理念为先 比亚迪BNA架构让汽车安全与生俱来
来源:经济日报-中国经济网
汽车的发明满足了人们出行的需求,但与之而来的安全问题也倍受关注。在有关消费者最关注的购车因素中,安全的排名居高不下,特别是随着新能源汽车消费的兴起,安全更成为绕不过的话题。但究竟什么是安全?
提到安全很多人首先想到安全配置,除了常规的安全配置,现在有厂商已经研发出车顶气囊、发动机前盖翻起等更先进的安全配置。但对汽车而言,结构、材料以及吸能溃缩区等方面的安全更为根本。因此,安全是配置出来的,更是设计出来的,规划出来的。在这方面,比亚迪发布的全新造车理念BNA架构,以及由此而诞生的e平台技术,为汽车尤其是电动车的安全打造提供了新思路。
整车安全 理念先行
BNA架构是比亚迪划时代的造车新理念,为造车新时代提供了顶层设计,被称为“高阶智能汽车、高性价比汽车的孵化器”。通过模块化造车理念和标准化、集成化的零部件开发设计思路,BNA架构让汽车设计具有更大的自由度和可发挥空间,在降低产品研发制造成本的同时,让车型的性能、品质、安全大幅提升。
这一点在BNA架构“领先全球的新能源平台”的e平台上得到淋漓尽致的体现。e平台可以用“33111”来表示,即驱动三合一、高压三合一,一块多合一的低压控制器、一块搭载了DiLink智能网联系统的可旋转大屏以及一块长续航、高稳定性、高安全性的动力电池。正是集成化和标准化的实现,才让车辆从设计开始便具有了传统车型并不具备的安全性。接下来我们就看看e平台电动汽车的安全是怎样从设计开始一步步实现的。
电池安全 设计为本
对电动汽车而言,电池安全至关重要。比亚迪电动汽车的电池安全首先来自于设计优势。
不同于某些厂商为片面追求能量密度采用软包电池,比亚迪坚持选用硬壳方形电池设计,从根本上保障了电池的安全。众所周知,电池与电池的叠加不是简单叠加,而是涉及到通风和热管理问题。软包电池的密封方式是靠两层聚合物粘贴在一起,所以老化和安全的问题比较突出。而方形硬壳电池则是通过金属的熔化、焊接来进行密封,密封性和可靠性比软软包电池更高更强。尤其是方形硬壳电池的排气孔设计,大大提升了特殊状况下的安全系数。而其在能量密度上的损失,则可以通过组包技术的成熟得到有效弥补。比亚迪硬壳方形电池不仅具有安全优势,而且系统效率也达到了70%-80%,并且还将进一步提高。
在模组设计上,比亚迪采用扁平单层设计,不仅为整车预留了更加充裕的车内空间,而且抗振性更高,温度也更加均一。在电池包层面,比亚迪电池的模组数量仅为四个,整个电池包模态非常高,达到50左右。可以保证车辆电池在30万-60万公里路况中,不会出现老化失效现象。同时电池系统抗碰撞安全性也得到了提升,在前碰、后碰、柱碰等情况下均表现出更好的安全性,侧面挤压塑性应变也仅为10%左右。
体系安全 软硬兼施
以独特的设计为基础,比亚迪为电池系统构建了七维四层安全矩阵,如同古代皇宫大内一样, 五步一岗,十步一哨,牢牢保护着电池的安全。如下图所示。
此外,比亚迪还通过独特的电安全/热安全/机械安全设计,进一步保障了电池系统的安全。
如在电安全层面,厂家对电池进行过充前防护和过充后防护共计六项防护措施,保护细致入微。在热安全上,设计师通过电池散热孔及时开启、电池间热阻隔、电池包防火以及系统热失控探测等设计,大大提升了对电池的保障,特别是使用大量航空耐高温防火材料后,如果单个电池电芯起火、冒烟,会被牢牢控制在某个单元,整个电池系统依然保持安全,大大增加了电动汽车整车的安全系数。最后,在机械安全层面,比亚迪车辆采用了双层高强度铝合金底板设计,铝板与电池之间通过大量吸能结构避免硬接触,配合高强度的电池硬壳,以及电池包抗振,进一步保障电池系统的安全。
除了上述硬件措施,先进的电池管理系统BMS在安全上也功不可没。凭借近十五年的研发经验,以及多达50万套的配套量产经验,如今的比亚迪BMS系统不仅可以完成对电池安全保护,电池状态预估、均衡及热管理,功率和能量管理,还融入了云数据及机器学习能力,即通过专业分析、车型优化、工况优化、地区优化、驾驶习惯优化,不断提高预测电池状态的准确性,从而更加智能。如通过对车辆高度的感应,BMS可以侦测到电池包状态,进而对充电进行保护。如果汽车是在坡上充满电,则系统会自动避免充满,因为下坡的时候能量反馈可能会导致过充。
从科学的硬件设计,到智能化的系统管理,比亚迪电池的高安全性为整车的安全性奠定了坚实基础,使其纵横电动车时代。
高压安全 平台首功
电池安全为汽车安全奠定了基础,而在整车安全层面,设计师面临的第一个问题是高压部件的安全。因为不同于燃油汽车,电动汽车的运行有赖于整车范围内电能的使用和运转,因此高压安全是电动汽车整车安全的重要组成部分。
在这方面,比亚迪利用多年经验,在内部建立了一套非常完善的高压安全设计规范,例如提高了零部件耐压等级和绝缘性能,并通过传感器实时监测漏电情况,针对一些残余高压电,设计有主动泄放功能,此外,车上还具有完善的高压安全标识。
值得大书特书的是,得益于BNA架构和e平台的模块化设计,设计师在高压零部件布局方面具有更多灵活性,从而实现更加合理布局并进行多种优化和验证。同时在结构方面,通过车门槛、地板纵梁和横梁等材料的工艺选型和连接方式优化,为高压部件提供了高安全防护和结构防护,其中也包括了极限涉水测试,由此保证了整车高压部件的安全,成就了电动汽车的第二道防护。
标准集成 车身受益
BNA架构和e平台为电动汽车带来的第三道防护来自车身本身,由此进一步诠释了“与生俱来的安全”。
首先是超高强度的安全车身。BNA架构标准化车身架构平台的实现、标准化设计方法的采用,使得很多EV车型车身主要的传递框架和传递路径具有高度相似性,厂家可以针对同一种类型车身的传递框架做高频次安全验证,保障安全。其次,高集成化模块带来体积的极限压缩,如e平台电驱动三合一体积比之前减少了30%,高压三合一体积减少40%,两项总计为车辆节省空间37L,而低压控制器实现后比之前体积减少了49%。关键零部件的集成,也让设计的自由度大大提升,为碰撞安全预留了足够的吸能空间,形成了独特的碰撞安全体系。如比亚迪新一代车型普遍可以经受住极严苛的侧面柱碰,车辆安全性大大提升。
此外,BNA架构车身及零部件共用率的提高节省下来的成本,使其加强材料选型质量大大提升。例如当前比亚迪基本上所有EV车型上,超过210兆帕高强钢使用占比超过了76%,超过1500兆帕热成型钢的使用比例超过30%,最终使得车身扭转刚度和弯曲刚度相比上一代都提高了30%以上。
BNA架构的实现,让比亚迪从设计开始就打造了电池安全、高压部件安全以及车身安全的三道防护,让电动汽车的安全与生俱来。由此,我们也明白了这样一个道理,三流的安全来自配置,二流的安全来自设计,一流的安全则来自理念。造车如此,用车亦如此。
比亚迪获得实用新型专利授权:“电芯外壳、电芯、电池包以及电动设备”
证券之星消息,根据企查查数据显示比亚迪(002594)新获得一项实用新型专利授权,专利名为“电芯外壳、电芯、电池包以及电动设备”,专利申请号为CN202321879992.0,授权日为2024年1月30日。
专利摘要:本申请实施例公开了一种电芯外壳、电芯、电池包以及电动设备;其中,电芯外壳包括外壳本体和盖板,外壳本体的端部与盖板连接形成用于容置极芯的容纳腔;外壳本体包括焊接区和非焊接区,非焊接区的壁厚小于0.15mm;焊接区包括相互搭接的第一焊接部和第二焊接部,焊接区设有滚焊焊接第一焊接部和第二焊接部的焊缝,且焊缝为连续焊缝;其中,焊接区为外壳本体的至少部分壳壁。本申请实施例提供的方案可以适用于较薄的电芯外壳的密封组装,提升了电芯外壳的焊接密封性。
今年以来比亚迪新获得专利授权357个,较去年同期增加了44.53%。结合公司2023年中报财务数据,2023上半年公司在研发方面投入了138.35亿元,同比增155.05%。
数据来源:企查查
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或许你就在使用它,比亚迪1760W新能源汽车交流充电枪拆解
前言此前充电头网拆解过比亚迪一款带控制盒的交流充电枪,近期又拿到了比亚迪一款直插式充电枪,这款充电枪支持8A电流,输出功率为1760W,采用国标10A插孔,使用方便。充电枪插头类似充电器,外壳较大,内置完整的保护功能,提供过压、欠压、过流和漏电保护等,确保安全充电。下面充电头网就对这款直插式充电枪进行拆解,看看内部是如何设计。
比亚迪1760W交流充电枪外观比亚迪这款新能源汽车交流充电枪由插头、线缆以及充电枪头三部分组成,相较上次拆解的那一款,最大的特色便是将控制盒的功能转移到插头上。
插头采用PC材质黑色外壳,表面磨砂边缘过渡圆润,侧面印有BYD品牌logo。
插脚外套塑料壳保护,外壳上印有产品参数。
参数特写,型号为EVA017H-G3G701A,支持220VAC~50/60HZ~8A输入输出,比亚迪汽车工业有限公司。
插头顶部设有两个长条形指示灯。
插头与线缆连接处做了抗弯折处理。
另一端一览,也做了保护设计。
充电枪头外壳为白色,表面磨砂,整体造型符合人体工学设计,线条流畅握持手感很好。端部设有连体帽盖,可盖住充电端部防尘防潮防氧化。
握把处外壳设有T字型纹理,可以提升用户持握手感。
枪头顶部外壳印有操作提示语以及参数。
外壳上印有“先解锁再拔枪”的提示语,设计十分贴心,每次使用都能给用户提示保证安全。
脱扣按键特写,设有四排圆凸点,也是为了提升用户使用体验。
前端卡扣特写。
枪头端部特写,符合国内电动汽车的充电口设计,中心金属柱用于接地。
将线缆对折进行测量,测得长度约5米。
接着测充电器的总重量。
测得重量约1.3kg。
接通电源,红色指示灯亮起。
充电枪头持握场景一览。
比亚迪1760W交流充电枪拆解在对比亚迪这款1760W新能源汽车交流充电枪有了基本了解后,下面继续进行拆解,看看用料做工如何。
首先拆解充电枪枪头,切开白色外壳,黑色插头套有红色密封胶圈用于防水。
导线线束连接到插头内部。
线缆上用于定位的金属套管,防止线缆拉出。
端子内部红色连接器连接开关,用于检测充电枪是否插入到位,同时检测拔枪动作。
红色密封胶圈用于充电枪的密封防水功能。
密封垫下面是充电枪插头外壳的固定螺丝,螺丝贴有密封胶垫,为梅花防拆螺丝。
拧下六根固定螺丝,控制盒内部固定两块PCB板,顶部焊接两颗指示灯,用于通电和充电状态显示。壳体接缝处有密封圈,用于充电枪控制盒防尘防水密封。
剪断插头和充电线的连接导线,取出控制盒内部的PCBA模块。
PCBA模块采用两片PCB组合而成,其中上面的是控制板,下方电源板焊接输入和输出导线,控制电路通断。
电源板输入端焊接压敏电阻等保护器件。
上方控制板焊接单片机和运放芯片,用于信号放大和保护功能,控制板对应下层电源板进行外观设计,让出电流互感器的位置,降低整体厚度。
电源板背面为充电枪控制电路的整流桥和电源芯片,以及输出电压反馈光耦。
两片PCB板的夹层中焊接滤波电容,变压器等元件。
另外一侧可以看到压敏电阻,电流互感器和继电器。
两片PCB通过插针连接,将电源板和控制板分开。
电源板正面一览,焊接高压滤波电容,变压器,电流互感器和继电器,左侧的电流互感器用于零序电流检测,进行漏电保护,右侧两颗继电器用于输出控制。
电源板输入端焊接两颗蓝色压敏电阻用于过电压保护。
压敏电阻来自君耀电子,丝印511KD14,最高工作电压320V,两颗分别用于火线与零线对地过电压保护,左侧有气体放电管,与压敏电阻串联使用,提高可靠性。
串联的气体放电管特写。
另一颗压敏电阻同型号,同样来自君耀电子。
火线与零线之间跨接的压敏电阻来自Littelfuse,丝印P4T320E,用于过电压保护。
两颗电流互感器分别用于零序电流检测和输出电流检测,分别用于漏电保护功能和过流保护功能。
两颗继电器均来自宏发,型号HF115-I,为小型大功率继电器,触点容量为16A,支持120A/20ms浪涌,线圈电压为12V,为常开型继电器,用于充电输出控制。
输出连接导线特写,冷压端子焊接到PCB板,并且外套热缩管绝缘,并且打胶固定。
接下来是辅助电源部分,电源输入端连接一颗NTC浪涌抑制电阻,消除插电时的火花。
输入端整流桥来自DIODES,型号为ABS10A,是一颗1A额定电流,耐压1000V的整流桥。
两颗高压滤波电容来自nichicon尼吉康,规格为22μF 350V,两颗电容串联连接,提高可靠性。
开关电源主控芯片来自英飞凌,型号为ICE3RBR4765JG,是一颗内部集成650V开关管的电源芯片,65KHz固定开关频率,支持突发模式,具备过载,过热和过电压保护,适用于适配器,DVD播放器等应用。
变压器磁芯缠绕胶带绝缘。
输出端两颗整流二极管来自ST意法半导体。
输出使用四颗电解电容滤波。
电容规格为100μF 25V。
控制板正面焊接一颗来自BYD比亚迪的MCU,型号BF7106AM64LBTX,是一颗32位车规级MCU,内部集成CAN,LIN,UART等多种通信模块,支持多种通用外设存储,达到AEC-Q100 Grade1品质等级要求。
有源晶振来自北京晶宇兴科技,XO53系列有源晶振,型号XO53NBGTC,供电电压5V,工作温度范围-40~85℃,频率为12.00000MHz。
控制板正面还焊接两颗运放进行信号采样放大,运放来自TI德州仪器,型号OPA2171,是一颗支持36V供电的双运放,支持轨对轨输出,采用SO8封装。
另一颗OPA2171双运放特写。
控制板背面焊接两颗LED指示灯,连接器,运放和稳压芯片等。
双色LED灯特写,用于指示充电状态。
指示灯旁边的插座,用于为控制板供电和继电器控制,有TVS进行过压保护。
三颗TVS来自君耀电子,与压敏电阻同一品牌。
TI德州仪器 MC79L12A -12V输出的稳压芯片,用于信号采集电路供电,丝印9L12A,支持0-125℃工作温度,采用SOIC封装。
TI德州仪器 LM1117IMPX-5.0稳压芯片,为MCU和晶振供电,丝印N06B,固定5V电压输出,支持-40~125℃工作温度,采用SOT223封装。
圣邦威SGM8632双运放,支持轨对轨输出,用于信号放大处理,采用SOIC-8封装。
红色电源指示灯特写。
六针插座用于充电电压及电流信号采集。
全部拆解完毕,来张全家福。
充电头网拆解总结比亚迪这款便携式充电枪支持8A电流输出,支持1760W输出功率。这款充电枪将单独的控制盒转移到插头内部,更加便携的同时,仍然保留重要的安全性能,支持交流过压,欠压,充电过流保护和漏电保护功能,保证充电安全。
充电头网通过拆解了解到,这款充电枪交流插头体积较大,内部容纳了检测与保护电路。插头内部使用两块独立的电路板进行保护检测和充电控制。充电控制的电路板输入端焊有压敏电阻和放电管进行过压保护,并使用两颗电流互感器分别进行过电流和零序电流检测,通过两颗宏发继电器进行充电控制。
保护检测的电路板采用一颗比亚迪的车规级MCU进行参数检测和保护控制,采用德州仪器和圣邦威运放进行参数采集,并使用德州仪器稳压芯片为MCU和运放供电。充电控制电路板上面设有开关电源电路,采用一颗英飞凌电源芯片。这款充电枪采用了车规级器件以及宽温稳压芯片,来满足宽温度范围下的正常使用,内部元器件打胶固定,防止跌落导致损坏,整体设计和用料都很可靠。