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    揭秘比亞迪動力電池核心技術

    2019-04-09 13:33:50 太陽能發電網
    作為純電動汽車最核心的零部件之一,動力電池對車輛的續航里程、整備質量、動力表現、操控性能等息息相關。在純電動汽車的制造成本方面,電池的占比也最高,普遍在30%以上,這導致了電動汽車較高的售價以及后期維護成本。因此,降低電池的單位成本,以及增加電池的能量密度,一直是電動汽車技術發展的主要方向。對原本
    電池管理系統


    由于采用了鋰電池,為了保證電池始終處在一個比較合適的溫度范圍內進行工作,比亞迪為其配備了一套獨立的電池智能溫控管理系統,以確保動力電池在復雜的溫度環境之下可以獲得穩定可靠的性能。這套智能溫控管理系統通過液體介質保溫和降溫,能有效保證電池溫度均一性。


    在冷卻方式上,比亞迪在電池內增加了散熱回路,通過板式換熱器與空調回路相連,電池進出水和電池級耳處都布有溫度傳感器,結合電池溫度實時調節空調壓縮機的功率來控制電池進水溫度及流量,以此來控制電池溫度在適宜工作溫度。


    在加熱方式上,比亞迪在電池散熱回路里串聯PTC水加熱器,通過調節水加熱器的功率,控制進水溫度及流量,以此來控制電池在冬季也能工作在適宜溫度,確保充電速度和放電動力性。


    并且通過電池管理系統BMS,實時監測電池狀態,對低溫、過充、過放、過溫等進行保護,從而延長電池壽命。當溫度過低或過高時,會限制充放電功率,而當溫度嚴重過低或過高時,會禁止充放電,從而保護電池。


    蛇形水冷扁管


    用來冷卻以及加熱的水道管路布置在不同電池模組的底部或者側面,同時我們注意到,電池包中的水管采用了與特斯拉相同的口琴管,這種口琴管很薄,壁厚在0.8-1mm,相比于傳統的壁厚為1.6-2mm的鋁合金水管,重量上要輕不少。


    比較有特色的是,秦Pro EV500上所采用的這種橫向彎折蛇形設計相比于特斯拉,可以說是采用了同樣的技術路線,但從工藝角度上講更難,尤其是在彎曲部分的外圈,材料內外側的拉伸率相差比較大,容易發生褶皺和裂紋,對材料以及工藝的要求非常高。


    這樣做的好處也是顯而易見的,特斯拉管路是為了從側面“包住”電池,但問題是圓柱形電池與散熱管路的接觸面幾乎是一條直線,效率較差,這也是為什么在最新的21700(Model3采用)電池模組中采用了整體灌膠方式,只能犧牲“重量”換“熱量”。比亞迪的管路設計與方形電池配合較好,管路完全貼在電池側壁,最大化接觸面積。


    這種設計既保證了每塊電芯都能被冷卻到,同時相對于用整塊鋁板設計的冷卻水道,實現了非常好的輕量化效果。這在整個行業上屬于領先的技術,對比亞迪來說完成了一個挑戰。


    組裝工藝


    整個電池包在總裝的過程中,對工藝的控制非常完美。特別是在每一個水冷管的連接點,每一個接插件的連接點,每一個高壓電氣的連接點,以及結構固定的點上面基本上都有兩到三道確認。


    舉個例子,一些低壓的接插件負責電池的信號采集,如果BMS系統丟失了單體電壓信號或者單體溫度信號,就不能繼續可靠地工作,也就無法完全保證電池的安全。


    一般的接插件只有一個鎖扣,鎖緊之后會有鎖止聲音作為提示。而比亞迪不僅有聲音作為確認,同時還有一個副鎖扣,只有一級鎖扣接插到位時,才可以將副鎖扣閉合,兩級的鎖止設計非常到位。


    另外,高壓電器的連接也是整個電池包組裝中最核心最關鍵的一點,尤其是在主回路連接的可靠性和低內阻設計上。比亞迪的電池包在主回路的長距離連接上采用了耐高溫的聚酰亞胺壓封的銅排,并且設計了很多立體彎折,從而在受到振動,或是受熱膨脹時,通過這些彎折來吸收長度的變化,避免將載荷轉移到連接螺釘上。


    雖然從接觸內阻的角度來講,單螺釘的接觸內阻就滿足發熱要求。但比亞迪依然堅持用雙螺釘的設計方案,從而大幅提高可靠性。而且在螺釘的擰緊確認上,我們發現有三種顏色的色標,這意味著進行了三遍確認。第一遍為自動擰緊軸擰緊,并打上紅色標記,后兩遍為人工利用扭矩扳手復檢,分別打上黃色和白色標記。


    另外,整個電池包內的大部分管線都采用了尼龍網狀編制管套,特別是與電池包殼體及內部器件接觸的管線,在保護線束,避免磨損的同時,也起到降低噪音的作用。


    總結


    總的來說,比亞迪秦Pro EV500在整個電池包的輕量化和可靠性上做了非常多的努力,并且通過改良電芯配比、優化電池管理系統以及主動熱管理技術,提高電池的能量密度,從而提高車輛的動力、操控以及續航性能。


    尤其是在安全性方面的設計上,比亞迪的工程師們考慮得更是細致,從而最大程度保護用戶的行車安全。以上這些,都體現出比亞迪在電池研發領域所具有的技術優勢以及發展空間,可以說引領了行業技術發展方向。



    作者: 來源:汽車工程師聯盟 責任編輯:jianping

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