6月14日，“解鎖前途汽車電池安全性能”主題講座于前途驛北京三里屯店舉行，針對當下消費者最關注的動力電池安全性問題，前途汽車三電技術專家翟晟先生現(xiàn)場分享了前途汽車關于動力電池的完整技術發(fā)展路徑，以及針對電池安全性能的技術解決方案。
華特事業(yè)部總經(jīng)理、前途汽車三電技術專家翟晟先生
為何選擇軟包電池
事實上，軟包電池并不是全新的事物，目前之所以圓柱和方形電池成為主流，背后的原因和成本、研發(fā)周期等都有關系。早在2010年，前途汽車確立以軟包電芯的標準箱為基礎的技術路線。翟晟提到：“作為整車開發(fā)商，電池的安全性與一致性，是我們首先考量的核心問題”。也正因此，前途汽車摒棄當時主流市場采用的圓柱形、方形單體電池，前瞻性地采用具有更高安全性，對于能量緩沖與釋放優(yōu)勢明顯的軟包電池。
相比形狀固定的圓柱和方形電池，因采用鋁塑膜封裝形式，軟包電池在內(nèi)部能量匯集并達到爆發(fā)點時會出現(xiàn)緩釋過程，而非猝發(fā)式爆炸現(xiàn)象，簡單講就是軟包電池內(nèi)部短路不會立時爆炸，而是先膨脹緩釋能量，從而車輛報警后為乘坐人員提供更充裕的反應逃生時間。更高的安全性優(yōu)勢，使軟包電池成為前途汽車整個動力電池技術路徑的研發(fā)基礎。
從主機廠層面來看，軟包電池經(jīng)過近幾年的發(fā)展，也逐步得到更多一線大廠的青睞，通用、日產(chǎn)、奔馳、奧迪都在軟包動力電池的研發(fā)和適配上有所投入。目前世界上最暢銷的親民電動車——日產(chǎn)聆風，搭載的也是軟包電池。而從供應商層面，以寧德時代、LG這些大體量電芯廠為首的供應商，也在越來越多地加入到軟包電池的研發(fā)和制造當中。
創(chuàng)新的標準電池箱
前些日子，一系列電動車的自燃事件令大眾或多或少有些心理陰影。以圓柱電芯為例，由于電池的主要發(fā)熱源位于極耳，而鋪設在電池組下方的冷卻回路很難平衡電池上下的溫差，因此圓柱電池組先天便有難以做好BMS熱管理的劣勢。加之多年用車后電池的老化，一節(jié)電池在鋰枝晶的影響下隔膜被穿刺導致內(nèi)部短路，就容易發(fā)生多米諾骨牌一樣的熱失控，引起電池組的連鎖反應。而現(xiàn)在為了保證電池組的能量密度，電芯之間的排布也都非常緊密，這又再一次提高了熱失控的風險。由此我們知道，除了單體電池的安全性之外，電池與電池之間，也就是電池組整體的安全性措施也顯得尤為重要。
前途汽車設計的標準電池箱
面對這個問題，前途汽車采用的是標準電池箱設計。由于電芯在充放電過程中會有微小的體積變化，我們叫它“呼吸效應”，在前途標準電池箱內(nèi)部，電芯之間采用了緩沖設計，可以吸收電芯呼吸效應導致的尺寸變化，并在發(fā)生碰撞、顛簸等情況下形成內(nèi)部緩沖。
電池箱外部則采用高強度的復合材料殼體，使其碰撞性能測試成績高于國標30%，并達到IP67的防護等級需求。值得一提的是，標準電池箱的密閉殼體還可與電池熱管理系統(tǒng)高效協(xié)同，從而保證了電芯溫度的一致性。
以前途K50為例，其動力電池包由10個標準箱串聯(lián)而成，總能量為78.84kWh，這也是一種模塊化的設計思路。有了標準箱，整車的電池組就可以比較自由地排列、組合。前途K50定位高性能跑車，因此采用這種T型組合方式，兼顧車輛的續(xù)航、操控和空間利用率。此外，標準電池箱在安全性上一個很大的優(yōu)勢，是每個單體標準電池箱配備獨立的熱管理系統(tǒng)及獨立電池管理系統(tǒng)，不僅為標準電池箱提供更高效散熱性能與結構強度，同時有效實現(xiàn)對電芯的智能化管理，實時監(jiān)控每一個電池箱全壽命周期內(nèi)的電池狀態(tài)。
RESS可充電能量儲存系統(tǒng)
依托高安全性的標準電池箱組，前途汽車匹配高效的熱管理系統(tǒng)、精細智能的電池管理系統(tǒng)，共同形成整車RESS可充電能量存儲系統(tǒng)的全方位安全性能解決方案。RESS系統(tǒng)通過主動液冷/液熱式熱管理系統(tǒng)，保證每個標準箱都能夠得到充分的熱交換，最小化電芯之間的溫度差，有效提升溫度一致性，保證車輛全溫度（-30℃~55℃）范圍內(nèi)安全行車。
前途汽車RESS可充電能量儲存系統(tǒng)
這種BMS熱管理的思路，就好比是一臺10核的CPU，每個核心分管自己的一個標準箱，獨立控制其冷卻或PTC加熱。相比傳統(tǒng)的高集成度電池組“一刀切”的管理方式，這種分控式管理可以在一定程度上延長電池的使用壽命，同時擁有更好的安全性。即便某一個標準箱出了狀況，該BMS從控模塊也能獨立切斷其工作；如果事態(tài)極為嚴重，仍然無法控制，那么主控模塊會立刻關閉所有標準箱?？梢哉f前途汽車是從電芯、電池包、熱管理三個維度對熱失控進行防御。
自建工廠下的生產(chǎn)思路
可能大家不太了解，電芯的供應有時候就像去某一家館子吃菜，也是要看“時令”的。同樣一道菜，不同季節(jié)去吃味道就可能不一樣。電芯供應也是如此，由于原材料的加工，同一廠家同一型號的不同批次、不同月份的電信產(chǎn)品都有可能存在微小的差異。如果混用，則會影響電池組的狀態(tài)。
為了保障電池產(chǎn)品的一致性，前途汽車自建工廠，并自主設計流水線，進行整個電池系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)。與此同時，前途還將監(jiān)管體系延伸至原材料供應商，并提出同一標準箱系統(tǒng)下電芯所需的電解液及正負極材料均必須采用相同廠家相同批次進行裝配，避免原材料的細小差別造成的電芯性能差異的情況發(fā)生，盡量提升電池標準箱內(nèi)部的一致性。
總結
這次的前途會客廳講座，更像是一次對之前電動車自燃事件的一種客觀回應。實際上，對于電動車我們總是習慣于用一刀切的態(tài)度面對，一車燒則車車燒。深入了解后相比你就會發(fā)現(xiàn)，電池原來還有這么多門道，雖然軟包電池因為其工藝難度和成本略高，導致很多廠商選擇現(xiàn)成的圓柱/方形電池包方案，但軟包電池在安全性、使用壽命上的優(yōu)勢也是很明顯的。相信未來大家都可以冷靜下來，不盲目追求更高的能量密度，而是選擇在確保安全的前提下，一個更合理的續(xù)航里程，屆時軟包電池會成為更多汽車廠商選擇的技術方案。
