新能源汽车电池包轻量化简述
2019-03-02 00:24
汽车轻量化技术
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电动汽车的电池包
电池系统是新能源汽车核心动力来源，为整车提供驱动电能，由电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和电池管理系统BMS组成。电芯按照一定的规律串并联组成模组，模组有序排列在电池箱体内，由BMS、热管理系统进行监控，以确保电池包系统的安全及持续输出。
图5 电池包组成
根据我们之前研究主机厂的汽车轻量化方法，汽车轻量化从材料、结构、制造工艺等几个方面进行。电池包作为纯电动汽车的重要组成部件，它的轻量化也应该这几个方面来着手。
图6 电池系统轻量化路径
信息来源：宇通客车
结构优化
此处主要以电池芯体的结构优化为例说明。
目前汽车的电池单体有圆柱形、方形、软包电池，如下图所示，2018年的数据是方形最多，圆柱紧随软包。
图7 汽车电池单体外形及应用情况
信息来源：起点研究
特斯拉Model 3将原来的18650改成了21700，电池的能量密度约提升20％（250→300Wh／kg），增大了单体的尺寸，进而使整包轻量化。
图8 特斯拉Model 3电池单体升级
信息来源：汽车大漫谈
方形电池外壳一般为铝质，可通过减薄外壳的厚度来实现减重，当然也可以通过放大尺寸来实现。例如，将铝壳的材料壁厚由0．8mm调整到0．5－0．6mm，进而单个铝壳可减重20％以上。
图9 方形电池单体
信息来源：深圳瑞德丰
软包电芯单体也有做大的趋势，而且软包是追求高能量密度的必由之路，铁电池能量密度较低，方形电池又很难标准化。2018年的电池能量密度要求做到140 Wh／kg，而2019年据说要做到180 Wh／kg，下图为宁德时代的产品规划。
图10 宁德时代产品路线图
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