鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2868次 | 2019年05月28日
寧德時(shí)代811動(dòng)力電池包 解析內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)探究
寧德時(shí)代的工廠一直籠罩著一層神秘的面紗,尤其是在NCM811被熱炒的當(dāng)下,更是撲朔迷離一般地存在著。
要說(shuō)今年上半年,中國(guó)新能源汽車行業(yè)最火的話題,那絕對(duì)是NCM811配方的三元鋰電池。自從去年年底蔚來(lái)NIODAY上公開(kāi)發(fā)布ES6,號(hào)稱第一個(gè)適配811電池的量產(chǎn)車。到廣汽新能源力拔山兮氣蓋世地推出AionS,并且也冠以首個(gè)811電池的量產(chǎn)車型。而后吉利子品牌幾何A也跟在后面,一句一跟地喊著“我也是”。
但是現(xiàn)如今,蔚來(lái)ES6還身在閨中不見(jiàn)蹤影;廣汽新能源的AionS也沒(méi)見(jiàn)路上有跑的;幾何A的811電池版車型不見(jiàn)蹤影。每次問(wèn)到811電池的情況,幾家車企都諱莫如深。不要說(shuō)看811電池的真身,就連裝了811電池的車都不怎么愿意給你看。結(jié)果,任誰(shuí)也沒(méi)想到,寶馬X1PHEV這樣一款插電混動(dòng)車不僅率先用上了811電池,并且第一個(gè)將這款寧德時(shí)代制造并封裝的NCM811三元鋰電池PACK刨開(kāi),讓大家看實(shí)物。也正因?yàn)槿绱?,我們才有了今天這篇文章的主角-寧德時(shí)代NCM811動(dòng)力電池包。
首先說(shuō)一下這個(gè)電池包的來(lái)歷,這是如假包換的寧德時(shí)代NCM811三元鋰電池PACK,由寶馬提出需求和技術(shù)指標(biāo),由寧德時(shí)代負(fù)責(zé)初步設(shè)計(jì),并按照寶馬的技術(shù)要求進(jìn)行改進(jìn)。不僅電芯是寧德時(shí)代的,同時(shí)電池包的制作、組裝,以及整個(gè)PACK的封裝都是由寧德時(shí)代完成。因此可以認(rèn)為,這是寧德時(shí)代NCM811電池的“公版”進(jìn)化版,其他車企采用的電池包基本也會(huì)大同小異,但細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)上肯定也會(huì)有不同之處。
我們來(lái)看一下這個(gè)電池包的整體情況
由于這個(gè)電池包是給寶馬X1PHEV這款插電式混動(dòng)車型適配,電量?jī)H有24度,所以體積相對(duì)純電動(dòng)車型動(dòng)輒60度電的PACK要小很多。
本身NCM配方的變化,其最終目的就是為了提高能量密度。而N代表的Ni鎳則是負(fù)責(zé)提高能量密度的最主要元素,而Co鈷則是負(fù)責(zé)高倍率,Mn錳則負(fù)責(zé)穩(wěn)定性。
NCM分別代表三種元素的名稱簡(jiǎn)寫(xiě),而各自擁有不同的功能和用處,所以811值得就是至元素組成的比例,8份N,1份鈷,1份錳,加起來(lái)是10份,也就是一整份。同理,622/523等也都至代表NCM不同的比例而已,很直觀。
簡(jiǎn)單介紹什么叫NCM811電池之后,我們來(lái)看看這個(gè)寧德時(shí)代電池包的拆解樣本。
鋁合金下箱體
這是電池的下底部,也就是面對(duì)地面的部分,為了減重采用鋁合金材質(zhì)。這個(gè)部分相當(dāng)于咱們吃飯的飯盆,所有的東西都要被裝到這個(gè)飯盆里。圖為這個(gè)飯盆...哦不,是下箱體固定車身連接用的螺絲孔位。
由于這個(gè)電池包帶有液冷系統(tǒng),因此冷卻液通過(guò)下箱體與電芯之間,帶有液體流通管道的冷卻液導(dǎo)板。由于樣品被遮擋,我們用I-PACE的電池箱體做示意,原理基本一樣。
電池控制系統(tǒng)
從高壓控制器和各處傳感器處獲得數(shù)據(jù)信息,根據(jù)上報(bào)信息判斷和控制動(dòng)力電池運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)BMS相關(guān)控制策略,并作出相應(yīng)故障診斷及處理。
低壓輸出
主要是電池包內(nèi)各種信號(hào)和數(shù)據(jù)的交換,起到與外部車輛控制系統(tǒng)通訊的作用。
高壓輸出
顧名思義,將內(nèi)部?jī)?chǔ)藏的高壓電向外輸出,履行電池包的本職工作。同時(shí)檢測(cè)到意外的高壓互鎖以及高壓掉電,也是通過(guò)封閉這個(gè)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
高壓控制系統(tǒng)
實(shí)時(shí)采集并上報(bào)動(dòng)力電池總電壓、電流等信息,為電量狀態(tài)SOC,以及電池健康狀態(tài)SOH提供判斷數(shù)據(jù),同時(shí)可實(shí)現(xiàn)預(yù)充電檢測(cè)和絕緣檢測(cè)功能。
電池芯模組
這個(gè)電池模組為硬殼電池,照片中是并列排列的4個(gè)電池模組。其中頂部帶藍(lán)色圓圈,并有壓印紋的金屬部分是泄壓保護(hù)部分,一旦電池內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重的熱管理失控,或內(nèi)部壓力驟增,這個(gè)金屬部分就會(huì)破裂,釋放硬殼電池內(nèi)部的壓力。
照片中紅色框體內(nèi)的,是檢測(cè)電壓數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線,而籃框部分的則是檢測(cè)溫度的傳感器數(shù)據(jù)線,而那個(gè)被壓成小扁片樣子的接頭,其實(shí)是一個(gè)小的溫度傳感器。所以大家可以看到,紅色的電壓監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)每個(gè)電池模組上都有;而藍(lán)色框的溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)線,每隔一個(gè)電芯模組才有一個(gè)。
耐高溫高壓線束
在電池包內(nèi)的高壓線需要經(jīng)受高溫高壓的考驗(yàn),因此凡是涉及動(dòng)力電池高壓線部分,全都會(huì)采用這種橘色絕緣布纏繞包裹的高壓線材。這沒(méi)什么可多說(shuō)的,這條就過(guò)了。
熱管理系統(tǒng)
電池包的位置及外部條件都可能導(dǎo)致不均勻的溫度分布。溫度分布不均會(huì)引起電池單體之間的電壓不均衡,從而影響電池及整車的性能。
由于電池包采用液冷系統(tǒng),因此這里是液冷管路的接口,外部鏈接水泵與散熱片,將電池內(nèi)部多余的熱量通過(guò)液體管路帶出,保持電池組工作在適當(dāng)?shù)臏囟戎隆?br/>
阻燃材料
最近發(fā)生了幾起自燃事故,將電池包的安全性推上了風(fēng)口浪尖,再加上811電池巨大的活性,讓很多人都有些擔(dān)憂。為此,這款NCM811電池包內(nèi)增加了阻燃層的設(shè)計(jì)。
電池包在位于電芯的上部增加了這個(gè)阻燃層,如果萬(wàn)一電芯發(fā)生燃燒,那么阻燃層會(huì)拖延電芯部分的火勢(shì),向電池上部外殼及車身燃燒的進(jìn)度,增加乘員離開(kāi)車輛的時(shí)間。這一個(gè)阻燃層重量約2.5公斤。
壓強(qiáng)平衡調(diào)節(jié)模塊
由于電池包本身具有IP67的防水防塵指標(biāo),某種程度來(lái)說(shuō)是全密封的,因此在不同溫度和環(huán)境及海拔壓強(qiáng)下,電池包內(nèi)外會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差,而這個(gè)平衡裝置,就是調(diào)節(jié)內(nèi)外壓強(qiáng)的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是只能通過(guò)空氣,而阻隔水和塵土。
鋁合金上蓋
其實(shí)上面那些個(gè)電芯啊、傳感器啊,幾乎所有的電池廠商都在使用類似的設(shè)計(jì),大差不差,我個(gè)人其實(shí)更看重這個(gè)鋁合金上蓋的設(shè)計(jì)??此坪?jiǎn)單,其實(shí)很難。通過(guò)不規(guī)則的沖壓,讓原本強(qiáng)度并不高的鋁合金板材,通過(guò)改變結(jié)構(gòu)造型,而在不增加任何重量和厚度的情況下,盡可能提高抗扭和自身的強(qiáng)度。同時(shí)又不影響電池包的內(nèi)部構(gòu)造,以及不增加無(wú)意義的空間占用。
看著容易,設(shè)計(jì)起來(lái)可是非常難的,必將要考慮電池包在XYZ三個(gè)軸向的震動(dòng)、沖擊,以及本身自體的扭曲和拉伸。
總之,感謝寶馬X1PHEV,讓我們看到了一直處在傳說(shuō)中的寧德時(shí)代NCM811電池的真身。在這里我也真心建議其他車企,既然你敢拍胸脯說(shuō)自己有多強(qiáng)、多牛、多了不起,那么就請(qǐng)亮出來(lái),給大家看到,讓大家信服。而不是對(duì)著媒體以及用戶畫(huà)大葫蘆描大餅、以訛傳訛。不然,光聽(tīng)你說(shuō),我怎么知道是真的還是假的?萬(wàn)幸吹牛不上稅,不然還輪得到特朗普囂張?你一家就能單挑美利堅(jiān)了。