您当前的位置 : 行业动态

从电芯说起,传统车企对动力电池系统有何考虑?

来源: 雅斯顿  作者:
2020-08-27 08:22:09
分享:

  上周,通用汽车在上海与底特律连线的「穹顶对话」中提到了未来5年的规划:2025年前,通用汽车在中国市场投放的新车型中,超过40%为新能源车型;通用全新一代平台BEV3与Ulitium电池系统将同步导入中国,并且实现近100%的本土供应商采购。

  (延伸阅读:《不必再等10年,通用汽车的2030与「三零」愿景就在眼前》)

  这是通用汽车在中国的5年规划,同时也是上汽与通用在2010年上海世博会提出「2030愿景」的落地呈现。但事实上,在2020年我们已经能够看到上汽通用在中国新能源车市场走在前面的一些表现,比如去年上汽通用投放到市场的第一款纯电动MAV别克 微蓝 ( 参数 | 询价 ) 已经跻身月销第三,仅次于特斯拉与广汽新能源Aion S,排在整个合资市场第一。

  数据来源:乘联会

  如此的成绩不仅来自于别克在中国的品牌效应,更重要的是微蓝在电池技术方面呈现出别克品牌一如既往的可靠与稳定。如此的成绩,要归功于上汽通用在10年前就投入布局的电池研发。如今通用汽车在全球有两个动力电池系统发展中心,一个在中国上海,一个在美国底特律,两个中心同步投入电池技术的设计、研发、测试与生产。

  从去年的微蓝6,到今年的微蓝6 PHEV和微蓝7,上汽通用正在努力向消费者传达一个态度:作为一个合资品牌,它们致力于确保电池性能的前期下,打造出高标准的安全性、可靠性以及耐久性。

  掌握核心科技,从一片电芯说起

  2009年,中国的新能源汽车市场尚未起步,通用汽车上海前瞻技术中心就已经开始着手建立电池实验室。

  2015年上汽通用汽车动力电池系统发展中心成立,作为通用汽车在全球的两个动力电池实验室之一,上海将研发与测试数据与美国底特律的北美实验室实时共享。

  在通用汽车看来,虽然现阶段他们并没有投入到自主生产电芯,但是对动力电池前沿技术的研发必须掌握在自己手里,这是通用汽车能够在全球新能源车市场立足的重要根基。而事实上,新一代Ultium电池系统的尖端技术就是两大实验室研发实力的证明。

  一块电芯从电解液的混料到封装、激活等环节可能的技术突破,这是上汽通用汽车动力电池系统发展中心的课题;

  小到一块软包电芯、大到一个整车电池包的性能测试,这是上汽通用汽车动力电池系统发展中心的日常;

  因此,虽然目前别克几款新能源车采用的电芯都来自于第三方供应商,但是具体到每一块电池的性能表现,放到整车的系统匹配,上汽通用都要深度参与。

  以别克微蓝7为例,它采用的是LG化学高能比三元锂电池,上汽通用在LG的技术方案之上进行了专属的配方设计,以实现能量密度更高、使用寿命更长、温度控制更精准。同样搭载这款LG电芯的雪佛兰Bolt在一家第三方租赁公司测试分析中表现为:车辆使用一年后,电池衰减为0,高于特斯拉Model 3。

  关于稳定,大厂有大厂的思考

  传统车企在纯电动车的推进节奏上不如造车新势力,外界往往会用「船大调头难」来解读。通用汽车作为最早投入到新能源车研发的企业,它的情况更多的是谨慎、可靠与安全。

  消费者对纯电动车的顾虑不完全是续航,几乎每年都能成为焦点的「自燃问题」始终作为纯电动车的一个担忧而存在。如何确保动力系统的安全是一个传统大厂必须仔细考虑的问题,这其中首要涉及的是电池热管理系统。

  纯电动车的自燃事故大多来自于动力电池的热失控,更具体的原因是电芯热失控导致蔓延。因此要避免自燃事故的发生,重点要避免单个电芯过热,其次是隔绝过热电芯的热量蔓延。

  通用汽车这样一个大厂的严苛标准正是体现于此。别克微蓝7与微蓝6 PHEV动力电池系统均采用了专属的电芯级智能温度管理系统。

  电芯级可以简单理解为:每一片电芯都搭配一个散热装置。

  比如,在微蓝7的288片电芯里,每两片之间会布置一块泡棉导热片,直接与电池底部的水冷散热结构相连,可以根据电池的工况提供实时的冷却或者加热,以实现最稳定的温度控制与低温放电功能,正常运行的稳定可以在-35℃到55℃之间。与此同时,电芯之间的泡棉导热片也能起到一定的缓冲作用,避免两片电芯的互相挤压。

  而微蓝6 PHEV采用的散热系统是通用汽车专利的片层液冷技术,同样是两片电芯之间布置一个导热片,特殊之处是这块导热片带有液冷管道,可以更快速高效地实现热量传导,而这样的一片导热片厚度只有0.2毫米。

  安全可靠是一切的前提

  纯电动汽车发展的这几年,消费者的认知也在逐步提高,与续航焦虑一并被重视与解决的还有安全问题,比如碰撞安全、结构安全、高压安全,等等。

  与电池热管理系统背后的谨慎态度相同,通用汽车在电池保护、车身结构等方面也有自己的方案。

  最常规的是对电池包的保护。微蓝7和微蓝6 PHEV的电池均通过了挤压、碰撞、浸泡、火烧、过充、过放、短路、盐雾等10余类极限试验,其中包括振动测试、高低温交变试验等具体项目的测试时长是国标规定的数倍以上,在多种复杂工况之下,微蓝7和微蓝6 PHEV的电池都被验证了极高的安全性。

  第二层安全保护是对事故的监测预警。微蓝7和微蓝6 PHEV均有对高压线束的双重保护;微蓝7还采用了智能充电保护、充电口双路温度检测、智能故障提醒、碰撞自动断电、电量自动均衡等电池组管理技术,具体到实际使用层面,无论在行驶还是充电过程中,系统都能对电池的电压、温度、电流等状态进行实时监控,一旦问题发生就会自动报警并实现一秒内的主动断电功能。

  第三层的安全保障来自于电池生产装配,这可能是很多消费者难以关注的。在上汽通用汽车动力电池系统发展中心,微蓝7与微蓝6 PHEV的电池组装实现了电芯堆垛和电池模组装配的100%自动化完成。通过可追溯、可联网控制的机器人或者机械手智能完成,好处在于能够保证每个电池模组产品的一致性,避免人工操作的误差与安全风险。

  在电芯堆垛和电池模组的装配工艺上,机器人每一次的上料/下料/搬运过程中精度在0.1mm以内,其中涉及的每一个关键零部件数据都会进行实时采集、监控和预警,保证整个环境高效、准确、稳定,可追溯。

  由机器完成自动化的电芯、模组与电池组装配之后,生产线上还会进行一系列的安全检测与评估,比如通过高热灵敏度、-20℃ ~350℃超宽温度范围的红外热成像探测技术,实现非接触的全产品轮廓范围内的实时温度变化监测,确保微蓝7和微蓝6 PHEV动力电池系统的质量和测试安全,采用质量流量法进行泄露测试,等等。

  雅斯顿小结

  消费者对纯电动车的犹豫来自于很多方面,或是性能和续航,或是安全与质量。当上汽通用拆开了别克两款新能源车的电池包摆在我们面前,才发现,传统车企转型新能源的时候,他们在性能与安全方面的兼顾与严谨。因不了解而选择不接受,在别克的新能源产品上,消费者大可不必。

  本文由长城网汽车频道内容合作方“雅斯顿”授权转载。

关键词:电芯,传统车企,动力电池系统责任编辑:刘复宁