奇瑞新能源曾祥兵：從設(shè)計(jì)、材料、工藝等維度提升軟包模組成組效率
圖為奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司電池系統(tǒng)部部長曾祥兵發(fā)表主題演講
日前，“第二屆新能源汽車及動(dòng)力電池（CIBF2021深圳）國際交流會”在深圳舉行，在“全周期打造‘更安全’的軟包電池”專場論壇上，奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司電池系統(tǒng)部部長曾祥兵發(fā)表了主題為“車用軟包電池成組提升與保護(hù)措施”的演講。
曾祥兵表示，在全球電動(dòng)汽車市場持續(xù)增長的大背景下，軟包電池憑借能量密度高、外形可靈活設(shè)計(jì)、內(nèi)阻小等諸多優(yōu)勢，將迎來持續(xù)高速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2025年，軟包電池的裝機(jī)量將達(dá)100GWh。
在模組成組效率方面，曾祥兵認(rèn)為，軟包電池模組成組效率的提升既可以帶來直觀的經(jīng)濟(jì)效益（成本），又利于電池重量下降、系統(tǒng)能量密度提升等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。軟包電池模組此前多為非標(biāo)準(zhǔn)模組，成組效率較低，在75%左右；逐步替換為標(biāo)準(zhǔn)模組后，軟包電池模組成組效率有所提升，可達(dá)到85% ；在未來，軟包電池模組將逐漸發(fā)展為大模組，成組效率有望達(dá)到95% 。
那該如何提高軟包電池模組成組效率呢？曾祥兵表示，可通過軟包電池的輕量化設(shè)計(jì)、空間利用率提高、電芯能量密度提升等途徑實(shí)現(xiàn)。
其中，軟包電池的輕量化設(shè)計(jì)包括模組輕量化（從設(shè)計(jì)、材料、工藝等方面入手）、系統(tǒng)輕量化、新材料新技術(shù)應(yīng)用等方面；空間利用率提高包括電芯排布方式改進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化平臺化（包括殼體平臺化、模組尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、電氣架構(gòu)、電池管理系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化測試驗(yàn)證流程等方面）、集成化大模組化等實(shí)現(xiàn)方式；電芯能量密度提升則涉及材料體系的演變、結(jié)構(gòu)尺寸的調(diào)整等。
談及軟包電池安全設(shè)計(jì)，曾祥兵認(rèn)為，可從五個(gè)方面進(jìn)行全面提升。
第一、處理好軟包電池膨脹問題。曾祥兵介紹道，軟包電芯膨脹抑制技術(shù)的開發(fā)設(shè)計(jì)階段，需要將通過***段、驗(yàn)證手段全面收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用到軟包電池模組結(jié)構(gòu)上，再用力學(xué)模型表達(dá)出來。
第二、機(jī)械安全。具體分為六方面的工作：1、抗振動(dòng)的設(shè)計(jì)：要做好仿真分析并優(yōu)化結(jié)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證。2、抗擠壓設(shè)計(jì)：需要依據(jù)車輛碰撞特性結(jié)合仿真設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)，實(shí)施碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證。3、密封設(shè)計(jì)：做到有效密封結(jié)構(gòu)的平臺化，驗(yàn)證手段包括氣密檢測+水密驗(yàn)證 。4、抗球擊設(shè)計(jì)：依據(jù)車輛底盤特性，分析刮底失效形式，做好仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。5、抗沖擊設(shè)計(jì)：建立結(jié)構(gòu)件抗沖擊規(guī)范，實(shí)施仿真分析、試驗(yàn)驗(yàn)證。6、抗碰撞設(shè)計(jì)：依據(jù)車輛碰撞特性，結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)，做好碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證。
第三、熱安全。曾祥兵分析道，軟包電池的外部火燒安全設(shè)計(jì)關(guān)鍵是電池包零部件的阻燃性能和隔熱結(jié)構(gòu)及材料應(yīng)用。而熱擴(kuò)散安全設(shè)計(jì)的核心在于：從整車乘員安全出發(fā)，通過對不同工況的電池?zé)崾Э乇菊鞣治鰧Ρ龋治霾Ⅱ?yàn)證不同條件下的熱擴(kuò)散傳播路徑，形成多種可實(shí)施的熱事件報(bào)警方案和熱擴(kuò)散防護(hù)方案，最大程度保護(hù)車上人員和財(cái)產(chǎn)安全。
第四、電氣安全。曾祥兵表示，動(dòng)力電池，尤其是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池，電壓一般為300V以上的B級電壓，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮絕緣防護(hù)、電連接、過流短路保護(hù)、高壓互鎖等方面的電氣安全。
第五、功能安全。曾祥兵建議，功能安全設(shè)計(jì)目標(biāo)必須貫穿電池包的整個(gè)產(chǎn)品生命周期，要從整車的安全貫穿于整車開發(fā)的流程、目標(biāo)中，再逐步分解到系統(tǒng)、模組，以此形成完整的循環(huán)。
“我們要通過強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)理念、規(guī)劃安全設(shè)計(jì)流程等方式，保障制造出的軟包電池更安全、更可靠。”曾祥兵總結(jié)道。
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