作为一名曾在通用汽车待了近7年的工程师,我(朱玉龙)把通用在电气化领域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,很顺利的做到了8级专家工程师,这批车虽然被收回销毁了,但依然是通用的光荣历史,这段时期最大的特点是尝试了很多新技术,电池用的还是铅酸电池。
探索的第一阶段(2010-2014):这个阶段围绕Volt和BEV1两代车同时开发,Volt对应与LG合作开发PHEV电池,BEV1则是与A123合作开发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,以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。
重复自我的第二阶段(2014-2016):这个阶段开发Volt Gen2,同时在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BEV 2的电池包一开始是让LG Chem来设计,中间还有100miles和200miles来做一个选择,最后留下200miles,也就是大家所看到的。
图2 通用第二个阶段的过往,四个电池包
间隔年 2017-2018:这个阶段是迷茫期,主要是看不到北美的开发重心,这也是我离开的阶段。从2016-2020年的规划来看,这个是应对空窗期。
第三阶段(2019):这个时候通用开始全力去开发BEV3,同时规划奥特能平台。
图3 奥特能平台主打电池成本低
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锂路线,因此随着电芯能量密度提高,热失控防护方面主要有以下几个重点——
1)每片电芯之间的间隔都采用隔热材料来进行防护;
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;
3)集成化的冷却也可以帮助电芯提高平常状态和热失控状态的散热。
图4 奥特能电池隔热和防火的设计
最新获得的细节信息包括——
1)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)。
备注:我猜测这个也是Ni 55的化学体系
图5 感觉这个电池的寿命是非常长的
2)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)。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,其实换句话来说就是电池壳体特别重。
图5 这个电池包的强度特别高
3)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。
图6 气凝胶的设计,是每个电池一片
图7 模组上盖里面配置了排气通道、云母片
图8 泄压阀的设计
4)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。
图9 独立的水冷板
当然这套系统的最大亮点还是在于:它是全球首个乘用车中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。
小结:
我个人觉得方壳电池为了安全,到后面大家都会做得差不多,稍微有点无趣。
图|网络及相关截图
作者简介:朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,著有《汽车电子硬件设计》。
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