深度:研判比亚迪为一汽某款车型制造的刀片电池系统技术状态(1)

近日,新浪微博注册ID@小鱼锂电,通过第三方渠道获得一批由比亚迪旗下重庆弗迪锂电池有限公司制造的刀片电池系统。2020年7月,首款标配刀片电池系统的汉EV电动汽车上市。至2021年4月,比亚迪宣布将旗下的全系EV车型向至刀片电池系统切换,而采用DM-i平台的车型则全面适配功率型插混专用刀片电池系统。目前已知采用刀片电池的EV车型有汉EV、2021款唐EV、秦PLUS EV、宋PLUS EV及2021款e2等,还有由比亚迪向某出行公司代工制造的滴滴D1。与此同时作为比亚迪子公司的弗迪锂电池有限公司,也承接对其他整车厂商提供不同技术规格刀片电池系统的业务。

援引工信部发布《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第340批)申报信息显示(2021年2月),一汽 红旗E-QM5将搭载由重庆弗迪锂电池有限公司(重庆工厂)制造的刀片电池系统。已经在上海车展亮相的一汽红旗E-QM5电动汽车主打出行用车市场,轴距3米左右、驱动电机最大输出功率100千瓦、NEDC续航里程431公里、采用弗迪锂电池有限公司提供的磷酸铁锂电池系统的装载电量为55度电。

新浪微博注册ID小鱼锂电获得的这批比亚迪为一汽制造的刀片电池,电压为396.8伏(400伏级电压平台)、额定容量135Ah,经过换算装载电量约为54度电。似乎,这块原本用于测试用的刀片电池与一汽红旗E-QM5整车适配的刀片电池装载电量十分接近。

当然,这组即将拆解的刀片电池最终于一汽品牌哪款EV车型不能最终确认。

这组长宽高约为1900x1200x1100mm的刀片电池系统,自重或在400-500kg、采用大单体电芯串联的无模组技术,由底部的全铝合金材质壳体(绿色箭头所指)、上部软性ABS材质壳体(蓝色箭头所指)和“凸出”的保险盒(红色箭头所指)构成。

位于这组刀片电池前端的保险盒控制面板设定了2组冷却液进出管路接口(红色箭头所指的管路为出口、黄色箭头所指的管路为进口)、2组高压动力线缆接口(白色箭头所指)以及BMS低压通讯线缆接口(绿色箭头所指)。

由于整套刀片电池上部壳体与下壳体通过螺栓以及铝片全密封固定,要想进行上下分离,就要“暴力”拆解了。

黄色箭头:密封铝片

蓝色箭头:塑料上壳体边缘

红色箭头:与下壳体一体式的侧向保护设定,额外焊接的固定支座

在进行上下壳体分离过程中密封铝条断裂,同时发现一层软性密封衬垫(红色箭头所指)的存在。

上图为移除上壳体后裸露刀片电池电芯、排线、保险盒以及侧向监控用线路板的技术状态。

黄色箭头:保险盒

红色箭头:铝材质高压动力排线(未能确认正或负极)

白色箭头:铝材质高压动力排线(未能确认正或负极)

蓝色箭头:固定在横置排布的刀片电池电芯顶端的一体式水冷板

绿色箭头:固定在横置排布的刀片电池电芯侧向,用于检测电芯电压、电流以及温度信号的线路板(共8组)

仅通过将上壳体与下壳体分离后显露出的诸多技术状态即可判定,相对其他品牌装载同等电量的电池系统,刀片电池系统的体积利用率更高。重要的是,“见方”的刀片电池电芯几乎占据了全部电池系统内部的空间,顶置的一体式水冷板替代了复杂且存在渗漏隐患的散热管路。全部124组刀片电池电芯横置“一正一负”错级串联排放,只需要铝材质高压线缆正负排线各1组即可。

红色箭头:固定在保险盒的BMS通讯线缆与电池端BMS通讯线缆接口

蓝色箭头:用于保护保险盒的橡胶密封件

白色箭头:用于保护冷却液管路的橡胶密封件

保险盒通过螺栓固定在铝材质电池下壳体,与刀片电池电芯、水冷板上壳体进行整体保护。为了便于日后分离保险盒与电池下壳体,BMS低压通讯线缆额外设定了1组接口,而正负极高压动力线缆与保险盒直接关联。

将BMS低压通讯线缆从电池端(红色箭头所指)和保险盒端的连接口(蓝色箭头所指)断开,并“暴力”拆解长度最短的高压动力线缆接口与电池端的触点,以便接下来的水冷板与刀片电池电芯的分离步骤。

铝材质高压动力线缆通过铝材质螺栓固定在刀片电池电芯正或负极(未能最终确认),此时电池端的BMS通讯低压线缆与保险盒分离、高压动力线缆与电池端固定(红色箭头所指的是固定端)。

上图为设定在刀片电池系统一侧的监控线路板护板技术状态特写。

蓝色箭头:塑料护板

绿色箭头:在塑料护板“凹陷”处设定的温度传感器

白色箭头:将温度传感器固定在塑料护板“凹陷”处的绝缘贴纸

这套装载电量54度电刀片电池系统共设定124只电芯,每16组电芯纳入到一个管理体系中,对应1组线路板用于监控电压、电流和温度,全部8组线路板由数据线串联汇总。

从侧想看,线路板护板“凹陷”设定,将温度传感器完美的“隐藏”,没有任何突出。

上图为拆卸掉第1、2组护板,裸露出线路板的技术状态(此时高压动力线缆也已经与电池端脱离)。

红色箭头:每组线路板设定1组通讯线缆与其他线路板串联

黄色箭头:刀片电池电芯正极

绿色箭头:刀片电池电芯负极

红色区域:一汽LOGO

上图为线路板技术状态细节放大后的特写。

红色箭头:没组线路板都设定关联线缆接口

黄色箭头:通讯线缆即为数据采样线束

白色箭头:温度传感器(采集铝壳体刀片电池表面温度数据)

红色区域:一汽LOGO

在比亚迪官方公布的刀片电池技术信息中,几乎只有以PPT形式展出的结构方面信息。此次可以将比亚迪为一汽代工的刀片电池系统完全拆解,并清晰可见一体式水冷板的技术状态十分难得。一体式水冷板(红色箭头所指)设定在横置的刀片电池(蓝色箭头所指)顶端,并涂抹散热胶(黄色箭头所指)与螺栓进行固定。

提前1天对一体式水冷板与刀片电池电芯间的散热胶,使用专用容积浸泡,以便较为轻松的脱离。实际上,散热胶还是很牢固的将一体式水冷板和电芯固定。无奈,只能进行“暴力”操作,硬生生的掰开一体式水冷板。

如上图可见,一体式水冷板手动掀起后,没有产生转弯,表面没有破损。将覆盖在全铝材质刀片电池系统下壳体的覆膜可见,前后纵向围挡(红色箭头所指)与刀片电池下壳体一体化。

进一步放大刀片电池下壳体后部纵向围挡细节(蓝色箭头所指)可见,镂空处理之处被不能确认型号的胶质材料填充(红色箭头所指)。

需要注意的是,这组由比亚迪为一汽制造的刀片电池下壳体只设定纵向两端的围挡、没有设定两侧向围挡,只有下壳体托盘两侧设定了用来防冲击的保护措施。换句话说,刀片电池下壳在持续轻量化的同时,被动安全由刀片电池的电芯和车身焊接共同承担。实际上,去掉了侧围的刀片电池系统,已经是CTP(无模组)封装工艺向CTC(与车型平台集成)封装工艺“迭代”过程中的一个重要技术状态。

刀片电池系统适配的水冷板一体式结构,通过冲压工艺完成预设内置水道结构。在高温环境,横置的刀片电池散发的“热量”由下而上传递,与水冷板散发由上而下的“冷量”进行冷热交换,已达到高温散热伺服的技术设定。

去掉了模组间冷却管路、高压动力线缆和低压通讯线缆,一体式水冷板、8组线路板集成温控与电控系统的最大的优势,就是直接避免意外碰撞时普通冷却液冷却液渗漏而引发电极短路的风险同时提升整体可靠性。

笔者有话说:

目前公开资料显示,向比亚迪采购刀片电池系统的整车厂商包括一汽,没有公开信息的厂商则包括传统车厂与合资品牌。比亚迪作为拥有研发和量产动力电池、电驱动、附属分系统以及车型平台的整车厂商,现在开始对外供应刀片电池系统,就要考虑不同技术实力的客户群体对技术含量较高的刀片电池系统的适配能力。

这套高度疑似用于一汽红旗E-QM5电动汽车的刀片电池系统的电压平台为约为400伏(由比亚迪重庆弗迪锂电池厂制造),相对那些采用350伏电压平台的主流车型相比有了较大提升。在充电效率持续攀升的发展态势中,电池电压越高、充电电流越小、产生热量越小、整车越安全,但是这对系统制造成本与品控标准要求越高。

在售的比亚迪汉EV适配的刀片电池系统,同为比亚迪重庆弗迪锂电池厂制造的刀片电池,但是系统电压设定约为570伏。在“e+平台”架构下,汉EV搭载的“3合1”电驱动系统、“2合1”双向充配电系统甚至BC系列电动空调压缩机,都要相应的提升性能。可是,带来的可靠性和安全性的保证,却是显而易见的。同为刀片电池,对外销售的技术状态,要与购买的整车厂商的技术实力和产品设定相吻合,甚至要进行必要的性能“降维”。

尽管这组由比亚迪为一汽提供的刀片电池最终适配车型未能确认,但是通过拆解一窥不为人知的内部技术状态,或可预判日后比亚迪系动力电池应用CTC封装技术的发展态势。

未完待续。。。。

本内容来自汽车之家创作者,不代表汽车之家的观点和立场。
车系: 红旗E-QM5
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