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福特Mach-E本土化的电池系统

2021/10/23
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最近比较忙,就写点之前储备的素材。

前段时间去了天马赛车场见到老朋友发扬,也看到福特展示了在国内Mach-E的电池系统,总体来看还是做了很不错的国产化处理。

在这里做一些梳理和探讨。

▲ 图1.国内版和国外版本的差异

电池的选用

Mach-E电池系统,在国外采用了LG的电池,在国内基本上是采用模组方式的设计,电芯采用了比亚迪的三元58.5Ah的小容量电芯设计。

比亚迪开始把电池业务单独拎出来:三元电池起步主要的客户一个是长安,一个是福特;刀片电池开拓了一汽作为客户,如下图所示。能看到比亚迪电池当前的客户分布,主要客户还是自己。

备注:比亚迪的外供本身也是在国外品牌上放量,依靠国内自主品牌的需求短期内比例较低。

▲ 图2.比亚迪的电芯装机量的情况

这个模组,我之前在朋友那里看到过。

为了保证安全性,比亚迪在电芯内部采用高强度带陶瓷层的隔膜及防爆阀设计,尽可能避免内部正负极直接接触短路。电池模组则在电芯与电芯之间预留了膨胀空间并设有气凝胶,最大限度地减缓甚至阻止电池热扩散过程中所产生的连锁反应。

通过各种设计,在热失控试验中,电池系统的热失控传播的时间大概在几十分钟左右,在2s内给用户发出热失控预警。

▲ 图3.比亚迪提供的电池模组

一共22个模组设计,水冷系统基本是参考自Mach-E的原版。所以经过对比,基于软包的和方壳的设计主要区别是:

▲ 图4.这是整个电池系统的示意图

1)模组进行了整体设计,模组软包设计为10个。在国内版本,这个早期方案里面用了22个,两个合在一起盖了云母片,所以看起来像一个双拼的模组一样,但是里面的结构是完整的。需要注意的是,由于电池箱体的设计,还存在长短两种模组——有2个特别小的。

2)由于模组是分离的,所以母线排重新做了优化,从总的布置来看,走线的路径要好很多。

整个电池管理系统、配电盒和中央走线的设计是基本相似的。

▲ 图5.国内版本的设计

福特的下一步走向:这一代的Mach-E更像是开了一个头,在我理解来看,福特由于和SK在美国建立深度合作,在欧洲采用了大众的MEB平台,所以未来在国内的小盘子,大概率也是继续采用合作的模式。

BDU的设计

在这里面还是说一下我之前的行当,BDU的设计。

我的个人观点,其实非常不喜欢这种一字长蛇阵的排布,这里整体布置的实际效率比较低。

接触器来看,这里采用了四个TE的大高压接触器和一个小的接触器,并且内嵌了一根熔丝,总体来看,好在福特还是在长度方向留了一些空间,可以让主熔丝和接触器有地方放置。从总体的绝缘来看,这种有塑料座子的绝缘设计配合母线快插设计,是一种比较好装配的方案。如果面向800V去考虑设计,确实类似这样的倒扣设计配合内嵌母线排更能有效做绝缘处理。

▲ 图6.福特的TE设计

Mach-E这个集中式采集几乎和iX3的方案一致,所以这个采集线缆连接器的成本都不低,我拿到了iX3的采集板的分析,我想后续把这部分做一个比较。

▲ 图7.福特的Mach-E集中式采集

小结:

随着特斯拉全部导入铁锂,LG的装机量一落千丈。

我相信所有的外资品牌在国内必然还是选国内的电芯。预计到2022年下半段,比亚迪的装机量还会进一步多元化,我们也能看到更多的刀片上别家的车。

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福特汽车公司是全球最大的汽车企业之一,总部设在美国密歇根州迪尔伯恩市。公司核心业务包括设计、制造、销售高品质的轿车、SUV、卡车和电动车型以及林肯品牌豪华车型,并提供相关售后服务。与此同时,福特汽车公司还通过福特汽车金融信贷公司提供汽车信贷业务,并积极致力提升公司在电气化、自动驾驶以及智能移动出行方面的领先地位。

福特汽车公司是全球最大的汽车企业之一,总部设在美国密歇根州迪尔伯恩市。公司核心业务包括设计、制造、销售高品质的轿车、SUV、卡车和电动车型以及林肯品牌豪华车型,并提供相关售后服务。与此同时,福特汽车公司还通过福特汽车金融信贷公司提供汽车信贷业务,并积极致力提升公司在电气化、自动驾驶以及智能移动出行方面的领先地位。收起

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。