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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    電池技術是新能源車的安全保障

    2021-03-08 ryder

    傳統的燃油車當中,最緊要的三大件是發動機、底盤和變速箱,進入到純電動時代,三電系統成為了掂量一款車是不是具備硬核實力最緊要的標準,倘若三電系統不扎實卻總是空談智能網聯的話,那么新能源車的發展無異于空中樓閣。


    而所謂的三電系統指的是動力鋰電池、電機電控以及整車控制器,三電系統當中的每一項看上去都很簡單,但是組合在一起有著很高的技術含量,目前世界范圍內大部分新能源車企都沒有自己的三電系統研發能力。


    在備受關注的新造車勢力當中,大家也普遍都是以采購的形式,如蔚來的電芯模組來自寧德時代、小鵬的電機來自精進電動,威馬的電機則來自的博格華納,不過像電控這樣的核心技術還是要依靠車企自身的研發。


    電池技術是新能源車的安全保障


    對新能源車企而言,電池組平臺化技術是十分關鍵的,近年來發生的多起新能源汽車自燃事件都與此有關,通常情況下,發生意外的緊要原由便是電池內部的熱管理技術沒做好,電芯過熱失控才導致自燃。


    就在幾天前,湖南長沙一輛理想ONE發生了自燃事件,盡管目前官方尚未出詳盡具體的事故原由,理想ONE也不是一臺標準的純電動車型,其內部還有增程器等結構,但是毫無疑問此類事件還是給行業內當中的許多車企帶來了警醒。


    過去的2019年,新能源汽車自燃事故較前一年新增14倍,包括特斯拉、蔚來都先后爆出自燃事件,這也將新能源汽車的電池安全問題推上了風口浪尖。


    眾所周知,電動車的主流電芯材料已經從過去的鎳氫、鉛酸專為了封裝更加靈活、能量密度更高的鋰電池,三元鋰是目前市場上大部分產品所采用的辦法,電池容量基本在50-100kWh范圍之間。


    因此,要怎么樣通過前期設計和后期維護,做好三元鋰電池組核心技術的技術儲備,通過充足的驗證保障電池全生命周期的安全,將是很多新能源車企要研究處理的重大課題,安全性也會很大程度上影響著其產品在市場上的競爭力。


    大數據要怎么樣參與打造電池組技術


    威馬算是在這個技術問題上關注較早的車企,是造車新勢力陣營中唯一配有電池組自主研發和加工配套的廠商,旗下的威馬汽車研究院電池開發及使用中心于2018年底,正式組建Pack安全科,專注于電池系統安全的研究與設計。


    該研究院現階段緊要業務涵蓋電池系統的機械安全、電氣安全、熱安全及大數據預警四個板塊。后期計劃逐步新增功能安全、化學安全兩個板塊以豐富和完善電池系統的安全版圖。


    威馬汽車采用全球領先的電池組平臺化技術,兼容國內主流電池供應商加工的電芯模組,這種自主定制化電池管理辦法,確保了電池的安全、可靠以及高續航能力,同時能夠大幅提升產品迭代能力。


    通常情況下,車企為了質量考慮會選擇多家電池供應商,如威馬采用了VDA(德國汽車工業聯合會)標準的方形電芯,并通過電池組平臺化的四大技術,共同確保不同品牌間電池的兼容性,以及電池的高效、安全和可靠。


    電池系統機械、電氣、熱安全的設計,在工程可行性的前提下,通常有一定的設計冗余,但也只能盡量做到“保”和“防”,在極端工況下,依然無法完全杜絕失效的發生。


    而大數據預警則是對上述手段的補充,起到“探”和“測”的用途,是電池系統安全辦法的PlanB,即第二道保險。


    基于對動力鋰電池電化學特性的認知和實際使用中積累的豐富相關相關經驗,威馬成都研究院電池開發及使用中心緊要負責算法概念模型的搭建;IT中心大數據使用部依托后臺數據庫和強大的數據解決、分解能力,負責算法的實現與UI界面的呈現。


    其運作原理可簡單概括為:后臺檢索所有車輛涉及動力鋰電池的關鍵信息,依賴自動算法過濾掉無效或干擾因素,最終篩選出可疑問題車輛,并呈今朝預警平臺。


    半年多以來,雙方通力合作、反復溝通,經過不斷迭代,已初步搭建完成6個大數據平臺模型,并已開始逐漸使用于市場端車輛故障預警。


    預警平臺初顯成效,相比換電模式更靠譜


    下一步工作,通過引入機器學習模塊,繼續提升算法智能程度,賦予其糾偏、糾錯的自適應能力,讓大數據平臺在預警的及時性和準確性方面不斷進化。通過大數據預警平臺的使用來實現電池系統這個偏硬件板塊的智能化。


    在保證電池組安全方面,另外一家廠商蔚來汽車采用了一種液冷恒溫技術,其將鋁制液冷板鋪于電池模組下,在模組與液冷板之間加入一層導熱墊,并在液冷板與殼體底部之間再鋪設有隔熱和絕緣材料,確保電池整系統的恒溫柔安全。


    正常情況下,電芯的溫度傳遞到模組與冷板接觸的底部,再通過導熱墊傳給液冷板,液冷板外壁再把熱量傳導到冷卻液,達到降為溫目的,這個方式的好處在于支持換電模式。


    與筆直充電的方式相比,換電模式由于其電池可以拆卸,所以能實現可多頻次的檢修維護,在電池出現問題之前提前排除來,此外換電站也可以聚集對多塊電池進行管理,比如營造恒溫恒濕的標準環境,戒備快充所帶來的電池損耗,從而延長電池的壽命。


    不過,在行業當中普及換電模式至少現階段并不實際,目前大部分的電動車都是以充電形式設計的,僅有蔚等少數廠家在嘗試這個方式,實現這個服務還要大量的資源來配合,所以相比之下車企自身可靠的電池組技術顯得更為緊要。


    通常來說,電芯是可以筆直購買的,但是電池組技術卻往往要自己研發,所以我們才會看到不同的廠家在電池組技術上有著不同的處理辦法。


    但是總而言之萬變不離其宗,一個好的電芯是前提,這樣組合成的模組才安全,用模組組合成的電池組才更加可靠。


    前不久,有消息稱理想汽車ONE將采購比亞迪電芯,自己做電池組技術,從而降低對外部的依靠以及加工成本,可見以電池組技術為核心的電池管理系統正在發揮越來越緊要的用途。


    而相比之下威馬在許多其他車企重視往日,更早地擁有了自己的電池組技術以及自建廠,剛剛公布威馬EX5-Z,其動力鋰電池包也配備了全車熱管理2.0系統,這正是體現新造車公司研發實力的緊要部分。(本文首發鈦媒體,作者/李玉鵬)

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