比亚迪取得电池包隔热板专利，提升车辆在低温环境中的性能
金融界2023年12月13日消息，据国家知识产权局公告，比亚迪股份有限公司取得一项名为“电池包隔热板、电池包和车辆“的专利，授权公告号CN220172217U，申请日期为2023年6月。
专利摘要显示，本公开涉及一种电池包隔热板、电池包和车辆，其中，电池包隔热板包括板主体，所述板主体具有第一区域和第二区域并形成有第一腔室，所述第二区域位于所述第一区域的外侧，所述第一腔室形成在所述第二区域并且构造为真空腔。通过上述技术方案，能够提高电池包的保温能力，提升车辆在低温环境中的性能。
本文源自金融界
【电池技术】比亚迪DM-i刀片直冷电池包系统设计
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冬至长刀、短刀电池
方形、软包、圆柱是目前动力电池三种主要形式；在三种不同形态的锂电池中，圆柱电池仅使用卷绕工艺，软包工艺仅使用叠片工艺，方形电池既可以使用卷绕也可以使用叠片工艺。目前，全球头部电池企业未来产品规划逐渐向叠片电池切换。
21年全球动力电池装机量排名前十的电池企业中，六家（LGES、比亚迪、SKon、中创新航、远景动力和孚能科技）布局叠片路线。
而刀片又是其中的佼佼者，似刀非刀，长刀短刀，和两C-PK在动力电池之巅；
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直冷的选择理由及未来
比亚迪dmi和E3.0平台的海豚要用冷媒直冷，归纳下目前在应用冷媒直冷的主机厂和车型：
1.1 BMW插电混动车型，包括X1，X3，3系和5系等插电混动；
1.2Jeep指南者和大指挥官的插电混动；
1.3 BMW mini和countryman插电混动；
1.4BYD全系dmi车型，包括秦dmi，宋dmi等；
1.5 BYD E3.0平台的首款车型海豚；
1.6BMW i3。
2. 应用冷媒直冷技术的初衷和出发点
因为电池如果需要大倍率充放电需要高效冷却，或考虑到液体泄漏造成的风险等等因素，小编归纳以下直冷技术的好处：
-->冷却速度快，冷媒蒸发温度低，少了chiller的液冷转换；
-->冷却效率高和能耗低，少了chiller冷冻液和冷媒的交互；
-->安全性高，不会像液冷造成短路；
-->能够降低整车重量，节省一部分零件和冷冻液的重量；
-->降低成本，节省一部分零件。
3. 应用冷媒直冷的难点
冷媒属于两相流体，直冷开发难度比液冷大，主要在冷板设计和策略控制上。加上仿真手段、测试手段、密封手段的缺失；
4. 应用冷媒直冷技术能节省的成本
通过对比直冷和液冷的热管理架构，可以发现直冷系统可以去掉电池侧水泵（200元），电池侧副水壶（40元），电池chiller（300元，含EXV和PT传感器），还有一些水管。考虑到铝管比塑料管贵一些，这样大致算下来，单车可以节省500多元。
不但价格降低了，关键整车重量也降低了（起码冷冻液比冷媒重很多），降低7Kg重量应该不成问题。
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DM-i的软刀电池
比亚迪DM-i采用的是“软刀”电芯，即多个裸电芯串联在一个方形铝壳内，这样便于提高整包的电压。DM-i的这个软刀电池采用的是8串的方案，整个电芯的额定电压为25.6V，带电量约1.22kWh。
比压迪目前的刀片系列电池主要分为长刀、短刀、软刀、方刀，仅有软刀电池是采用这种裸电芯成组的思路，本质上，公众号动力电池BMS,一个软刀电芯就相当于一个小的模组。所以，我们看到软刀电芯是有自己独立的高低压接口的。
软刀有个问题是比较严重的，就是漏液，由于它是由多个裸电芯串联，存在有多个连接点，使得它有较高频率的电解液泄漏问题，去年比亚迪有较多的整车安全事故很大部分来自于此。
2. 基本参数与整体布局
这里分析的是V67型产品的DM-i电池包，额定容量是47.7Ah，额定电压是384V。
DM-i的外表面布置有一层保温措施，这个保温层与冷板构成一个上盖组件。
PS：粗糙的直觉，这只是一个样件，作为热管理供应商送样的某个报废电池包样件。保温棉的外观实在和BYD外观大相径庭；但是整个保温思路，是对的。
下箱体则分为两个区域，一个是电芯成组区，共计15个软刀电芯沿电池包的轴向进行布置，另一个区域则是高低压控制区，即配电箱和BMS。在电芯与冷板之间布置有导热胶和加热膜。
整个电池系统的平面布置和Z向构造如下图：
3. 直冷与自加热
BYD在DM-i系列车型中，大规模的上了直冷技术，关于直冷冷板的设计，在量产的车型中我看到过两个方案，如下图所示，流道的不同，意味对冷却效率有所不同。根据比亚迪的宣称，直冷相对于液冷少了一级热交换，使得系统的换热效率提高20%。
对于加热，比亚迪这里没有走直热这个冷却同一通道，也没有利用热泵或是利用发动机的余热，而是首次采用了电芯脉冲自加热技术。
根据比亚迪的描述，这个脉冲自加热原理是通过BMS电池管理系统，控制电池高频自放电，让单片电池内部生热，这样加热电池组，电池组的平均温度会更好，加热效率比传统液热高10%。
得益于软包刀片的结构形态优势，DM-i能够将整个系统的空间利用率达到65%，这使它能够更好地利用既有空间；不过，就像前文所述，软刀在自身内部的成组有较为大的失效问题，基于软刀的方案未来如何走，还说不好。
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BYD刀片相关专利
比亚迪的刀片电池即长电芯方案（主要指方形铝壳），是一种通过增大电芯的长度（最大长度与电池包宽度相当），将电芯扁长化设计，来进一步改进电池包集成效率的技术。它不是某一个特定尺寸的电芯，而是基于不同需求可形成不同尺寸的一系列电芯，具体形状如下：
正负极在两端，两端（或一端）都有防爆阀，有点软包两端出极耳+方形铝壳综合的感觉。相对于已有方形铝壳电芯方案，这个电芯最明显的优势在于散热效果好，难点在于整个电芯的结构稳定性，内阻，注液等，尤其是结构强度方面，在后面的CTP方案中，电芯需要依靠自身来实现支撑。
对于此，比亚迪主要是通过成型工艺、结构设计等方面的改进提高外壳的支承强度，同时将外壳的长宽比控制在预定范围内。此外，通过集流路径的优化等方式降低单体电池的内阻，还可辅以注液工艺的改进，解决单体电池尺寸较长带来的注液时间较长的问题。
接下来，我们从专利来重点看下比亚迪的CTP方案。
（1）结构上，下图是一种CTP方案的组成爆炸图。
可以看出，单排电芯，直接铺在底板上，电芯的两端固定在端板上，由两端边框提供对电芯提供支撑，为了增加支撑力，可以在底板上增加一个支持台阶；在电池包边框与电芯大面之间有缓冲板（侧板），对电芯提供夹紧力。这个方案中没有纵横梁，也可以增加纵横梁或阻燃隔热垫之类，这样形成多个子模组，如下：
比亚迪似乎是计划用电芯自身的强度来实现自支撑，同时再依靠集成后的电芯强度来增加整个电池包的结构强度，即电芯与箱体紧紧结合为一体。这个有待最后的产品检验，对电芯壳体的强度要求很高啊。
（2）热管理
比亚迪对CTP给出了两种冷却方案，上图展示的为液冷设计。该方案是把水冷板放在整个电池包的上面，与模组顶板的直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却；为提高导热效率，模组顶板与电芯侧面之间有导热板（可能导热胶或导热垫更合理），整个包的温度差控制在1℃以内。水冷采用U形水道设计或并行设计。
与此同时，电芯的另一侧面与模组底部之间有隔热层，以隔绝电芯与外界的热交换，起到保温作用，可采用保温棉。
这个图也可以看出比亚迪CTP热失控的基本思路，正对着防爆阀设计进气孔，将热失控发生后的气体、火焰等引导到排气通道，经排气通道排向周围环境。另外有多个模组的，模组之间会形成物理隔离；整个电池包的外面应该还会有平衡防爆阀；这个思路与Model S的设计比较一致，难点在于IP67，热失控通道的进水腐蚀问题。
（3）CTP的方案配置
从专利来看，比亚迪CTP的方案在8种以上，对应于不同尺寸电芯和不同的布置，也考虑到了双层电芯的方案；对于箱体的集成，CTP会有传统的车底盘与箱体分离的传统方案，也有二者集成为一体的集成底盘方案。
整个设计中，还缺少另外一个核心的电连接及高压配电方案。电连接应该会利用FPC技术，这块比亚迪走得也比较早，高压配电可能会利用下面红圈圈的空间，有点类似奥迪e-tron的思路，以及前端空中来的一块空间，见上面第4个图，类似于Model S。
比亚迪的这一套CTP技术信息量不少，简单梳理下要点（电芯内部除外）：
（1）大电芯，大模组，电芯壳体材料/工艺是个有新技术需求的地方；
（2）CTP结构上，电芯如何固定是难点；
（3）CTP热管理上，首次提出了电池包顶部冷却的设计，导热胶、保温棉之类的是增量所在；
（4）CTP热失控上，方案的可靠性不太好（这个方案已经有失效案例），可能会需要更多的PACK防爆阀；
（5）连接工艺上，高强度结构胶可能是未来增量所在；
（6）多功能复合材料箱体的产业化。
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来自短刀的刀
PS，笔者一直有疑问。BYD的刀片和蜂巢的刀片到底啥区别，所谓长短，到底是技术水平、还是市场持久能力？！
蜂巢最新的L600电芯长度大约在574mm，BYD的刀片在1米左右，难道这就是所谓的长、短之分，是否太过儿戏；
后面要不要区分个胖、瘦之分呢。
君且看，蜂巢龙鳞甲电池：
文章来源：动力电池BMS
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刀片电池、弹匣电池、麒麟电池傻傻分不清，主流电池技术哪家强？
时下，新能源汽车行业发展得如火如荼，但无论内饰再精美、尺寸再宽大，衡量一辆新能源车在最根本上还是得看其动力电池系统表现。对此，消费者最看重的两个方面，一是安全性，二是续航能力。虽然厂家创造了许多概念、术语来对消费者进行宣传轰炸，但从最基本的核心电芯上来说，目前量产的汽车动力电池也就分为三元锂电池与磷酸铁锂电池。
相较之下，三元锂电池的能量密度、活性等综合性能表现更优秀，因而能够为车辆提供更长的续航与更好的低温环境表现，生产难度和成本也更高。而磷酸铁锂电池虽然能量密度不如前者，但在高温、剧烈撞击等极端条件下，磷酸铁锂电池表现出了更好的稳定性与耐久性，且有利于成本控制。
那么，动力电池的“高性能”与“安全性”真的不能兼得吗？各大车企卯足了劲想取得突破，今天，疆哥就为大家盘点一下几项市面上最新的电池技术，看看这些花样百出的概念究竟代表什么。
1.比亚迪·刀片电池
类型：磷酸铁锂电池
比亚迪大名鼎鼎的刀片电池，本质上是一种磷酸铁锂电池，但比亚迪通过对电芯外形、布局排列的重新设计以及生产工艺的改进，使得刀片电池看起来十分轻薄，容量却得到了大幅提升。
在结构上，刀片电池的方形电芯扁平化，看起来犹如一堆排列整齐的裁纸刀，每个刀片内部又分为诸多容纳腔，每个容纳腔内部均搭载电芯。在叠片工艺下，刀片电池空间利用率提高，电芯之间互不干扰，安全性也得到增强。
通过“针刺试验”与“重卡碾压测试”，比亚迪刀片电池展现出了良好的结构强度和抗碰撞性能。既提升了能量密度，又延续了磷酸铁锂电池的安全优势，刀片电池推出时曾一时风头无两，比亚迪也顺势宣传“安全，是一辆电动车最大的豪华”。
不过，刀片电池虽然在针刺试验中并不起火，比亚迪却频传几起旗下车型自燃的新闻，不免影响其技术形象，比亚迪还是需要尽快排查事故原因，并对消费者给出解释，消除疑虑。
2. 特斯拉·4680电池
类型：三元锂电池
特斯拉的4680电池呈圆柱状，材料上仍采用三元正极，电池组结构上则采用CTC方案（Cell To Chassis），直接将圆柱电芯排列于车身形成电池舱。简单而言，4680电池加大的直径降低了制造和组装成本，得益于无极耳技术，电池内阻减少，且安全性和快充性能都有所提升。
最近，海外版特斯拉Model Y发布了搭载4680电池的车型，但令人讶异的是，新车的电池容量据称只有50KWh，续航里程只有450公里。当电池密度提升，可以选择增加续航，也可以选择减轻整车重量，而特斯拉选择了后者。
4680电池对于特斯拉的最大意义或许在于节省成本及提升快充性能，从而有助于车子的“推广”。如特斯拉官方所解释的，采用新型电池的特斯拉Model Y的参数、性能与价格的组合，门槛更低，适合大部分用户，而对于性能有更强大要求的消费者，则可以选择Model Y性能版或长续航版。
但4680电池在空间占用上并不具备优势，与中国电池厂家普遍采用的方型电芯相反，未来的扩容空间似乎有限，更多依靠特斯拉先进的电池管理算法。
3. 宁德时代·麒麟电池
类型：三元锂/磷酸铁锂电池
宁德时代的麒麟电池也没有对电芯材料做改变，而是进一步改进了电池组集成工艺，本质上是CTP 3.0技术的应用之作。
相较于“电芯-模组-电池包”的传统三级结构，CTP技术（Cell to Pack）取消了模组环节，直接将电芯集成于电池包或更大的模组，但保留了电池上盖板及托盘，同时将将横纵梁、水冷板与隔热垫合三为一，集成为多功能弹性夹层，最终达到降低成本、提升能量密度、有效阻隔热失控的效果。
据宁德时代官方宣称，麒麟电池的体积利用率突破了72%，能量密度可达255Wh/kg，通过全球首创的电芯大面冷却技术，还能实现5分钟的快速热启动及10分钟快充功能。这一改进后的电池成组技术，既适配磷酸铁锂电池，也适配于三元锂电池，有助于二者提升各自的短板，进一步平衡综合性能，或许这就是宁德时代作为“老大”的格局吧。
4. 广汽埃安·弹匣电池
类型：三元锂/磷酸铁锂电池
前段时间，在第二届中国汽车风云盛典中，央视CCTV将动力电池科技奖颁发给了广汽埃安的动力电池技术群，令更多人关注到了弹匣电池的实力。与麒麟电池类似，广汽埃安这一弹匣电池系统安全技术对三元锂和磷酸铁锂电池均开放，实质上也是一种全新的动力电池系统安全技术。
之所以说“系统安全技术”，原因在于弹匣电池从电芯，到电池管理系统，到速冷系统等等，都进行了一系列优化。在针刺试验中，采用弹匣系统安全技术的三元锂电池与磷酸铁锂电池均实现了整包针刺不起火，刷新了三元锂电池的安全性高度。由此，弹匣电池的到来，也被视为是对比亚迪刀片电池的一大挑战。无论如何，看到车企在动力电池技术上“内卷”，还是值得欣慰的。
从以上盘点的几项电池技术中，大家也可以看到，时下的种种电池之争，其实都集中于电池包的形态与工艺创新。值得一提的是，之前，比亚迪发布了海豹车型，其电池组就采用了CTB技术（Cell to Body），将电池包与车身底盘结合，车身底板与电池上盖合二为一，进一步节约空间。
小结
特斯拉、零跑支持CTC，比亚迪押宝CTB，宁德时代发展CTP……虽然厂家冠上了各种厉害的电池名称，但其实在电池电芯技术迭代缓慢，短期内材料没有根本性革命的情况下，各大车企只能在电池成组方案上下功夫，不断改进三元锂电池与磷酸铁锂电池的性能。
有时科技发展日新月异，有些根本性技术的变革却实非一朝一夕之功。之后，动力电池技术将实现怎样的突破，新能源汽车行业的发展又将何去何从，值得期待！对于上述的4种电池技术，你认为哪家最强呢？欢迎关注“车域无疆”，在下方评论区留言，分享你的看法。
