大眾MEB電池系統(tǒng)：電芯/模組到Pack集成的探討

在《大眾MEB的電量配置策略》做了一些探討,根據(jù)目前更新的信息對(duì)MEB整個(gè)電池系統(tǒng)的集成策略整理了一下:由于尚沒(méi)有實(shí)物的分析報(bào)道,一些技術(shù)參數(shù)也沒(méi)有最終核證,因此,所討論的內(nèi)容不一定是正確;而且,我感覺(jué)隨著電池技術(shù)的進(jìn)步,大眾MEB自2015年開(kāi)始研發(fā)以來(lái),方案一直在變化和比較之中。

隨著ID 3 1st進(jìn)入預(yù)定階段,最終的方案應(yīng)該是確定了,尚沒(méi)有正式公布出來(lái),這里根據(jù)已有的信息對(duì)MEB整個(gè)PACK集成的思路做下探討。

PACK集成

電量配置:

48kWh,330km /WLTP

這個(gè)是最先對(duì)外公布的歐洲版,國(guó)內(nèi)的應(yīng)該在50kWh左右,最初定方案時(shí)國(guó)內(nèi)應(yīng)該是有個(gè)55kWh,不確認(rèn)是不是從這個(gè)電量起步;

62kWh,400km/WLTP

83kWh,550km/WLTP

111kWh,665km/WLTP?

前面3個(gè)電量級(jí)別是不分車(chē)型對(duì)外公布的,111kWh是由I.D. VIZZION公布出來(lái)的。前2個(gè)電量版本會(huì)共用一個(gè)PACK箱體,其中,48kWh電版7個(gè)模組,62kWh電版9個(gè)模組,82kWh電版12個(gè)模組。由此推算,每個(gè)模組的電量在6.9kWh左右,因此,111kWh應(yīng)該有16個(gè)模組,進(jìn)一步可知,MEB還有個(gè)14個(gè)模組的版本,而國(guó)內(nèi)55kWh的版本應(yīng)該是8個(gè)模組?？偣财脚_(tái)的配置推算如下:

(1)6.9 kWh*7=48.3 kWh

(2)6.9kWh*8=55.2 kWh

(3)6.9 kWh*9=62.1 kWh

(4)6.9 kWh*12=82.8 kWh

(5)6.9 kWh*14=96.6 kWh

(6)6.9 kWh*16=110.4 kWh

大眾目前選擇的模組個(gè)數(shù)為7,9,12,16,主要應(yīng)該是基于對(duì)續(xù)航里程區(qū)分度的考慮,過(guò)于接近的里程在價(jià)格區(qū)間上不好界定。值得注意的是沒(méi)有10個(gè)模組的方案率先出現(xiàn),很奇怪,因?yàn)樽钚“姹镜腜ACK共10個(gè)模組位置,這個(gè)方案下,BMS需要移動(dòng)PACK尾部(與TESLA的類(lèi)似),這樣整個(gè)PACK的結(jié)構(gòu)上貌似需要調(diào)整(與12個(gè)模組的布置相似)。

大眾最新發(fā)布的ID.3 1st 已開(kāi)始預(yù)定,其電量為:

45kWh(net capacity),330km/WLTP

58kWh(net capacity),420km/WLTP

77kWh(net capacity),550km/WLTP

按照大眾之前透露的電芯可用電量取90%(這個(gè)不一定是實(shí)際應(yīng)用下每款車(chē)的數(shù)值),則總電量分別為50kWh,64kWh,86kWh。這與大眾計(jì)劃的電量配置基本是吻合的,差異應(yīng)該來(lái)自于電芯電量的不同。

電池系統(tǒng)架構(gòu):

電池包的整體框架示意圖如下,除了模組外,主要的零部件包括:

(1)上蓋:螺栓緊固,容易拆卸,大眾應(yīng)該是考慮到可以去更換包內(nèi)的零部件或是模組;

(2)高壓連接器:沿著中央通道布置,對(duì)高壓器件有最好的碰撞防護(hù)作用,沒(méi)看到高壓線束是如何布置的,有可能均用busbar來(lái)實(shí)現(xiàn)連接

(3)BMS:大眾稱(chēng)之為BMCe,即Battery management controller

(4)電芯監(jiān)測(cè)單元:CMCe,即Cell module controller,用于測(cè)試電芯的電壓,電流,電芯均衡和模組的溫度

(5)下箱體

(6)總正總負(fù)接口:電池包對(duì)外高壓接口

(7)液冷系統(tǒng)

(8)防護(hù)板

對(duì)于7個(gè)或9個(gè)模組來(lái)說(shuō),BMCe安裝在一個(gè)空出來(lái)的模組位置,對(duì)于10個(gè)模組,會(huì)集成到PACK的尾部,整個(gè)PACK大概共計(jì)2500個(gè)零部件。

液冷系統(tǒng):

液冷系統(tǒng):水冷板與下箱體集成在一起,通過(guò)特制的螺栓緊固在一起,水冷板的下方是箱體最外的防護(hù)板,這三者的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于I-PACE和AUDI E-TRON;進(jìn)/出水口在PACK的前端,如上圖所示;模組與箱體之間有填充的導(dǎo)熱膠如下圖所示;每個(gè)模組有一個(gè)溫度傳感器,模組與模組之間的溫差在5℃以?xún)?nèi)。

尺寸與比能:

PACK長(zhǎng)度方向上的尺寸是變化的,根據(jù)模組的增減,估計(jì)應(yīng)該在1.5米-2米左右,寬度是固定的,在1.4米左右,高度在140公分;在早期公布48kWh電的時(shí)候,有報(bào)道對(duì)這個(gè)版本的重量做過(guò)推算,很可惜記不得具體數(shù)字,大概是310kg,比36度電的e-golf輕些,據(jù)此推算,48度電包的比能為154.8Wh/kg。

壽命:大眾對(duì)于電池包的壽命評(píng)估為:8年16萬(wàn)公里后,最小容量不低于70%。

模組與電芯

標(biāo)準(zhǔn)化的模組是MEB平臺(tái)的核心所在,大眾的策略簡(jiǎn)單也有效:無(wú)論何種電芯類(lèi)型(圓柱、方形、軟包),何種尺寸電芯(不同長(zhǎng),寬,高),只要能按照MEB要求的模組尺寸和性能做出來(lái),都可以采用。優(yōu)點(diǎn)很明顯:避免受制于單一類(lèi)型電芯的單一供應(yīng)商,最大限度保證自己的電芯供應(yīng),確保整車(chē)企業(yè)的主動(dòng)權(quán)。

絕大多數(shù)的信息表明,大眾MEB模組是590模組,即尺寸為590*225*108。

方形電芯來(lái)看,根據(jù)Pushev寧德時(shí)代CTO的講演材料可推測(cè),有1P8S,1P12S的方案,前者電芯要200Ah以上,后者電芯是156Ah左右,與寧德公布的153Ah接近,應(yīng)該是基于此定制開(kāi)發(fā)的電芯。這樣單個(gè)模組的電量為:156*12*3.7=6.9264kWh,比較吻合。對(duì)應(yīng)地,寧德時(shí)代2018-2019的PACK技術(shù)路線,有一款PACK的外形與MEB的也非常類(lèi)似,比能在150-160之間,集成式液冷,這與上文的分析也較吻合。

MEB 方形電芯

寧德時(shí)代2017年模組技術(shù)路線

寧德時(shí)代2017年P(guān)ACK技術(shù)路線

軟包電芯來(lái)看,LGC給GM BOLT(BOLT的60度電與MEB的62度電比較相近)的電芯為3.65V,成組為3P96S。在3P的情況下,為了實(shí)現(xiàn)6.9度電的要求,LGC需要將電芯的提到75-80Ah之間。從目前公布的信息來(lái)看,軟包電芯為兩端出極耳。

MEB 軟包電芯

MEB方形和軟包電芯對(duì)比