年,中国汽车提出新“四化”(电动化、智能化、网联化、共享化),虽然技术的不断更新迭代,未来发展必然逐步趋向高度融合的特征,而电动化在其中占据重要地位。为了更好匹配四化尤其是电动化的需求,电池及其集成技术是不可忽视的。
业界有句俗语,“电芯技术看日韩,集成技术看欧美”。电芯的选择和集成的技术对于汽车的提供同等重要。在上一期推送中,我们提到了关于电芯的选择。通过数据的计算与比对,我们发现采用三元锂电池能比磷酸铁锂电池更有效,续航里程更长。那么,我们应当如何运用合理的组装技术来实现这一性能优势呢?
通用动力电池的外形电池的最小基本单元是电芯、隔热泡棉和冷却板,将其以类似三明治的方式层层堆垛,便能形成组装动力电池的最小单元;将最小单元安装在起固定作用的框架里,完成电池组的基本框架。进而,我们在组装好的模组结构顶部安装电器组件,如继电器等,再连接水冷系统,利用空调的冷却系统直接为动力电池降温,维持电池于一个较为稳定的环境工作。
电芯、隔热泡棉和冷却板由于需要注意各套集成电池之间需要有较好的一致性和成本等需求,工业生产的过程中,除了部分线束由人工进行安装之外,绝大部分操作由机器人进行。由此可见,从实验室走向实际生产,除了参数和性能的追求之外,这些优势的实现也是至关重要的。电池的集成远远不止简单地将它们拼在一起这么简单。在电池集成的过程中,我们需要考虑许许多多由此可带来的问题。
除了电芯设计过程中需要考虑热管理问题之外,集成过程同样提出诸多要求。BMS管理系统提出对电池容量估计的低误差:由于SOC估算精度偏低,化学能工作状态和静止状态之间的差异造成充放电头尾过程中出现较大容量余量,容易造成成本的浪费。
动力电池集成示意图另外,集成系统的重量控制对续航里程的影响也很关键。如果我们能减轻电池外壳的重要,用更少的螺钉、外壁、模块来组装具备同样能量密度和容量的电池,就能顺利降低整车的质量,进而增加续航里程。一般而言,电动汽车总重降低10%,可续航里程便可增加5.5%。因而,降低电动汽车的重量对成本的节省是双重的。
成本的降低还可以通过集成标准化来实现。正如之前提到的,许多厂家已经试图通过采用标准模组来增加市场效益。是VDA单一方形的外壳电池尺寸标准,受到了很多电池企业的认可。电池的标准化,可以有力推动动力电池集成的模块化发展。
大众基于VDA标准电芯尺寸提出的模组