作為純電動(dòng)汽車最核心的零部件之一，動(dòng)力電池對(duì)車輛的續(xù)航里程、整備質(zhì)量、動(dòng)力表現(xiàn)、操控性能等息息相關(guān)。在純電動(dòng)汽車的制造成本方面，電池的占比也最高，普遍在30%以上，這導(dǎo)致了電動(dòng)汽車較高的售價(jià)以及后期維護(hù)成本。因此，降低電池的單位成本，以及增加電池的能量密度，一直是電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向。

對(duì)原本就是以電池起家的比亞迪來(lái)說，高性能電池是比亞迪的殺手锏之一。尤其是在換裝了能量密度更高、放電電壓更高、低溫性能更好的三元鋰電池后，比亞迪EV車型系列的核心競(jìng)爭(zhēng)力更是得到大幅提高。

本期內(nèi)容，我們將對(duì)比亞迪秦ProEV500車型的電池包進(jìn)行全面拆解，并解析比亞迪所掌握的電池包安全設(shè)計(jì)、熱管理設(shè)計(jì)等創(chuàng)新及管理技術(shù)。

方形鋁殼集成工藝

在揭開電池包的超薄非金屬上蓋，以及二氧化硅氣凝膠防火隔熱層之后，我們可以清楚地看到電池包整體的布置結(jié)構(gòu)，其中最直觀可見的便是電池包的集成工藝。集成工藝在動(dòng)力電池的研發(fā)中非常重要，必須滿足機(jī)械防護(hù)、熱安全防護(hù)、熱管理、環(huán)境防護(hù)等全方面安全要求的前提下，追求輕量化及優(yōu)化成本

與特斯拉所采用的圓柱型電芯方式不同，比亞迪采用了國(guó)內(nèi)普及率更高的方形鋁殼，具有能量密度高，集成難度低的優(yōu)勢(shì)。另外，方形的封裝工藝，也有助于縮小電芯間的縫隙，讓整體尺寸更加緊湊，而圓柱電芯必然要在電芯間留出三角形的空隙，降低了空間利用率。

鎂鋁合金材質(zhì)打造的電芯殼體，與圓柱型電池所采用的不銹鋼殼體相比，更輕成本更低，有利于提高電芯的能量密度，而且制造成本也更低。而且方殼的結(jié)構(gòu)可以容納更多電解液、電芯極片膨脹應(yīng)力更低，電池壽命比圓柱形長(zhǎng)2倍以上

電池模組

秦ProEV500采用了比亞迪自主研發(fā)的鎳鈷錳三元電池，也就是在鈷酸鋰基礎(chǔ)上，經(jīng)過改進(jìn)，以鎳鈷錳作為電池正極材料，并合理配比鎳鈷錳的比例。在優(yōu)化成本、保證安全的同時(shí)，使得電池具有容量高、熱穩(wěn)定性能好、充放電壓寬等優(yōu)良的電化學(xué)性能。

并且有效提高電池能量密度，達(dá)到160.9Wh/kg，結(jié)合56.4kWh的容量。實(shí)現(xiàn)NEDC續(xù)航里程420km，60km/h等速續(xù)航里程500km，從而有效緩解用戶在續(xù)航里程方面的憂慮。并且得益于電池組的高能量密度，有效降低汽車的電池裝載量，從而減輕汽車的自重。

電池模組的成組方式充分考慮到了散熱和輕量化的需求，采用兩側(cè)鋁制短板加彈性鋼帶捆扎的方式，自適應(yīng)電池在充放電過程中的膨脹。同時(shí)多種規(guī)格的模組可以實(shí)現(xiàn)靈活的布局，適應(yīng)不同車型的需要。在車體中部盡量扁平，單層布局，增加車內(nèi)高度空間。

在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，主回路連接和它信號(hào)采集的部分使用了鋁巴，在同樣導(dǎo)電能力的情況下，重量相比使用銅材質(zhì)可以降低一半以上，而且成本也能得到控制。

不過我們發(fā)現(xiàn)在引出極上采用了銅排而非鋁排，這是因?yàn)殇X排的硬度較低，在高溫、高應(yīng)力的情況下，鋁會(huì)發(fā)生塌縮，并且塌縮之后不易回彈，一熱一冷就會(huì)導(dǎo)致縫隙加大，接觸電阻上升，帶來(lái)安全隱患。

而在銅鋁不同材質(zhì)的連接上，比亞迪采用了一種叫做電磁脈沖焊的技術(shù)。相對(duì)于現(xiàn)在常用的銅鋁直接碾壓連接或超聲波焊接技術(shù)，電磁脈沖焊的工藝難度比較大，雖然成本也會(huì)相應(yīng)提高，但效果是最好的，是目前比較先進(jìn)的技術(shù)。

在每一個(gè)電池極柱和極柱之間，也用激光把鋁制匯流排和極柱熔焊在一起，保證可靠性。并且在匯流排上設(shè)計(jì)有一個(gè)凹陷，用來(lái)吸收機(jī)械振動(dòng)以及電擊膨脹帶來(lái)的應(yīng)力。而如果是直鋁巴，隨著電池的老化膨脹，相鄰電池的極柱間距會(huì)增大，拉伸應(yīng)力會(huì)影響焊點(diǎn)的可靠性。

在信號(hào)連接的部分，比亞迪采用了柔性電路板，相對(duì)于傳統(tǒng)采樣線束的方案，集成度更高，也更輕薄。如果仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)柔性電路板上有細(xì)絲狀的布線，我們稱之為采樣線熔斷線。它的作用是在碰撞時(shí)，可能會(huì)擠壓采樣線束造成短路，進(jìn)而引起采樣線起火，這些細(xì)絲便會(huì)在短路時(shí)由于過流而發(fā)生熔斷，從而切斷短路回路，確保整個(gè)線束的安全和電池模塊的安全。

電池管理系統(tǒng)

由于采用了鋰電池，為了保證電池始終處在一個(gè)比較合適的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行工作，比亞迪為其配備了一套獨(dú)立的電池智能溫控管理系統(tǒng)，以確保動(dòng)力電池在復(fù)雜的溫度環(huán)境之下可以獲得穩(wěn)定可靠的性能。這套智能溫控管理系統(tǒng)通過液體介質(zhì)保溫和降溫，能有效保證電池溫度均一性。

在冷卻方式上，比亞迪在電池內(nèi)增加了散熱回路，通過板式換熱器與空調(diào)回路相連，電池進(jìn)出水和電池級(jí)耳處都布有溫度傳感器，結(jié)合電池溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)空調(diào)壓縮機(jī)的功率來(lái)控制電池進(jìn)水溫度及流量，以此來(lái)控制電池溫度在適宜工作溫度。

在加熱方式上，比亞迪在電池散熱回路里串聯(lián)PTC水加熱器，通過調(diào)節(jié)水加熱器的功率，控制進(jìn)水溫度及流量，以此來(lái)控制電池在冬季也能工作在適宜溫度，確保充電速度和放電動(dòng)力性。

并且通過電池管理系統(tǒng)BMS，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，對(duì)低溫、過充、過放、過溫等進(jìn)行保護(hù)，從而延長(zhǎng)電池壽命。當(dāng)溫度過低或過高時(shí)，會(huì)限制充放電功率，而當(dāng)溫度嚴(yán)重過低或過高時(shí)，會(huì)禁止充放電，從而保護(hù)電池。

蛇形水冷扁管

用來(lái)冷卻以及加熱的水道管路布置在不同電池模組的底部或者側(cè)面，同時(shí)我們注意到，電池包中的水管采用了與特斯拉相同的口琴管，這種口琴管很薄，壁厚在0.8-1mm，相比于傳統(tǒng)的壁厚為1.6-2mm的鋁合金水管，重量上要輕不少。

比較有特色的是，秦ProEV500上所采用的這種橫向彎折蛇形設(shè)計(jì)相比于特斯拉，可以說是采用了同樣的技術(shù)路線，但從工藝角度上講更難，尤其是在彎曲部分的外圈，材料內(nèi)外側(cè)的拉伸率相差比較大，容易發(fā)生褶皺和裂紋，對(duì)材料以及工藝的要求非常高。

這樣做的好處也是顯而易見的，特斯拉管路是為了從側(cè)面包住電池，但問題是圓柱形電池與散熱管路的接觸面幾乎是一條直線，效率較差，這也是為什么在最新的21700（Model3采用）電池模組中采用了整體灌膠方式，只能犧牲重量換熱量。比亞迪的管路設(shè)計(jì)與方形電池配合較好，管路完全貼在電池側(cè)壁，最大化接觸面積。

這種設(shè)計(jì)既保證了每塊電芯都能被冷卻到，同時(shí)相對(duì)于用整塊鋁板設(shè)計(jì)的冷卻水道，實(shí)現(xiàn)了非常好的輕量化效果。這在整個(gè)行業(yè)上屬于領(lǐng)先的技術(shù)，對(duì)比亞迪來(lái)說完成了一個(gè)挑戰(zhàn)。

組裝工藝

整個(gè)電池包在總裝的過程中，對(duì)工藝的控制非常完美。特別是在每一個(gè)水冷管的連接點(diǎn)，每一個(gè)接插件的連接點(diǎn)，每一個(gè)高壓電氣的連接點(diǎn)，以及結(jié)構(gòu)固定的點(diǎn)上面基本上都有兩到三道確認(rèn)。

舉個(gè)例子，一些低壓的接插件負(fù)責(zé)電池的信號(hào)采集，如果BMS系統(tǒng)丟失了單體電壓信號(hào)或者單體溫度信號(hào)，就不能繼續(xù)可靠地工作，也就無(wú)法完全保證電池的安全。

一般的接插件只有一個(gè)鎖扣，鎖緊之后會(huì)有鎖止聲音作為提示。而比亞迪不僅有聲音作為確認(rèn)，同時(shí)還有一個(gè)副鎖扣，只有一級(jí)鎖扣接插到位時(shí)，才可以將副鎖扣閉合，兩級(jí)的鎖止設(shè)計(jì)非常到位。

另外，高壓電器的連接也是整個(gè)電池包組裝中最核心最關(guān)鍵的一點(diǎn)，尤其是在主回路連接的可靠性和低內(nèi)阻設(shè)計(jì)上。比亞迪的電池包在主回路的長(zhǎng)距離連接上采用了耐高溫的聚酰亞胺壓封的銅排，并且設(shè)計(jì)了很多立體彎折，從而在受到振動(dòng)，或是受熱膨脹時(shí)，通過這些彎折來(lái)吸收長(zhǎng)度的變化，避免將載荷轉(zhuǎn)移到連接螺釘上。