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分析PACK轻量化路线之电芯选择

九一隐士
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随着动力电池系统相关标准和规范的制定,推动技术的发展,市场对动力电池系统的比能量要求也是越来越高,轻量化在动力电池系统的应用也是迫在眉睫。在电池包的轻量化设计中,可以从两个方向:一个是系统层面;另一个是详细设计层面。

PACK轻量化路线之电芯选择

PACK的轻量化设计,不管是跟朋友聊天,还是类似的文章,都集中在某一块,不是新材料的应用就是新的成组方式。而动力电池PACK是一个高度集成、精细化、高安全的车用储能系统,一个技术方面的难题,我们也应该系统、全面的来剖析。

在剖析之前,先讲两个故事:

故事一:某某家的电芯比能量只有138Wh/kg左右,PACK的比能量就能做到116Wh/kg以上,为啥现在电芯都150Wh/kg多了,你才做到100Wh/kg多一点呢?

故事二:某国产车跟合资车在做对标分析,把每个零件都参数和性能都列举出来,发现每个零件都比合资车要好,但是整车性能对比同级别的合资车要差一些;

从上面两个故事,我们都能发现,产品单一亮点,不代表产品的整体性能;PACK的轻量化也是一样,我们需要的是整个产品实现轻量化,而不是某个点实现轻量化。

接着文章开头的节奏,PACK的轻量化有两个方向:系统层面和详细设计层面。

我们先从系统层面的轻量化设计来剖析。系统层面的轻量化设计,是一个定方向的设计,只有前面的方向对了,后面才不会走回头路;在这个其中,电芯的选择是一个很重要的方面,不同体系和尺寸的电芯,跟动力电池系统都有一个匹配度的问题。

首先是系统参数的匹配:多一分太多、少一分不足,在满足功能的前提下,没有厂家会愿意多花冤枉钱;假定客户需要138.2KWh,这个电量刚好可以满足某款大巴车250KM的需求,小于这个电量设计里程数不达标(在比能量接近的情况下);而你给客户配置150Kwh以上,多出的部分客户是不愿意多花钱的。

其次是整体排布的匹配,直白一点可以理解为零部件的组合。以推荐尺寸的标准箱(1060*630*215~245mm)为例,标准箱的设计,是以VDA尺寸电芯为参照的,VDA尺寸的电芯跟标准箱的匹配度应该算是最优的。电芯比能量达到138Wh/kg左右,PACK的比能量就可以做到>115Wh/kg,成组效率接近85%。

而使用非VDA尺寸电芯设计标准箱体,即使电芯比能量有可能达到145Wh/kg,但电芯和标准箱的匹配度较差的情况下,PACK的比能量做到>115Wh/kg也是很困难。例如:某款电芯投影面积跟VDA尺寸一样,但高度尺寸相差很大,标准箱的高度优势发挥不出来,即使电芯比能量接近150Wh/kg,PACK的比能量做到115Wh/kg,也需要花费非常大的精力才能实现。

这里先剖析一个点,后面现陆续展开其它各方面。

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