能源汽車(chē)行業(yè)由“油改電平臺(tái)”向“純電動(dòng)平臺(tái)”的轉(zhuǎn)變,動(dòng)力電池作為純電動(dòng)能源整車(chē)中量、成本的部件,對(duì)整車(chē)?yán)m(xù)航里程、碰撞安全性、行駛性影響更加凸顯。以動(dòng)力電池為主的全電動(dòng)平臺(tái)帶來(lái)了輕量化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化等諸多方面的改善,集成技術(shù)在其中的重要性愈加凸顯,本文從動(dòng)力電池與整車(chē)在結(jié)構(gòu)、熱管理、高壓電氣系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)集成方面,論述了一代動(dòng)力電池與整車(chē)創(chuàng)集成的主要發(fā)展方向及挑戰(zhàn)。在能源行業(yè)蓬勃發(fā)展的初期,各家OEM 發(fā)布了大量“舊瓶裝酒”的油改電能源車(chē)型,因其產(chǎn)品延續(xù)著傳統(tǒng)油車(chē)的空間布局和造型設(shè)計(jì),電池系統(tǒng)在整車(chē)的布局處處受限,產(chǎn)品力低下,用戶(hù)體驗(yàn)不。這種圍欄采用鋁制材料制造,具有輕便、耐用的特點(diǎn)。云南專(zhuān)業(yè)新能源電池集成設(shè)備-圍欄定制
無(wú)模組的CTP技術(shù)電池包“傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)”向CTP不斷化,車(chē)企和電池廠商的配套關(guān)系也開(kāi)始分化。有能力的車(chē)企向下整合開(kāi)發(fā)CTB和CTC技術(shù),能力較弱的車(chē)企向上整合,與電池廠家合作開(kāi)發(fā)CTP相關(guān)技術(shù)的電池包。整車(chē)?yán)砟铋_(kāi)發(fā)的集成技術(shù)CTB技術(shù)即消除了模組和電池包的概念,直接將電芯集成到汽車(chē)底盤(pán)當(dāng)中,汽車(chē)底盤(pán)已經(jīng)完對(duì)電動(dòng)化正向開(kāi)發(fā),單體直接集成底盤(pán)的方式可極大的提高空間利用率。而電芯集成底盤(pán)的技術(shù)涉及整車(chē)開(kāi)發(fā)。因此,CTB和CTC技術(shù)一般由車(chē)企主導(dǎo)開(kāi)發(fā),車(chē)企分別為比亞迪和特斯拉。2022年5月20日,比亞迪舉行了CTB技術(shù)暨海豹預(yù)售發(fā)布會(huì),CTB車(chē)身一體化技術(shù)及搭載CTB技術(shù)的e平臺(tái)3.0純電動(dòng)車(chē)型—海豹。江西集裝箱式新能源電池集成設(shè)備-圍欄加工廠上海歐宇鋁制品有限公司新能源電池集成設(shè)備-圍欄可以根據(jù)需要進(jìn)行加固,增加圍欄的穩(wěn)定性。
CTC 技術(shù)目前處于快速發(fā)展階段,乘用車(chē)廠家發(fā)布的 CTC 不約而同的采用了電池上蓋與車(chē)身地板集成的方式,與真正意義上的 CTC 還有較大差距;商用車(chē)的CTC(MTV)技術(shù),應(yīng)用勢(shì)明顯,發(fā)展前景廣闊?!峁芾砑呻S著能源汽車(chē)不斷向高能量密度、高能量效率轉(zhuǎn)換和高集成度發(fā)展,三電系統(tǒng)(電池、電機(jī)、電控)的熱管理需求與日俱增,已經(jīng)關(guān)系到能源汽車(chē)的整體安全和效率問(wèn)題,同時(shí)能源車(chē)輛的冬季的里程焦慮與安全事故頻發(fā)一直是阻礙行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)問(wèn)題。在傳統(tǒng)燃油車(chē)中,由于冬季可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱進(jìn)行供暖,車(chē)載空調(diào)需考慮夏季制冷應(yīng)用即可,但對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言,發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的缺失導(dǎo)致車(chē)輛冬季供暖的需求尤為緊迫,另外環(huán)境溫度對(duì)電池的性能指標(biāo)有影響,溫度過(guò)高或過(guò)低不但是驅(qū)動(dòng)力電池的性能指標(biāo)大幅度降低,對(duì)使用壽命和安全系數(shù)也是有較大危害
方案一:BMS 保持,BMU(BatteryManagement Unit,BMU)集成了整車(chē)其他功能部件,如 VCU、MCU、網(wǎng)關(guān)等,同時(shí)域控制器置于 Pack 內(nèi)部。該方案因降低了Pack 能量密度、域控制器不便維修等問(wèn)題,市場(chǎng)推廣應(yīng)用少。方案二:動(dòng)力電池采樣模塊留在 Pack內(nèi)部,其余功能移出 Pack,BMU 可根據(jù)需要和 VCU、MCU 等整車(chē)其他部件集成域控制器,目前市面上,部分商用車(chē)或 CTC 項(xiàng)目上已開(kāi)始嘗試該種解決方案。該集成方案具備如下技術(shù)勢(shì):① 可將電池、電機(jī)、電控等多個(gè)低壓控制模塊在物理上實(shí)現(xiàn)集成,實(shí)現(xiàn)至少 15% 以上的物料減少;圍欄的鋁制材料具有良好的耐壓性能,可以承受一定的壓力。
目前動(dòng)力電池行業(yè)主流技術(shù)為 CTP(Cell to Pack,電芯到電池包)技術(shù),有向 CTC(Cell to Chassis,電芯到底盤(pán))技術(shù)演進(jìn)的趨勢(shì),如圖 1 所示。下面具體介紹 CTP 技術(shù)和 CTC 技術(shù)。CTP 技術(shù)由寧德時(shí)代在 2016 年已有代商用車(chē)啟動(dòng)應(yīng)用,2019年下半年乘用車(chē)推出,指電芯跳過(guò)模組,直接集成在電池包中,在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)維度的升級(jí)。一是結(jié)構(gòu)件集成效率提升,取消了模組結(jié)構(gòu)件,采用電池包結(jié)構(gòu)梁承載;二是功能融合提升,水冷板與底版共用,電池包上蓋自帶隔熱保溫功能。使得系統(tǒng)體積利用率提升、系統(tǒng)能量密度提高、零部件數(shù)量減少,進(jìn)而降低了成本。這種圍欄可以根據(jù)客戶(hù)的要求進(jìn)行形狀定制,以滿足不同的工作需求。重慶防腐新能源電池集成設(shè)備-圍欄廠家
上海歐宇鋁制品有限公司新能源電池集成設(shè)備-圍欄可以根據(jù)客戶(hù)的要求進(jìn)行防紫外線處理,保護(hù)設(shè)備的外觀。云南專(zhuān)業(yè)新能源電池集成設(shè)備-圍欄定制
隨著能源技術(shù)的不斷創(chuàng)、融合,市場(chǎng)推出更高集成度的七合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(如下圖 8),該系統(tǒng)直接集成了電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、高低壓電源轉(zhuǎn)換器、車(chē)載充電機(jī)、高壓配電箱和電池管理系統(tǒng)等七大部件,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械部件和功率部件的深度融合。為了更進(jìn)一步提升集成度設(shè)計(jì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)八合一(如下圖 9 所示)近期也發(fā)布于市,其融合了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、減速器、高低壓直流轉(zhuǎn)換器(DCDC)、雙向車(chē)載充電器(OBC)、高壓配電箱(PDU)、電池管理器(BMS)、整車(chē)控制器(VCU)等八大部件為一體。系統(tǒng)整體功率密度提升近 20%,重量和體積降低達(dá) 15%,綜合效率可實(shí)現(xiàn)89%。云南專(zhuān)業(yè)新能源電池集成設(shè)備-圍欄定制