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別克微藍7純電動SUV和微藍6插電式混動車 動力電池系統解析

2020年08月30日 18:08:08    來源:    類型:轉載    編輯:環球汽車網    評論:0

需要經過怎樣的設計,才能賦予電池系統真正領先的核心技術?

需要經過怎樣的鍛造,才能確保電池系統在惡劣環境下的安全性、可靠性以及耐久性?

 

動力電池系統是新能源汽車電氣化技術的關鍵部分,其優秀的性能表現離不開電池系統開發驗證與電池生產制造技術的有力支撐。作為別克品牌“電動化、網聯化、智能化、共享化”戰略布局的重要落子,別克微藍7純電動SUV和微藍6插電式混動車搭載的新一代模塊化高性能三元鋰離子電池組,匯集通用汽車在電池研發、設計、制造和認證等領域數十年體系化的積累與前沿技術的優勢,并得到上汽通用汽車動力電池系統發展中心智能化制造體系的保障,打造出業界最高標準的安全性、可靠性以及耐久性動力電池系統。

別克微藍7純電動SUV和微藍6 插電式混動車

核心技術領先行業  “三高”優勢樹立新標桿

通用汽車長期致力于高性能鋰電池的開發與生產,在溫度管理系統、電池組模塊設計、電池封裝技術等關鍵領域掌握領先技術并擁有眾多專利。微藍7和微藍6 PHEV的動力電池系統嚴格按照通用汽車全球最高標準的動力電池開發、設計與試驗驗證流程,根據新車的定位和需求進行專門開發。雙車均采用新一代高度集成式模塊化設計,在至為關鍵的電池組模塊設計、電芯級智能溫度管理系統、三電系統安全、電池封裝技術等領域擁有全球領先且完整的核心技術,以高安全性、高可靠性、高耐久性樹立行業標桿。

微藍7(左)和微藍6 PHEV(右)搭載新一代模塊化高性能三元鋰離子電池組

高比能、長壽命電芯

不同于大多數車企只是單純地向電池供應商購買電池進行組裝,上汽通用汽車秉承通用汽車深度參與電芯開發的理念,與電池供應商長期合作開發電池。別克微藍7和微藍6 PHEV選用的三元鋰電芯,是基于LG化學領先的技術方案基礎上,進一步優化了專屬配方與設計,能量密度更高,壽命更長,并具有更好的溫度適應性,使得電池組循環壽命得以充分保障。

別克微藍7的電池組還采用了更多保障安全和壽命的細節設計,如電芯間使用泡棉隔絕散熱,緩解電芯后期充電時的膨脹;在電芯框架與散熱片使用長螺栓緊固,保證電芯的堆疊穩定性。

電芯級智能溫度管理系統

別克微藍7和微藍6 PHEV動力電池系統采用了通用汽車專屬的電芯級智能溫度管理系統,并根據兩款車各自的結構、造型、性能和其他需求進行了度身定制。其中,微藍7在每兩片電芯間布置一塊導熱片,導熱片直接與電池組底部的水冷結構相連,可根據電池工況實現主動冷卻或加熱,從而實現出色的溫度均一性和優秀的低溫放電性能。同時電池組底部的水冷結構的進出水管采用雙流道蛇行設計,也能對電池模組的溫度管理帶來更多裨益,保證了電池組在-35℃~55?C的寬泛環境溫度下工作性能穩定。

微藍6 PHEV電池組擁有通用汽車專利的片層液冷技術,每兩個電芯之間都夾有帶毛細液冷管道的導熱片,厚度僅為0.2毫米,冷卻液可在毛細管道里流動,更高效地加快熱量的傳導,有效保證了電芯性能的一致性。其環境溫度適應范圍寬達-35℃~55?C,能帶來更長久的使用壽命和更加穩定的性能。

高強度集成化的結構安全設計

微藍7和微藍6 PHEV的動力電池包根據新能源平臺正向研發,度身定制,大量應用先進的輕量化復合材料,使得電池包造型更緊湊也更輕薄,為車身預留了更寬裕的空間。降低重量的同時,微藍7和微藍6 PHEV還為電池包提供了更高強度的結構防護:IP67級密封設計,可保證最高要求的防塵和水下1米浸泡30分鐘的防水性能,不僅將任何塵埃固體物杜絕在外,而且在車輛涉水時亦保證電池組的安全運轉。

微藍7電池包底部還采用帶加強筋的鋼制托盤設計,確保輕量化的同時,合理的結構設計為電池組的碰撞安全性帶來保障。而且微藍7車身采用高性能BFI一體化車身結構,高強度鋼材應用比例高達78%,A柱、B柱、鉸鏈柱內板、雪橇板、前后縱梁等地方都使用了抗拉強度達到1500Mpa的超高強度熱成型鋼(PHS),充分保障整車和電池包的強度安全。

電池組系統安全性

微藍7和微藍6 PHEV全方位打造電池組系統、高壓系統的安全防護,讓用戶開起來更安心、更放心。

別克微藍6 PHEV前艙中的高壓線束均采用橫向出線,保證在碰撞中高壓線束的完整,在關鍵區域特別采取高壓線束包裹防割袖套,有效提供雙重保護。同時,高壓線束的連接部分都采用二次鎖結構,避免高壓線的松脫及誤觸碰;此外,高壓線連接的零部件外殼都采用雙路接地設計,杜絕因內部絕緣破壞而引起的觸電事故。

別克微藍7具有智能充電保護、充電口雙路溫度檢測、智能故障提醒、碰撞自動斷電、電量自動均衡等電池組管理技術,無論行車、充電時,都能夠做到對動力電池的電壓、溫度、電流等狀態進行監控,出現問題時會在車內、車外和后臺云端協同報警;此外,當發生碰撞后,高壓系統能同時滿足“電壓安全評價”、“電能安全評價”、“物理防護安全評價”、“負載絕緣電阻評價”四項要求,超過國標(國標僅要求滿足四選一)。其雙重冗余的主動斷功能,能在碰撞后1秒內斷開繼電器、5秒內完成主動放電電壓降低到60V以下(國標要求為60s),并可在車外強制關閉高壓系統和氣囊系統,確保事故后救援安全。

安全、耐久性試驗認證

通用汽車在美國和中國都有獨立的電池實驗室,當中設立了自己的電池試制生產線,用于電池原型開發和各類型的試驗認證。在每一款電池投放市場前,通用汽車會在電池實驗室里進行3-5年的電芯驗證與測試。

微藍7和微藍6 PHEV的電池通過擠壓、碰撞、浸泡、火燒、過充、過放、短路、鹽霧等10余類極限試驗,其中振動試驗時長是國標的9倍,高低溫交變試驗時間是國標的10倍,腐蝕強度試驗的時長達到國標的12倍,并在溫差范圍-40℃~85?C的環境艙下,模擬極熱、極寒、高海拔地區的使用工況,確保電池結構安全。電池組還會經歷涵蓋機械、熱力學、電氣、壽命、性能等各個方面百余項系統與整車測試,確保電池組在更長生命周期使用過程中的安全性。

電池系統試驗室

智造體系賦能  生產管理嚴標準、高品控

上汽通用汽車動力電池系統發展中心于2015年在上海浦東金橋成立,是通用汽車全球第二家及北美之外第一家電池裝配中心,與通用全球同步專攻電池系統的設計、研發、測試、生產等,規劃產品線覆蓋輕混、全混動、插電混動(含增程式)、純電動等全系新能源車電池組。其采用與通用汽車北美一致的、全球領先的組裝工藝、技術標準和品控管理,基于自動化、數字化、網聯化智能制造體系,為上汽通用汽車全面發力新能源戰略提供可靠保障與強大助力。別克微藍7和微藍6 PHEV搭載的新一代模塊化高性能三元鋰離子電池組,正是在這里完成組裝生產。

上汽通用汽車動力電池系統發展中心

工藝操作自動化率100%

電芯堆垛和電池模組裝配過程中,電芯和模組的上料、裝配、運輸和電池模組測試的全線工藝操作全部由機器人或機械手智能完成,自動化率達到100%,避免人工操作帶來的安全風險,確保每個電池模組產品的一致性,提升了電池的質量可靠性。

電芯上料

高規格工藝精確度

電芯堆垛和電池模組裝配工藝中,機器人每一次的上料/下料/搬運過程中精度在0.1mm以內,極大提高了產品的裝配效率、準確性和質量穩定性。在裝配工序后,還通過壓力控制復查確保整體質量的穩定性。

電芯堆垛

可智能追溯關鍵零件

通過數字化技術的應用,微藍7和微藍6 PHEV的電池組電芯、模組堆疊電子元件、高壓線束等每一個關鍵零部件,不僅在裝配過程中實現了零部件數據的實時采集、監控和預警,確保生產有序進行,而且還通過完備的產品信息追溯系統,擁有各自的“身份證”,可精準進行后續追溯。

電池工人掃描零部件信息

超聲波極耳焊接

采用先進的超聲波焊接技術焊接電芯極耳,不僅無熔焊缺陷,而且可針對不同的材料,采用不同的超聲波焊接技術。其優勢在于不會對半導體等材料引起高溫污染及損傷,減弱了極耳撕裂風險,保證了電芯的安全性,尤其是便于焊接類似于鋁、銅這類高熱導率及高電導率的材料。該項技術由工業機器人在視覺系統引導下準確定位,自動操縱超聲波焊接頭,完成電芯正負極極耳的焊接,使電池模組形成通路。

超聲波極耳焊接圖

三連測三層級,生產質量全線保障

電池裝配過程中分電芯、模組和電池組三個級別,都需要分別進行功能性、電性能和電氣絕緣等安全檢測和評估,保證電池裝配線安全生產和出廠產品質量。

其中電池組的電性能測試需要通過高熱靈敏度、-20℃ ~350℃超寬溫度范圍的紅外熱成像探測技術,實現非接觸的全產品輪廓范圍內的實時溫度變化監測,確保微藍7和微藍6 PHEV動力電池系統的質量和測試安全;通用汽車專利的焊接電阻檢測設備可以進行模組焊接質量檢測,若發現焊接存在虛焊、漏焊等情況,則由人工補焊對該點位進行補焊;為了確保別克微藍6 PHEV的片層液冷導熱片和微藍7的液冷回路系統中沒有漏點,在模組裝配線還會采用質量流量法進行泄露測試,提高測試精度的同時更縮短測試時間。

模組泄露測試

依托通用汽車全球領先的電氣化技術和經驗積淀,上汽通用汽車在電池研發、設計、制造和認證上均具有強大的實力,為別克微藍新能源產品的動力電池帶來具有行業一流品質、超高的安全性和可靠性優勢。這既是微藍7和微藍6 PHEV卓越的性能表現、寧靜暢快的駕駛體驗的核心來源,更重要的,也成為消費者買得放心、用得安心的最佳保障。

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