鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:910次 | 2019年05月13日
電池包技術(shù)含量超越特斯拉,這是一場(chǎng)零跑的領(lǐng)跑
一直以來(lái)大家對(duì)電動(dòng)車電池安全的擔(dān)憂就沒(méi)有停止過(guò),特別是上個(gè)月一輛特斯拉ModelS電池短路起火再次將這個(gè)話題推向高潮,連特斯拉都能燒起來(lái),業(yè)內(nèi)還有能讓人放心的電動(dòng)汽車嗎?
但你確定特斯拉的電池技術(shù)就是最好的嗎,而且據(jù)說(shuō)那起事故還另有隱情?當(dāng)然,這不在今天的討論話題之內(nèi),今天的重點(diǎn)是探討零跑的電池技術(shù)。
想必很多人對(duì)零跑S01這款雙門四座小跑車感興趣,畢竟補(bǔ)貼后十多萬(wàn)元的價(jià)格極為親民,可以說(shuō)圓了無(wú)數(shù)人的跑車夢(mèng),唯一擔(dān)心的可能就是它的電池技術(shù)安全性。
為什么選擇三元鋰電池?
零跑S01同樣采用三元鋰電池,雖然相比磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料,三元鋰在安全性和壽命方面不占優(yōu)勢(shì),但三元鋰的好處就是能量密度大,一致性好,耐低溫,這意味著可以給汽車節(jié)省更多的空間和重量,所以被乘用車行業(yè)廣泛采用。
例如比克18650電池(三元鋰電池)的能量密度已經(jīng)達(dá)到232Wh/kg,而目前國(guó)內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池基本上徘徊在150-170Wh/kg左右;三元鋰電池在-20℃時(shí)的電池容量能保持常溫的70%,而磷酸鐵鋰電池僅剩54%。
但三元鋰材料在200℃時(shí)就會(huì)分解產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng),而磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃。所以三元鋰安全性上的不足,就要通過(guò)PACK和BMS彌補(bǔ),這也是為什么各大車企都要研發(fā)自主電池技術(shù)的原因。
那么零跑電池包的PACK技術(shù)有何創(chuàng)新?
目前行業(yè)電芯方案主要有三種:圓柱形、方形和軟包。
考慮到底盤高度和技術(shù)安全性,零跑S01采用了18650圓柱型電芯,這是目前行業(yè)內(nèi)三元技術(shù)應(yīng)用最成熟,一致性最好的,也是特斯拉、零跑等車企選用的主流方案。
方形電芯雖然放電倍率性好、組裝方便,但缺點(diǎn)就是散熱性、通用性和一致性相對(duì)較差。
至于軟包鋰電池,在能量密度、重量、組裝靈活性方面都有優(yōu)勢(shì),但最大的挑戰(zhàn)在于軟包裝材料——鋁塑復(fù)合膜,質(zhì)量和工藝要求太高,同時(shí)成組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,電芯一致性較差,并且封口工藝和機(jī)械強(qiáng)度可靠性差,所以很難滿足車用市場(chǎng)需求。
在可能涉及電動(dòng)車自燃的安全性方面,零跑主要做了三點(diǎn)創(chuàng)新保障。
一是單電芯雙極雙保險(xiǎn)安全設(shè)計(jì):包括寶馬在內(nèi)的業(yè)內(nèi)電動(dòng)車電池,在遭遇電流過(guò)大情況下的普遍做法是將整個(gè)電池組主回路的保險(xiǎn)絲斷掉;
而零跑采用獨(dú)特的單電芯雙極雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì),每個(gè)電芯通過(guò)鋁絲與匯流排相連,這樣就給予每個(gè)單電芯獨(dú)立保護(hù),在提高安全性的同時(shí),更便利維修。
二是PACK高低壓全隔離專利設(shè)計(jì):零跑把所有的帶電漏電體都做到了隔離,充分防止電池包短路,降低碰撞損失。最重要的是每個(gè)模組之間使用橫梁進(jìn)行硬件隔離,可以提供1-2分鐘的防火隔離時(shí)間,零跑為此申請(qǐng)了專利。要知道,特斯拉ModelS從短路到劇烈燃燒前后就6秒鐘左右的時(shí)間,而零跑這項(xiàng)技術(shù)無(wú)疑確保了逃生自救時(shí)間。
三是全鋁一體化加強(qiáng)外殼設(shè)計(jì):零跑電池箱外殼采用一體化全鋁工藝,箱體總重比同尺寸鈑金箱體減少40%。而且首創(chuàng)的一體化無(wú)螺釘模組結(jié)構(gòu)可以保障電池模組內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全無(wú)金屬化,還能避免螺釘脫落導(dǎo)致模組內(nèi)部松動(dòng)等問(wèn)題。
比特斯拉效果更好的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
在電池包熱管理上,零跑在特斯拉的蛇形冷卻方式基礎(chǔ)上改進(jìn)優(yōu)化,使得整個(gè)電池包電芯的溫差控制在1.5℃以內(nèi)(特斯拉為2℃),常溫放電效率高達(dá)97.7%,黑河-15℃環(huán)境下放電效率達(dá)92.5%,高于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)(90%),可延長(zhǎng)電池壽命20%。
同時(shí)由于在電芯排布結(jié)構(gòu)和水冷管設(shè)計(jì)方面的技術(shù)升級(jí),在同樣的體積空間內(nèi),采用21700電芯的48度電零跑電池包能量密度達(dá)到了160Wh/kg,和最新的75度電的Model3電池包一個(gè)水平。
再舉個(gè)例子,目前國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車之所以會(huì)出現(xiàn)續(xù)航里程虛高、高速狀態(tài)下續(xù)航里程大打折扣、電池容量虛標(biāo)、充電慢、等一系列三電問(wèn)題,很大原因是BMS電池管理系統(tǒng)與SOC荷電狀態(tài)的精度不高所導(dǎo)致。
業(yè)界普遍采用的霍爾傳感器檢測(cè)法(精度2%),只能保證常溫下的精度,在低溫和高溫狀態(tài)偏差較大。而零跑汽車自主設(shè)計(jì)高精度高集成檢測(cè)模塊——四合一分流器(精度0.5%),比霍爾電流傳感器精度提高4倍,能夠保證在20-45°的范圍內(nèi),SOC精度偏差不超過(guò)3%。
更嚴(yán)苛的測(cè)試環(huán)境保證功能安全
除了技術(shù)安全保障,零跑電池包也充分考慮到了應(yīng)對(duì)不可抗力因素下的安全冗余設(shè)計(jì)。例如碰撞導(dǎo)致的電池劇烈變形,水浸、火燒等意外情況下確保不會(huì)因?yàn)殡姵貛?lái)安全隱患。這方面零跑電池都是一次性通過(guò)針刺爆炸、加熱爆炸、5米高空跌落等嚴(yán)酷安全測(cè)試。
最后
雖然很多新能源車企宣稱掌握了三電核心技術(shù),但有多少水分值得商榷,至少很多都沒(méi)有自己的PACK技術(shù),而是采用電池供應(yīng)商提供的解決方案,難以與整車系統(tǒng)匹配做到一致性。
而零跑的電池包內(nèi)部組件全部自主研發(fā),包括模組,PACK,BMS硬件,軟件和算法。零跑動(dòng)力電池負(fù)責(zé)人向我們表示,這是在國(guó)內(nèi)整車廠中除了比亞迪以外,電池包自主研發(fā)程度最高的。