二、在電池成包中如何保證安全?
國(guó)內(nèi)主流的動(dòng)力電池廠商往往會(huì)提供包括電芯、模組、電池包生產(chǎn)到售后的一系列產(chǎn)品及解決方案。不過(guò)車企近幾年也逐步滲透到供應(yīng)鏈上游生產(chǎn)當(dāng)中,或自行研發(fā)動(dòng)力電池,或與電池企業(yè)合資成立公司。
國(guó)內(nèi)部分動(dòng)力電池廠電池配套情況 | |
電池企業(yè) | 主要配套整車企業(yè) |
寧德時(shí)代 | BEIJING、吉利、上汽集團(tuán)、廣汽新能源、蔚來(lái)、威馬、寶馬、奔馳、大眾、豐田 |
比亞迪 | 比亞迪、長(zhǎng)安 |
國(guó)軒高科 | 江淮、奇瑞 |
力神 | 江淮、長(zhǎng)安、上汽通用五菱 |
億緯鋰能 | 南京金龍、東風(fēng)汽車 |
比克 | 江鈴汽車、海馬汽車、長(zhǎng)江汽車 |
除了像比亞迪這種電池起家的企業(yè)能夠完全自行研發(fā)生產(chǎn)動(dòng)力電池外,多數(shù)整車企業(yè)仍是通過(guò)采用采購(gòu)電芯、自己組模組或者電池包的模式。比如幾年崛起的造車新勢(shì)力,采購(gòu)電芯和模組,自己組建電池包生產(chǎn)線,完成對(duì)核心零部件技術(shù)的掌控,同時(shí)也能夠節(jié)約一定的成本。
我們所在的威馬汽車制造工廠坐落在浙江溫州的一片灘涂之地,屬于填海造地而獲得的一片工業(yè)區(qū),周圍一篇荒蕪。威馬的工程師和高管來(lái)到這里,學(xué)會(huì)的第一件事就是挨餓,因?yàn)橹車^(guò)偏僻,經(jīng)常饑一頓飽一頓。即便是在如此艱難的條件下建設(shè)的工廠,威馬依然建立了自己的電池成包車間,就是為了將封包技術(shù)和電池安全把控抓到自己的手中。
1、沒(méi)那么簡(jiǎn)單的電池包
在電芯模組安裝一旦出現(xiàn)偏差,電池包在行駛過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)摩擦的可能,這就為安全性埋下了一個(gè)隱患。威馬在模組上料前增加了一個(gè)上線檢測(cè)工位,自動(dòng)化檢測(cè)裝置會(huì)檢測(cè)模組內(nèi)部的電壓、電阻是否符合要求。每個(gè)模組都擁有一個(gè)條形碼,所有信息會(huì)上傳至云平臺(tái)并同步到國(guó)家統(tǒng)一的機(jī)構(gòu),保證電池包全生命周期的追溯。
有些車企或者電池廠的電池包會(huì)采用焊接或者粘粘的技術(shù)將模組固定到殼體上,這樣可有效控制電池包內(nèi)部的起伏且能減輕一些重量。不過(guò)這樣一來(lái)靈活性就差了一些,后期電池包出現(xiàn)問(wèn)題需要整體更換電池包,增加了車主的成本和維修等待時(shí)間。
電池BMS管理系統(tǒng)可以說(shuō)是電池包內(nèi)非常關(guān)鍵的部分,它將電池包的溫度把控在鋰電池最合適的溫度。溫度低了,它要給電芯加熱,溫度太高它要給電芯散熱。一旦電芯電流、電壓、溫度出現(xiàn)問(wèn)題,它還要還要及時(shí)控制、及時(shí)止損以免出現(xiàn)爆炸、起火等事故。電熱管理同樣是現(xiàn)在車企非常重視的一項(xiàng)專利技術(shù),每家車企的策略都會(huì)有所不同。
2、電池包也要體檢
電芯首次下線會(huì)做通電測(cè)試,車企采購(gòu)后進(jìn)場(chǎng)會(huì)做二次測(cè)試,打包成PACK后,還會(huì)再次測(cè)試。一顆電芯會(huì)經(jīng)過(guò)重重測(cè)試,保證一致性,確保最終裝車前PACK內(nèi)電池組內(nèi)電芯性能的統(tǒng)一。
首先是機(jī)械結(jié)構(gòu)類的,電池包的重量、密封性都會(huì)進(jìn)行驗(yàn)證。第二個(gè)是對(duì)電池包內(nèi)電芯和模組的內(nèi)阻進(jìn)行檢測(cè),這個(gè)內(nèi)阻數(shù)據(jù)非常重要,電池包在使用后期,隨著充電循環(huán)次數(shù)增多,它的內(nèi)阻會(huì)增大,這樣它充電或者放電時(shí)更多的電量都消耗掉了。反映在我們的車輛上就是電池衰減,可行駛的續(xù)航里程下降,所以在電池包出廠之初就要嚴(yán)格控制電池包的內(nèi)阻。
第三類是高壓電器方面的檢測(cè),包高壓耐壓、漏電的檢測(cè),是否符合國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。最后就是電子類檢測(cè),比如電流、電壓采集是否精準(zhǔn),誤差是否合理?這些數(shù)據(jù)決定了我們的電池管理系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。還有電池包對(duì)慢充、快充信號(hào)的接收、讀取的速度和容錯(cuò)率。
此外,對(duì)于電池包的濫用性實(shí)驗(yàn),在電池包設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)到國(guó)家實(shí)驗(yàn)室或者第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)了。因?yàn)閲?guó)家對(duì)此有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),電池包只有經(jīng)過(guò)火燒、鹽水,鹽霧、短路、針刺、擠壓、沖擊等20多項(xiàng)濫用性實(shí)驗(yàn)才能被獲準(zhǔn)量產(chǎn)。
3、工業(yè)化4.0下的電池包安全
從電芯到電池包的生產(chǎn)過(guò)程中,我們看到太多為安全問(wèn)題而做的設(shè)計(jì)。電芯或模組在電池廠下線后會(huì)做通電測(cè)試其是否符合標(biāo)準(zhǔn),隨后來(lái)到車企,車企上料之前還會(huì)進(jìn)行第二次檢測(cè),打包成電池包之后,還會(huì)再次測(cè)試。一顆顆電芯會(huì)經(jīng)過(guò)重重測(cè)試,最終確保電池包內(nèi)的所有電芯都是一致的、安全的。
目前威馬的這條電池包產(chǎn)線使用了四臺(tái)ABB機(jī)械手臂,電芯的裝配線和電池包安全檢測(cè)線采用全自動(dòng)化,流水線每個(gè)工位都靠AGV自動(dòng)流轉(zhuǎn),根據(jù)總裝產(chǎn)線配套生產(chǎn),日峰值可生產(chǎn)200套。威馬目前還在對(duì)PACK封包技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā),在輕量化和安全系數(shù)上進(jìn)一步提升。
5、電動(dòng)車平臺(tái)將更有利于提升電池包的安全系數(shù)
電動(dòng)車不能簡(jiǎn)單地理解為在燃油車外殼下加一塊電池包這么簡(jiǎn)單,以前為了成本考慮,車企會(huì)在燃油車平臺(tái)上針對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),可車企們?cè)絹?lái)越發(fā)現(xiàn)燃油車平臺(tái)對(duì)于電動(dòng)車的禁錮。比如燃油車平臺(tái)對(duì)電池包容量大小有一定的要求,不加入電池包后會(huì)侵占一定的空間等。更多的車企開(kāi)始開(kāi)發(fā)專屬電動(dòng)車的平臺(tái),大眾的MEB平臺(tái)、比亞迪的e平臺(tái)都是如此。
在總裝車間完成裝車后的車輛還會(huì)進(jìn)入跑道測(cè)試,車輛進(jìn)入特定的試驗(yàn)跑道上進(jìn)行測(cè)試,比如凸包路、顛簸路、小石塊路、極限彎道,還有特定的涉水路面,目的就是模擬車主可能遇到的各種路況,對(duì)車輛做最后的檢測(cè)。
威馬溫州工廠北鄰港口、南鄰機(jī)場(chǎng),占盡了倉(cāng)儲(chǔ)物流的優(yōu)勢(shì),從這里下線的新能源車型通過(guò)陸運(yùn)、海運(yùn)發(fā)往了全國(guó)各地。就像溫州這片灘涂能夠在短短三年時(shí)間發(fā)展成工廠、住宅區(qū)到學(xué)校、醫(yī)院一應(yīng)俱全的開(kāi)發(fā)區(qū),新能源車型市場(chǎng)也如新生的嫩芽一樣,短短幾年就蓬勃發(fā)展起來(lái)。我們?cè)诳v向貫通產(chǎn)業(yè)鏈的同時(shí),也不得不把眼光放得開(kāi)闊一些,在整個(gè)行業(yè)內(nèi)看看這些新的產(chǎn)業(yè)鏈帶給動(dòng)力電池制造企業(yè)到汽車制造企業(yè)哪些新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?
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