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深度解析全球首个乘用车里面的无线电池管理系统

2021-11-24 汽车电子设计 阅读:
作为一名曾在通用汽车待了快7年的工程师,我把通用在电气化的过往战略分为几个阶段。远古阶段:开始EV1的开发之前和我对口的工程师就是赶上这一波的东风,很顺利地做到了8级专家工程师,这批车虽然收回销毁了,

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作为一名曾在通用汽车待了快7年的工程师,我把通用在电气化的过往战略分为几个阶段。Stcednc

远古阶段:开始EV1的开发Stcednc

之前和我对口的工程师就是赶上这一波的东风,很顺利地做到了8级专家工程师,这批车虽然收回销毁了,但是通用的光荣历史,这段时期最大的特点尝试了很多新技术,电池用的是铅酸电池。Stcednc

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▲图1.通用第一代电池Stcednc

探索的第一阶段(2010-2014):Stcednc

围绕Volt和BEV1两代车同时开发,Volt和LG开发PHEV电池,BEV1和A123开发LFP电池。这个阶段是在美国奥巴马政府支持下大举进攻的态势,围绕PHEV为重心开发,整个电池系统基本是在之前T型电池系统上做完善;在BEV上根据Spark的车型做后桥的定制。Stcednc

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▲图2.通用的第二个阶段,四个电池包Stcednc

重复自我的第二阶段(2014-2016):Stcednc

这个阶段开发Volt Gen2,并且在Volt Gen2上做了HEV,并且规划了P1P4的混动系统。在BEV2开发了Bolt EV,并且把它作为对标Model 3 3.5万美金的战略车型,这款BEV2的电池包一开始让LG Chem来设计,中途接手,中间还有100miles和200miles来做一个选择,最后留下200miles也就是大家看到的。Stcednc

间隔年(2017-2018):Stcednc

这个阶段迷茫期,主要看不到北美的开发重心,这也是我离开的阶段,在2016-2020年的规划阶段,这个是应对空窗期。Stcednc

第三阶段(2019年之后)Stcednc

这个时候通用开始全力去开发BEV3,同时规划奥特能平台。Stcednc

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▲图3.奥特能平台主打电池成本低Stcednc

在国内使用的是方壳电芯,在技术路线的选择上,通用在中国也是走的三元路线,因此随着电芯能量密度提高,热失控防护方面主要有几块:Stcednc

1)每片电芯之间的间隔都采用隔热材料来进行防护;Stcednc

2)电芯泄压阀的上方都用了云母片进行阻隔,这样电池模组的上盖还是塑料的;Stcednc

3)集成化的冷却也可以帮助电芯提高平时和热失控状态的散热。Stcednc

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▲图4.奥特能电池隔热和防火的设计Stcednc

最新拿到的细节包括:Stcednc

● 电池正极材料采用原位涂层比原有的NCM811热稳定性提升10%,化学体系是三元正极配高容量石墨负极(355mAh/g)Stcednc

备注:我猜测这个也是Ni 55的化学体系。Stcednc

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▲图5.感觉这个电池的寿命是非常长的Stcednc

● 这个电池包估计是最耐撞的了,电池包里面采用多根1500MPA 超高强度钢横梁进行加固(12模组是5根横梁,10模组4根,8模组3根)Stcednc

上盖总成采用1500MPA超强侧边防护梁,托盘总成采用1000MPA的底部防护,其实换句话来说,电池壳体特别重。

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▲图6.这个电池包的强度是特别强Stcednc

● 防火隔绝措施上在电芯间使用更厚的气凝胶,并且电池上盖内置气凝胶防火毯,在电池包上配置了大面积防爆配合独特的排气通道,可以迅速排出高温气体。Stcednc

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▲图7.气凝胶的设计,是每个电池一片Stcednc

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▲图8.模组上盖里面配置了排气通道、云母片Stcednc

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▲图9.泄压阀的设计Stcednc

● 热管理层面为每个模组都配置了集成式独立液冷板。电池包内部高压元器件具备在电芯热失控后防止拉弧设计。Stcednc

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▲图10.独立的水冷板Stcednc

当然这套系统的最大亮点还是在于全球首个乘用车里面的无线电池管理系统,也使得电池系统减少了90%的线束,把大量采样环节的线缆约束在模组环节。主要采用气压、电池温度和电池电压三种参数来监测电芯,识别出问题会立即采取降温缓解措施。Stcednc

小结:我个人觉得方壳电池为了安全,做到后面大家都做的差不多,稍微有点无趣。Stcednc

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