最近 MG MULAN发布全新技术亮点,这个上汽电动汽车序列的品牌,抢着把上汽星云纯电专属系统化平台和“超薄纯平”魔方电池拿出来讲。我曾经作为一名电池技术人员在上汽待了四年,我还是安利一下,对这个电池的设计来做一些解读。当然由于立场问题,尽量客观一些。
图1 上汽的E2电池平台
PART 1:为什么要做躺式电芯?
上汽的主要合作方是宁德时代,所以在早期研究中,需要实现5个设计目标“21103”——
· 最高200Wh/kg的能量密度
· Pack 100/kWh美金的成本
· 110mm的高度,支持轿车
· 0热失控,各种化学体系绝对安全
· 3C快充
后续在这个目标基础上,加入了更宽泛的能量梯度,和快换的设计。
图2 XY方向固定尺寸以后的换电设计
你首先会发现:成本和安全的目标是刚性的。110mm高度下后续扩展成不同的规格,所以现在采用LBS躺式电芯,最核心的诉求是安全。One Pack的设计,在电池XY两个尺寸固定以后,我们看到由于整车企业对能量有需求,当能量密度和成组率都达到极限以后,只能靠高度上涨。三种不同厚度的电池包,对应三种不同的电芯规格(长、宽固定,厚度变化)。
图3 上汽电池包的扩展
在这里最大的问题,就是化学体系的梯度没有拉开,原有的中密度、高密度和低密度化学体系,使得在同一个电芯规格下面,容量没办法覆盖那么多的配置。而由于电芯配方的差异,这使得3种不同的尺寸规格配上三大体系的配方,做出来N种电芯。
图4 电芯的规格演变
这也就是面临一个问题:这个尺寸规格用磷酸铁锂体系来做,覆盖44kWh-70kWh,但在70kWh这个数值上得靠M3P,真正用LFP来做,电池的能量其实不算高。
图5 电池规格的搭配
PART 2:麒麟电池设计的解读
这是一种典型的CTP设计,散热放在中间,通过类似特斯拉那种长条形水冷板冷却的方式来做电芯底部冷却。如果要做大功率快充可以在上下电芯加入整块的水冷板解决,但是由于电芯属于较大尺寸的,就存在均热挑战了。
图6 整体的布局
整个设计的核心,就是围绕这个“不烧”,通过侧边的隔热,最多烧两颗电芯,这是整个电池包设计的最基本考虑,也是这个电池系统设计最大的考虑。
备注:目前的一个问题是,全中国车企都在围绕铁锂电池做方案,立起来加入一定厚度的隔热材料,也比较合适做热失控防护。
图7 热失控
仔细对比可以发现,要做110mm的电池包,大方壳确实不是好方案,所以这块要么做刀片电池要么4680/4695两种,从当时的可能性来看,这是一种必然的选择。
图8 躺式电芯设计
这一页的数据,更多的还是建立在现有的产品对比上,在下一代的长刀和短刀的数据出来后再来对比下。
图9 这一页其实大家一直在刷记录
小结:
磨剑三年,上汽的E2电池平台是建立在方壳卷绕技术上的一次很有意义的尝试,和现在的方壳叠片出来的各种刀片电池和4680电池相比,没有电芯上的根本变化,做Pack的兄弟已经倾其所有,到头了。
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》。