导读
新能源车动力系统霸榜“沃德十佳”，电池包技术成决胜关键：比亚迪刀片电池针刺试验安全性最高，续航达605公里，展现高集成设计优势。
01、新能源车动力系统的发展
“沃德十佳动力系统”榜单，这一历经数十年的汽车驱动系统评选活动，一直被视为汽车行业的风向标。在最近公布的2021年度评选结果中，新能源车动力系统大放异彩，占据了榜单前十名的八成席位，充分展现了新能源车行业的迅猛发展。
新能源车与传统的燃油车不同，其动力系统主要依赖于电能驱动的电动机，从而带动汽车行驶。新能源车的发展日新月异，目前市场上主流的新能源汽车类型包括油电混动、插电混动、纯电驱动型以及氢燃料电池型等。其中，纯电驱动型电动汽车以其集成的电池包系统作为动力核心，成为行业关注的重点。
电池包系统的关键技术
车用电池包，也被称为pack，采用“cell-module-pack”的多层次结构设计。锂电池是其中的关键组成部分，其形态多样，包括圆柱形、方块型和软包型等。模组则是将锂电池进行串并联组合，并配备电池监控和管理电子设备的中间级结构。而电池包则受到电池包箱体的支撑与保护，其内部温度通过液冷（或空冷）系统进行调节，同时电池健康状态由电池管理系统进行实时监测与调控。
电池包系统不仅技术含量高、价值显著，更是消费者选购时重点关注的指标之一。其安全性、储电量以及使用寿命等特性，直接影响到新能源汽车的性能和成本。因此，电池包系统的研发与改进，对于推动新能源汽车行业的发展具有重要意义。
02、 电池包系统的优化进展
轻量化与材料创新
电池包系统的能量密度和续航里程，曾是新能源汽车领域的短板。然而，在政策扶持和市场需求的共同推动下，这一短板已得到显著改善。材料创新和产品设计优化，成为了推动系统能量密度提升的关键因素。
工程师们通过采用轻质高强材料，如高强钢、铝合金和纤维增强树脂基复合材料，来制造电池包箱体，从而实现了结构的轻量化，进而提升了续航里程。目前，国内电池包箱体上盖的主流材料是不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料（SMC），其工艺特点包括低成本化和整体成型，为汽车行业带来了广阔的应用前景。
此外，通过改良或创新电解液、正负极等材料体系，也可以有效提升电芯的能量密度。在新能源汽车领域，锂电池得到了广泛应用，其中三元锂电池和磷酸铁锂电池是两大主要派系。三元锂电池能量密度较高，适用于轿车等小体积车辆；而磷酸铁锂电池则以其高安全性在大巴车等领域占据一席之地。值得一提的是，比亚迪等企业高度重视并积极推动磷酸铁锂电池的应用与发展。
结构设计的集成化
同样地，电池包系统的结构设计也在不断追求集成化，以简化设计并减轻重量。这种“化繁为简”的趋势旨在减少零件及连接结构的数量，从而优化电池包的性能。宁德时代的“Cell To Pack”技术和比亚迪的“刀片电池”技术，便是这一趋势下的佼佼者。
宁德时代通过高镍三元锂体系，直接将大容量电芯单体堆叠成电池模块，省去了模组级别，为系统减少了大量连接件，突破了电池包结构刚度和可靠性的平衡瓶颈，进而提升了能量密度。而比亚迪的刀片电池，则是一种基于磷酸铁锂体系的新型设计理念。它摒弃了传统的小型长方体电芯，采用细长型电芯进行平行紧密排列，并固定于两块平行铝板之间，使得电芯本身就能充当结构件，增强了电池包的刚度。其无模组层级的结构设计，更是提升了整体的集成度。
03、 比亚迪的创新与应用
刀片电池设计与效果首款搭载刀片电池的比亚迪汉，其续航里程已达到605公里，充分展现了高集成度电池包的优越性。值得一提的是，比亚迪针对三元锂电池、磷酸铁锂块状电池以及刀片电池进行了针刺试验。结果显示，在极端失效情况下，比亚迪刀片电池表现出色，安全性最高。
电池热管理系统的发展
电池包的热管理同样至关重要，因为一个电池包可能容纳数千个电池单体。实时监测电池的健康状态及包内环境对电池热管理系统提出了严峻挑战。当前，电池热管理系统的研究热点主要集中在电池动态特性建模、SOC和SOP（电荷、功率状态）温度等关键参量的估算算法上，以及探索高效、紧凑且成本低廉的冷却机构，例如强制风冷、液冷和相变冷却等。在“碳达峰、碳中和”的时代背景下，随着政策驱动和市场需求的不断增长，电动汽车技术有望在不久的将来达到全新的发展高度。
来源：电池工匠
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