实地探访,揭秘刀片电池核心制造技术
来源:经济日报-中国经济网
经济日报-中国经济网6月24日讯 今年三月,比亚迪刀片电池横空出世,一举征服了让三元锂电池望而生畏的针刺穿透测试,因此成为动力电池界的明星。前不久,作为刀片电池目前唯一的生产基地,比亚迪旗下弗迪电池重庆工厂首度向媒体开放,通过对生产制造环节的实地探访,让外界直观了解了刀片电池登峰造极的制造工艺。
全球唯一,见证世界级电池工厂
位于重庆璧山区的弗迪电池工厂是目前刀片电池全球唯一的生产基地,工厂总投资100亿元,规划年产能达20GWH,是一个拥有精益化、自动化、信息化体系的世界级电池工厂。这里诞生了比亚迪独有的刀片电池,至今仍隐藏着多项高度保密的动力电池生产技术。
电池电芯生产技术是动力电池厂商的核心技术,主要涉及到搅拌、涂布、碾压、切模、分条、卷绕等工序。刀片电池之所以性能出众,是由于它创新地将电芯做成了又薄又长的“刀片”状,并且在封装电池包的过程中取消了电池模组,由电芯直接排列成包。这种看似简单的结构创新,给生产工艺带来不可想象的改变。
根据刀片电池的特性,比亚迪工程师对动力电池的生产工艺进行了再创新,告别了传统的切模、分条工序,提高了生产效率和质量稳定性。同时,刀片电池的生产过程摒弃了卷绕工艺,采用叠片工艺进一步提升了电池包的空间利用率和结构强度。
此外,由于锂离子电池的化学特性,电池电芯的生产必须在极端纯净的环境中完成,否则杂质混入材料,轻则会引起电池鼓包、膨胀,重则会引起自燃甚至爆炸。为最大程度避免杂质进入电芯引发内短路,弗迪电池重庆工厂不仅要求恒温、干燥、空气三级过滤,还对粉尘进行了“整体万级,局部百级”的分级管控——在关键工序上能够做到一立方米空间5微米(头发丝1/20粗细)的颗粒不超过29个,达到了与液晶屏生产车间相同的标准。
工艺登峰造极,打造超安全刀片电池
严苛的环境和条件,为确保刀片电池高安全性打下基础。而生产刀片电池最大的难点和亮点,主要集中在配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液、检测等八大工艺上。
这八大工艺,都体现了动力电池最新、最领先的制造工艺和水准:配料精度控制在0.2%以内,涂布尺寸偏差控制在0.5mm以内,辊压速度可达120m/min、厚度控制在2μm以内,注液量偏差控制在±5‰、定位精度控制在±0.5mm……全球顶尖的生产精度控制,帮助刀片电池实现大规模生产的高度一致性。
尤其是叠片工艺,实现了公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率在0.3s/pcs的精度和速度,创下业界最高水平。由于叠片工艺采用的是比亚迪完全独立自主开发的设备和裁切方案,也为刀片电池树立起强大的技术壁垒。
高精度的控制,对动力电池生产环境以及自动化、智能化提出全新挑战。在弗迪电池重庆工厂内,遍布生产车间的高精度传感器,数以百计的机器人,以及全过程符合IATF16949&VDA6.3控制标准的品控体系等等,使得厂房设备硬件的自动化,设备与设备之间的信息化,控制层面的智能化成为刀片电池生产高效、品质稳定的最强后盾。
每一片出厂的刀片电池都有唯一的ID二维码,由此可以追溯到生产设备、时间点甚至原材料,也能从原材料追溯到电池产品,实现正向反向的全追溯。基于此,刀片电池在使用期间的各项数据也将为持续改进工艺、优化升级提供重要参考。
在安全性能引领行业标准的同时,刀片电池在快充技术、急速支持、超长寿命、低温性能等各项指标上也都实现重大突破,在动力电池行业树立起全方位领先的超级优势。而随着产能的不断扩大,刀片电池也将向新能源汽车行业开放共享,让整个行业和更多消费者受益,助力全球新能源车发展步入新时代。
插混越野靠技术革命?比亚迪究竟凭什么?
开头先问大家一个问题:对于硬派越野车的主要动力来源,你认为是靠发动机驱动更好,还是靠电机驱动更好?
在当下的硬派越野车中,主流还是纯燃油的油驱路线,而混动版本也都是以油驱为主、电驱为辅,比如牧马人PHEV、坦克500 PHEV等等。
但比亚迪就不信邪,继仰望U8后,又推出了以电驱为主、油驱为辅的DMO四驱混动技术,并顺势成立了硬派越野车品牌方程豹。
那么DMO究竟强在哪儿?方程豹又究竟能不能靠DMO革掉传统硬派越野的命?以下不妨让我们来简单分析下它的优点,以及可能的缺点。
为越野而生的DMO混动
和DM-i、DM-p一样,DMO也是一套插电式混合动力系统,虽然主攻越野,但也吸收了前者的特点,并带来了更强的性能参数、更快的动力响应、更长的续航里程。
动力更强,驱动形式更多
动力对硬派越野车重要吗?对于燃油车、或者以油驱为主的混动车来说,或许并不算是非常重要,因为有变速箱和减速器逐级放大扭矩。
但DMO没有变速箱,所以先天少了一级扭矩放大,这就需要动力系统有更高的“基础动力”,其他电驱为主的混动和纯电系统也是如此。
那么DMO是怎么做的呢?它采用了P1+P3+P4布局,其中P3电机驱动前轴,最大功率200kW,P4电机驱动后轴,最大功率285kW。
除了双驱动电机,DMO还有一颗1.5T发动机,最大功率143kW,如此叠加下来,DMO的综合最大功率就已经超过了500kW,零百加速最快4.8s。
另外,因为是插混结构,DMO也能提供纯电、纯油、混动等多种驾驶模式,哪怕不越野,对日常家用也可以兼顾。
电控取代机械,响应更快
相比电控系统,很多人更喜欢传统的机械结构,比如奥迪之前想用电控quattro ultra取代机械quattro,就遭到了不少反对。
但实际上,电控系统具备更准确的识别能力和更快的响应速度,尤其作为差速器使用时,更可以精确地分配轴间与轮间扭矩,提升越野车的脱困能力。
DMO就使用了电控“三把锁”,对比机械式差速锁,DMO直接省去了对应的机械部件,如此在整体结构上不仅更加简单、功能上也更加集成,符合集成化的发展趋势。
此外,不只是脱困性能提升了,由于识别能力和响应速度都提升了,连带着在铺装路面行驶时,这“三把锁”也能更大幅地提升行驶稳定性,让驾驶更安全。
除了电控取代机械,对于电控系统本身,DMO也进行了升级,比如作用于前轴的电驱系统就换装了成本更高的SiC碳化硅功率半导体。
SiC碳化硅功率半导体通常和800V架构绑定,相较主流的400V平台车型使用的Si硅基功率半导体,它的优势就是损耗更低、效率更高。
尽管DMO并没有宣布采用800V架构,但SiC碳化硅功率半导体肯定能帮助降低电耗、提升电机性能,这也对得起方程豹的高定位。
续航有保障,轻易不亏电
“没电了怎么办”是我最近经常听到的一种质疑,因为大家都觉得插电混动是“有电一条龙,没电一条虫”,而越野场景显然就非常费电,很容易把电全部耗光。
但DMO并不会亏电。首先,它的P1电机专职发电,并且最大功率可达150kW,针对动能回收的转化效率更高,而在原地怠速时,也支持20kW补电。
另外,DMO的续航和充电能力,在硬派越野中也很不错。搭载自家的32kWh磷酸铁锂电池,可以提供125km的最长纯电续航里程,充电功率最高可达80kW。
而根据方程豹官方给到的数据,豹5的油箱容量超过80L,最长综合续航里程可达1200km,百公里平均油耗为7.8L。
兼顾越野、运动与舒适的底盘
DMO的定义并不仅局限于混动,实际上,官方对它的定义是“基于CTC电池底盘一体化技术,打造全新混动非承载式架构”,也就是说,底盘也是非常重要的。
而此次方程豹则是借豹5的底盘展示了DMO的形态。一方面,这套底盘结构“高级”,上限很高;另一方面,CTC和云辇P的加入也全面提升了越野、安全与舒适性能。
“高级感”十足的底盘
作为DMO的展示车,方程豹5的前后悬均为双叉臂结构。这类悬架多采用在豪华品牌中,并通常被使用在前悬,其优点是抗侧倾能力更强,尤其在转向时不会改变车轮的倾角,由此让车轮能更大程度保持贴地,保证车辆的抓地力和稳定性。
后悬使用双叉臂的车型并不多,个人认为这是方程豹的借鉴产物,对象是日产途乐。这两款车型的后悬结构基本相同,也都使用了簧筒分离的设计,目的在于提升车辆的承重性能和横向稳定性。
在刹车卡钳的布置上,方程豹5采用了前卡钳后置+后卡钳前置的设计,这也是豪华品牌的“基本操作”了,不过它对刹车性能实际并没有多少提升,只是一种布置方式而已。
另外,比亚迪最高档的云辇P悬架也出现在了这套底盘上,虽然不能像空气悬架那样靠空气弹簧调节高度和阻尼,但同样可以靠液压系统实现同样的功能,并兼顾舒适和越野。
底盘刚性强,电池更安全
硬派越野车比城市SUV“结实”是众所周知的,因为它们都有一套“大梁”,可以大幅提升车身刚性。
而为了兼顾混动系统,DMO则把一颗32kWh的磷酸铁锂电池嵌进了大梁中央的位置,这种底盘和电池一体化的方式,可以借助电池包的外壳结构进一步提升底盘的整体刚性,让车身更“结实”。
而为了保证电池的安全,DMO还给这块电池增加了不少防护板,并且磷酸铁锂本身稳定性更高,即使真发生了热失控,也能给驾驶者和乘客提供绝对充裕的撤离时间。
说完优点,看看“缺点”
尽管方程豹的技术力可以说是达到硬派越野的高峰了,但依旧有一些问题无法保证,这里姑且把它们当做缺点。
例如,如今大家耳熟能详的成功硬派越野车型,无一例外都是“老旧落后的燃油车”,不仅配置极低,越是硬核的硬派越野车主,对油耗也越不屑一顾。
究其原因,硬派越野最看重的只有稳定性,而方程豹虽然账面优秀,都是基于电控系统的,很难保证它能不能经受住长时间、恶劣的越野环境折磨。
另外,方程豹并没有传统的低速四驱挡,而是靠后轴电驱系统进行模拟,而前轴电驱是否支持则没有具体解释,如此给我的感觉更像是“低速后驱”。
此外,越野场景不可避免地会要求电机频繁地输出高功率,这又会对电机的散热带来很大的挑战,因为过高的温度会直接影响到电机的寿命和输出功率。
对比之下,传统硬派越野车虽然“老旧”,却足够可靠,哪怕存在故障隐患,也有很多成熟、快捷的改装、维修办法应对,这都是方程豹做不到的。
总结
在DMO之前,比亚迪的插电混动技术已经在轿车和城市SUV中得到了广泛运用,并且也获得了不少消费者的肯定,是一套成功的技术。
但对比轿车和城市SUV,硬派越野对混动技术的要求会更加严苛,并且面临的考验也更加复杂,所以对DMO来说,能否革掉传统硬派越野的命,还是要等到新车上市后,看它的实际表现才行。
五大创新技术 比亚迪超前构建全能充电体系
中国质量新闻网讯(张阳)近期,比亚迪在北京举办“不止于快,全能进化——比亚迪全场景高效充电技术沟通会”。比亚迪汽车工程院副院长凌和平表示,在新能源汽车发展的不同时期,比亚迪不断推出更符合新能源用户需求和充电国情的解决方案,突破瓶颈,持续引领充电技术创新。
在新能源汽车发展初期,行业普遍面临三无困境:一无充电技术,二无充电基础设施,三无充电标准。为此,比亚迪实现充电技术从0到1的突破,在车端和桩端皆自研家用和公共领域的交、直流充电技术,为国标交、直流充电标准提供参考范本,也成为首批中国电动汽车充电标准起草单位。
充电一直是新能源用户的痛点,也是比亚迪技术创新和研发投入的重点领域,只为让用户享受充电体验的跃升。
用户痛点1:早期电动车体验差,充电效率低
比亚迪研发800V高电压平台和升压充电技术
在新能源汽车普及初期,为突破动力、续航、充电等方面的技术上限,为用户创造更极致的电动车体验,电动车高压化的技术突破势在必行。比亚迪在2015年实现突破,研发出乘用车800V高电压平台,搭载在秦EV(2015款)、唐DM(2015款)等车型上。该技术可实现百公里加速快至4秒级,纯电续航里程可达450km、快充功率提升至60kW,全方面升维用户体验。
高压车型虽然大幅提升电动车充电功率,但在当时,国内95%都是500V以下的低压桩,与高压车型充电不兼容,影响了充电效率。为解决这个难题,比亚迪研发升压充电技术,实现车桩兼容,适配直流充电桩。
用户痛点2:大部分快充桩还是充得不够快
比亚迪研发乘用车双枪超充技术,让公共快充桩秒变超充桩
目前而言,电流超过300A的公共超充桩仅有2%,快充桩普及广,超充桩极稀缺,与其让用户去争夺极少数的超充桩,不如充分利用现有超过百万台的公共快充桩资源。
为此,比亚迪推出更符合国情的升流方案,研发乘用车双枪超充技术,让公共快充桩秒变超充桩,短时多补能,处处能超充。以腾势N7为例,双枪超充最大功率可达230kW,公共快充桩上实现15分钟充电350公里。
既要快,还要安全。因为升流技术对电池热管理考验更严苛,比亚迪研发复合直冷技术,通过电池上下两面均铺直冷板的设计,以及2套冷媒独立控制系统,通过补偿式流道设计,电池冷却面积提升100%,换热能力提升85%以上,为用户超充安全保驾护航。
用户痛点3:北方冬季充电效率大打折扣
比亚迪研发全场景智能脉冲自加热技术,北方极寒也能快充
北方冬季极寒,充电效率慢。比亚迪研发全场景智能脉冲自加热技术,实现极低温下冷车快充。
以腾势N7为例,在-30℃极寒条件下,全场景智能脉冲自加热技术让电池加热速率较传统方案提升230%,电池满充时间降低30%,北方用户冬天也能享受快充体验。
不仅在充电时能自加热,在驻车和行车状态下,都能智能启动自加热技术,保障极低温整车性能。
构建更符合当下国情的充电技术体系,不断升级用户的全场景充电体验。
凭借20年的技术积淀和深厚功底,比亚迪持续创新和研发投入,构建更符合当下国情的充电技术体系,不止于快,不断升级用户的全场景充电体验。(本文图片来源:比亚迪汽车)