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图解通用奥特能平台的电池设计
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作为一名曾在通用汽车待了近 7 年的工程师,我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。

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