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深度解析通用奧特能平臺的電池設計

作為一名曾在通用汽車待了快7年的工程師,我把通用在電氣化的過往戰略分為幾個階段。

遠古階段:開始EV1的開發

之前和我對口的工程師就是趕上這一波的東風,很順利地做到了8級專家工程師,這批車雖然收回銷燬了,但是通用的光榮歷史,這段時期最大的特點嘗試了很多新技術,電池用的是鉛酸電池。



▲圖1.通用第一代電池

探索的第一階段(2010-2014):

圍繞Volt和BEV1兩代車同時開發,Volt和LG開發PHEV電池,BEV1和A123開發LFP電池。這個階段是在美國奧巴馬政府支援下大舉進攻的態勢,圍繞PHEV為重心開發,整個電池系統基本是在之前T型電池系統上做完善;在BEV上根據Spark的車型做後橋的定製。

▲圖2.通用的第二個階段,四個電池包

重複自我的第二階段(2014-2016):

這個階段開發Volt Gen2,並且在Volt Gen2上做了HEV,並且規劃了P1P4的混動系統。在BEV2開發了Bolt EV,並且把它作為對標Model 3 3.5萬美金的戰略車型,這款BEV2的電池包一開始讓LG Chem來設計,中途接手,中間還有100miles和200miles來做一個選擇,最後留下200miles也就是大家看到的。

間隔年(2017-2018):

這個階段迷茫期,主要看不到北美的開發重心,這也是我離開的階段,在2016-2020年的規劃階段,這個是應對空窗期。

第三階段(2019年之後)

這個時候通用開始全力去開發BEV3,同時規劃奧特能平臺。

▲圖3.奧特能平臺主打電池成本低

在國內使用的是方殼電芯,在技術路線的選擇上,通用在中國也是走的三元路線,因此隨著電芯能量密度提高,熱失控防護方面主要有幾塊:

1)每片電芯之間的間隔都採用隔熱材料來進行防護;

2)電芯洩壓閥的上方都用了雲母片進行阻隔,這樣電池模組的上蓋還是塑膠的;

3)整合化的冷卻也可以幫助電芯提高平時和熱失控狀態的散熱。

▲圖4.奧特能電池隔熱和防火的設計

最新拿到的細節包括:

● 電池正極材料採用原位塗層比原有的NCM811熱穩定性提升10%,化學體系是三元正極配高容量石墨負極(355mAh/g);

備註:我猜測這個也是Ni 55的化學體系。

▲圖5.感覺這個電池的壽命是非常長的

● 這個電池包估計是最耐撞的了,電池包裡面採用多根1500MPA 超高強度鋼橫樑進行加固(12模組是5根橫樑,10模組4根,8模組3根)。

上蓋總成採用1500MPA超強側邊防護梁,托盤總成採用1000MPA的底部防護,其實換句話來說,電池殼體特別重。

▲圖6.這個電池包的強度是特別強

● 防火隔絕措施上在電芯間使用更厚的氣凝膠,並且電池上蓋內建氣凝膠防火毯,在電池包上配置了大面積防爆配合獨特的排氣通道,可以迅速排出高溫氣體。

▲圖7.氣凝膠的設計,是每個電池一片

▲圖8.模組上蓋裡面配置了排氣通道、雲母片

▲圖9.洩壓閥的設計

● 熱管理層面為每個模組都配置了整合式獨立液冷板。電池包內部高壓元器件具備在電芯熱失控後防止拉弧設計。

▲圖10.獨立的水冷板

當然這套系統的最大亮點還是在於全球首個乘用車裡面的無線電池管理系統,也使得電池系統減少了90%的線束,把大量取樣環節的線纜約束在模組環節。主要採用氣壓、電池溫度和電池電壓三種引數來監測電芯,識別出問題會立即採取降溫緩解措施。

小結:我個人覺得方殼電池為了安全,做到後面大家都做的差不多,稍微有點無趣。

分類: 情感
時間: 2022-02-03

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