Sandy Munro 最近拆解了福特Mach-e的電池包,我們可以近距離地解析下福特這款最暢銷車型的動力部分,實際是如何設計的,內容分為6個小點:
(1)總電量與可用電量設定;
(2)外接口布置;
(3)上蓋設計;
(4)兩款模組與總體佈置;
(5)高壓PDU區佈置;
(6)冷板佈置。
1、總電量與可用電量設定
Munro拆解的這款車是低配版,而且比較巧的是,採用的是SKI的電芯,Mach-e最先採用的是LG化學的。
低配版的總的電量為75.7kWh,可用電量為68kWh,整包重約485kg,比能約156.1Wh/kg(75.7/485)。
90%的可用電量,SOC視窗上下各留約5%的Buffer餘量,這是比較保守的一個SOC視窗設定,不少車企都設定到了95%左右。較窄的SOC視窗不足之處在於可用電量低、整車的能效低,好處在於給了電芯一個更安全的充放電區間,確保電芯的使用壽命,同時可以提供更強勁的充電功率(這點從它的快充效能可以看出,另外再討論)。
2、外接口布置
除了與整車的機械連線分佈在電池包的下箱體外,其他的介面主要分佈在電池包的前端(從行車方向看)。
主要介面為5個,如以下2圖所示。
(1)是與整車的低壓通訊介面;(2)是前電機逆變器的介面;(3)是快充介面;(4)是與加熱器、DCDC轉換器、車載充電機OBC和空調壓縮機的介面;(5)是電池包的水冷進行口。
與上述介面所對應的整車接頭如下所示:
3、上蓋設計
比較奇怪是整個箱體沒有看到平衡防爆閥的佈置,在上蓋凸臺處有個Vent開口設計,封口是一層白色膜。由於上蓋與乘員艙地板相接觸,所以在此設計防爆Vent不是個好的選擇。
上蓋看上去是非金屬的方案,比較輕,外表面有NVH墊,周邊透過64個緊固螺絲與下箱體連線。
上蓋與下箱體的密封方案如下所示。
4、兩款模組與總體佈置
Mach-e與Bolt EV的方案是非常像的,它採用兩款模組,如下所示的佈置;前面兩個是小模組,後面8個是大模組。
接下來,我們看下模組的成組。小模組共計24個電芯,大模組共計30個電芯,整個包是288個電芯。Munro對模組的電壓測試可知小模組32.3V,大模組40.3V,這應該是電芯達到4.0V的狀態。
由此推斷:小模組是3P8S(3並8串),電量為6.3kWh;大模組是3P10S,電量為7.9kWh,這樣總電量7.9*8+6.3*2=75.8kWh。透過這些資料,我們也可以大致地推算下電芯的容量約為73Ah。
高配版的電池包電量約為98.8kWh,它在電池包的後排位置採用了雙層模組佈置,同時模組的成組也多了些電芯。
5、高壓PDU區佈置
Mach-e高壓PDU區的佈置,也是採用了較為主流的方案,即佈置在電池包前端的一段狹長空間。主要的高壓器件如下所示。
在主正、主負的每個輸出極上,都設計有2個繼電器,這種雙繼電器方案,應該是在充電時使用一組繼電器,在放電工作時使用另外一組繼電器,相對於特斯拉那種單繼電器方案更安全些。
熔斷器的佈置如下。能看到引數的兩款是Eaton的630A,430VDC;EV20-150-xx。
6、冷板的佈置
Munro沒有把模組從冷板上拆開,所以還看不到冷板的具體設計。從描述上來看,應該是每一排模組用一個大的水冷板,中央通道是冷卻液進出的主通道,每個模組的進出水口匯聚到中間的冷管上來。
小結:
福特Mach-e電池系統在技術上沒有新的突破或創新之處,所採用的方案都是已經成熟的,由於借鑑了LG和GM在Bolt EV上的思路,所以整體水平也就是2017年左右的狀態。
福特在本月初公佈了其上半年的汽車銷量,共計銷售了947737輛,其中xEV共計56570輛,Mach-e累計銷售12975輛,佔福特總銷量的1.4%,佔xEV銷量的23%,差不多1/4的電氣化車輛為純電的Mach-e。銷量還是不錯的,我覺得很大部分得益於既有的野馬品牌和粉絲受眾,在這一波嚐鮮後,能否維持住銷量要打個問號。
Mach-e的效能還有很大的最佳化空間,最簡單的就是換個電池供應商,換個方案,續航、充電、加速度等直接可以上一個臺階。