESS可充電能量存儲系統(tǒng)的全方位安全性能解決方案。RESS系統(tǒng)通過主動液冷/液熱式熱管理系統(tǒng),保證每個標(biāo)準(zhǔn)箱都能夠得到充分的熱交換,最小化電芯之間的溫度差,有效提升溫度一致性,保證車輛全溫度(-30℃~55℃)范圍內(nèi)安全行車。
前途汽車RESS可充電能量儲存系統(tǒng)
這種BMS熱管理的思路,就好比是一臺10核的CPU,每個核心分管自己的一個標(biāo)準(zhǔn)箱,獨(dú)立控制其冷卻或PTC加熱。相比傳統(tǒng)的高集成度電池組“一刀切”的管理方式,這種分控式管理可以在一定程度上延長電池的使用壽命,同時擁有更好的安全性。即便某一個標(biāo)準(zhǔn)箱出了狀況,該BMS從控模塊也能獨(dú)立切斷其工作;如果事態(tài)極為嚴(yán)重,仍然無法控制,那么主控模塊會立刻關(guān)閉所有標(biāo)準(zhǔn)箱。可以說前途汽車是從電芯、電池包、熱管理三個維度對熱失控進(jìn)行防御。
自建工廠下的生產(chǎn)思路
可能大家不太了解,電芯的供應(yīng)有時候就像去某一家館子吃菜,也是要看“時令”的。同樣一道菜,不同季節(jié)去吃味道就可能不一樣。電芯供應(yīng)也是如此,由于原材料的加工,同一廠家同一型號的不同批次、不同月份的電信產(chǎn)品都有可能存在微小的差異。如果混用,則會影響電池組的狀態(tài)。
為了保障電池產(chǎn)品的一致性,前途汽車自建工廠,并自主設(shè)計流水線,進(jìn)行整個電池系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)。與此同時,前途還將監(jiān)管體系延伸至原材料供應(yīng)商,并提出同一標(biāo)準(zhǔn)箱系統(tǒng)下電芯所需的電解液及正負(fù)極材料均必須采用相同廠家相同批次進(jìn)行裝配,避免原材料的細(xì)小差別造成的電芯性能差異的情況發(fā)生,盡量提升電池標(biāo)準(zhǔn)箱內(nèi)部的一致性。
總結(jié)
這次的前途會客廳講座,更像是一次對之前電動車自燃事件的一種客觀回應(yīng)。實際上,對于電動車我們總是習(xí)慣于用一刀切的態(tài)度面對,一車燒則車車燒。深入了解后相比你就會發(fā)現(xiàn),電池原來還有這么多門道,雖然軟包電池因為其工藝難度和成本略高,導(dǎo)致很多廠商選擇現(xiàn)成的圓柱/方形電池包方案,但軟包電池在安全性、使用壽命上的優(yōu)勢也是很明顯的。相信未來大家都可以冷靜下來,不盲目追求更高的能量密度,而是選擇在確保安全的前提下,一個更合理的續(xù)航里程,屆時軟包電池會成為更多汽車廠商選擇的技術(shù)方案。