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福特Mach-E本土化的電池系統(tǒng)

2021/10/23
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最近比較忙,就寫點(diǎn)之前儲(chǔ)備的素材。

前段時(shí)間去了天馬賽車場(chǎng)見(jiàn)到老朋友發(fā)揚(yáng),也看到福特展示了在國(guó)內(nèi)Mach-E的電池系統(tǒng),總體來(lái)看還是做了很不錯(cuò)的國(guó)產(chǎn)化處理。

在這里做一些梳理和探討。

▲ 圖1.國(guó)內(nèi)版和國(guó)外版本的差異

電池的選用

Mach-E電池系統(tǒng),在國(guó)外采用了LG的電池,在國(guó)內(nèi)基本上是采用模組方式的設(shè)計(jì),電芯采用了比亞迪的三元58.5Ah的小容量電芯設(shè)計(jì)。

比亞迪開(kāi)始把電池業(yè)務(wù)單獨(dú)拎出來(lái):三元電池起步主要的客戶一個(gè)是長(zhǎng)安,一個(gè)是福特;刀片電池開(kāi)拓了一汽作為客戶,如下圖所示。能看到比亞迪電池當(dāng)前的客戶分布,主要客戶還是自己。

備注:比亞迪的外供本身也是在國(guó)外品牌上放量,依靠國(guó)內(nèi)自主品牌的需求短期內(nèi)比例較低。

▲ 圖2.比亞迪的電芯裝機(jī)量的情況

這個(gè)模組,我之前在朋友那里看到過(guò)。

為了保證安全性,比亞迪在電芯內(nèi)部采用高強(qiáng)度帶陶瓷層的隔膜及防爆閥設(shè)計(jì),盡可能避免內(nèi)部正負(fù)極直接接觸短路。電池模組則在電芯與電芯之間預(yù)留了膨脹空間并設(shè)有氣凝膠,最大限度地減緩甚至阻止電池?zé)釘U(kuò)散過(guò)程中所產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)。

通過(guò)各種設(shè)計(jì),在熱失控試驗(yàn)中,電池系統(tǒng)的熱失控傳播的時(shí)間大概在幾十分鐘左右,在2s內(nèi)給用戶發(fā)出熱失控預(yù)警。

▲ 圖3.比亞迪提供的電池模組

一共22個(gè)模組設(shè)計(jì),水冷系統(tǒng)基本是參考自Mach-E的原版。所以經(jīng)過(guò)對(duì)比,基于軟包的和方殼的設(shè)計(jì)主要區(qū)別是:

▲ 圖4.這是整個(gè)電池系統(tǒng)的示意圖

1)模組進(jìn)行了整體設(shè)計(jì),模組軟包設(shè)計(jì)為10個(gè)。在國(guó)內(nèi)版本,這個(gè)早期方案里面用了22個(gè),兩個(gè)合在一起蓋了云母片,所以看起來(lái)像一個(gè)雙拼的模組一樣,但是里面的結(jié)構(gòu)是完整的。需要注意的是,由于電池箱體的設(shè)計(jì),還存在長(zhǎng)短兩種模組——有2個(gè)特別小的。

2)由于模組是分離的,所以母線排重新做了優(yōu)化,從總的布置來(lái)看,走線的路徑要好很多。

整個(gè)電池管理系統(tǒng)、配電盒和中央走線的設(shè)計(jì)是基本相似的。

▲ 圖5.國(guó)內(nèi)版本的設(shè)計(jì)

福特的下一步走向:這一代的Mach-E更像是開(kāi)了一個(gè)頭,在我理解來(lái)看,福特由于和SK在美國(guó)建立深度合作,在歐洲采用了大眾的MEB平臺(tái),所以未來(lái)在國(guó)內(nèi)的小盤子,大概率也是繼續(xù)采用合作的模式。

BDU的設(shè)計(jì)

在這里面還是說(shuō)一下我之前的行當(dāng),BDU的設(shè)計(jì)。

我的個(gè)人觀點(diǎn),其實(shí)非常不喜歡這種一字長(zhǎng)蛇陣的排布,這里整體布置的實(shí)際效率比較低。

接觸器來(lái)看,這里采用了四個(gè)TE的大高壓接觸器和一個(gè)小的接觸器,并且內(nèi)嵌了一根熔絲,總體來(lái)看,好在福特還是在長(zhǎng)度方向留了一些空間,可以讓主熔絲和接觸器有地方放置。從總體的絕緣來(lái)看,這種有塑料座子的絕緣設(shè)計(jì)配合母線快插設(shè)計(jì),是一種比較好裝配的方案。如果面向800V去考慮設(shè)計(jì),確實(shí)類似這樣的倒扣設(shè)計(jì)配合內(nèi)嵌母線排更能有效做絕緣處理。

▲ 圖6.福特的TE設(shè)計(jì)

Mach-E這個(gè)集中式采集幾乎和iX3的方案一致,所以這個(gè)采集線纜連接器的成本都不低,我拿到了iX3的采集板的分析,我想后續(xù)把這部分做一個(gè)比較。

▲ 圖7.福特的Mach-E集中式采集

小結(jié):

隨著特斯拉全部導(dǎo)入鐵鋰,LG的裝機(jī)量一落千丈。

我相信所有的外資品牌在國(guó)內(nèi)必然還是選國(guó)內(nèi)的電芯。預(yù)計(jì)到2022年下半段,比亞迪的裝機(jī)量還會(huì)進(jìn)一步多元化,我們也能看到更多的刀片上別家的車。

福特汽車

福特汽車

福特汽車公司是全球最大的汽車企業(yè)之一,總部設(shè)在美國(guó)密歇根州迪爾伯恩市。公司核心業(yè)務(wù)包括設(shè)計(jì)、制造、銷售高品質(zhì)的轎車、SUV、卡車和電動(dòng)車型以及林肯品牌豪華車型,并提供相關(guān)售后服務(wù)。與此同時(shí),福特汽車公司還通過(guò)福特汽車金融信貸公司提供汽車信貸業(yè)務(wù),并積極致力提升公司在電氣化、自動(dòng)駕駛以及智能移動(dòng)出行方面的領(lǐng)先地位。

福特汽車公司是全球最大的汽車企業(yè)之一,總部設(shè)在美國(guó)密歇根州迪爾伯恩市。公司核心業(yè)務(wù)包括設(shè)計(jì)、制造、銷售高品質(zhì)的轎車、SUV、卡車和電動(dòng)車型以及林肯品牌豪華車型,并提供相關(guān)售后服務(wù)。與此同時(shí),福特汽車公司還通過(guò)福特汽車金融信貸公司提供汽車信貸業(yè)務(wù),并積極致力提升公司在電氣化、自動(dòng)駕駛以及智能移動(dòng)出行方面的領(lǐng)先地位。收起

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筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車電子硬件開(kāi)始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè),不過(guò)我相信未來(lái)衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見(jiàn)解。