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从Pack系统看前途汽车的“前途”

2018-11-02 · 来源: 高工电动车网 关注度:7189 次
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前途
摘要:虽然前途汽车的首款纯电动跑车K50量产上市已近3个月。这辆补贴后售价68.68万的纯电动国产跑车,至今仍惹人好奇。

虽然前途汽车的首款纯电动跑车K50量产上市已近3个月。这辆补贴后售价68.68万的纯电动国产跑车,至今仍惹人好奇。

好奇其销量,更好奇它被前途汽车董事长陆群视为“冲破燃油车市场的其中一颗‘子弹’”的背后支撑。

而根据高工电动车了解,前途K50,采用全铝车身架构,前后独立悬架、双驱动电机,中后置的“T”型电池组件。无论驱动电机总成、全铝车身,还是采用标准电池箱的动力电池总成(包括BMS),全部由前途汽车自行研发和制造。

另一方面,前途汽车仅用48个月,就完成自有工厂建设、自主设计中国唯一一条碳纤维车身覆盖件生产线,拿到新建纯电动乘用车生产资质。这也给了K50一份来自背景的底气。

陆群说过一句话,“新势力真正的核心在于电驱动上,真正核心的硬件软件自己去做。将新材料所对应新结构、新工艺上面牢牢掌握在自己手里。这时你的创新才有价值和意义”。

我们现在就以K50为例,深度解析前途汽车的动力电池及控制策略进,呈现前途汽车的“真正的核心”,并借以探路前途汽车的“造车前途”。

前途K50的电池系统,由苏州华特瑞思电动汽车技术有限公司(下文简称华特电动)提供,与前途汽车一样,该公司也是长城华冠的一家全资子公司,主要致力于研发标准电池箱、可再充能量存储系统(RESS)等产品的服务和整体解决方案。

“长城华冠当初也曾考虑通过供应商的方式为前途汽车配套电池系统,但经过与多家供应商沟通后发现,自己对于电池系统近乎苛刻的需求无法百分百满足,于是就有了后来的华特电动团队”,华特电动总经理翟晟说。

由图可见,K50的电池组采用在电池组采用了模块化设计;一共由10个标准的长方体电池组所组成,官方面将每个长方体称之为标准大模组。

华特电动为前途K50提供的电池组采用了三元锂电子电池。为什么选用软包三元锂电池?华特电动技术副总经理孟涛解释说,“我们在2013年就有了对于三元锂材料的预判,我们的NCM三元锂电池能量密度可以达到134.35Wh/kg”。

而电芯的包装使用软包的包装形式,直接采购于上海卡耐,据说是其日本英耐时株式会社技术背景成为选择它的重要原因。所以准确说,K50汽车的电芯是购买后进行组装。而电芯PACK、电池小总成、电池箱体和BMS,据高工电动车了解,则全部由前途汽车下属的华特电池工厂制造。

软包电池相比于方形电池来说,在能量密度和散热性方面都有一定的优势,不过在机械结构上会要求更高。华特电动生产的电池组中,每个电芯单元会分别配有一个泡棉和一个散热片,再加上外侧的电池框,组成最小的单元,被称之为小模组。其中泡棉的作用在于在电芯发生膨胀后,通过压缩自身体积起到缓冲的作用,是保护电芯的作用。

据了解,小模组的装配全部由机器人完成,由KUKA提供的机械手会抓取电芯完成自动上料的工作,经过预处理后,电芯、泡棉、散热片会和电池框架一汽被组装成小模组,进行激光焊接。

而软包电池的两个极耳,采用不同的材质,因此如何同时对二者进行成功的焊接是一个难题。华特电动在小模组的装配过程中采用了独创的铜镶铝的焊接形式,加上变频激光焊接的帮助,大大提高了小模组的生产效率。

以下焊装完成后的小模组接口,从颜色上就能清晰的看出铝和铜两种不同的材质。

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上图左侧是单个软包电池,右边是组装完成的小模组。小模组的完成预示着最小模块化单元的形成。

小模组完成后,就要进入下一环节大模组的装配。每个大模组由60个小模组所组成,采用单排列的形式布置,同样由KUKA机器人自动堆叠完成。

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60个小模组堆叠完成后,大模组初具雏形,需要用金属带进行捆绑,而并非使用螺栓固定,在具备一定的压紧力和柔韧度的同时,最大程度避免了螺栓连接的失效。  

大模组固定好后,就会进行冷却系统的安装。华特电动的电池组模块采用了液态冷却模式,因此在电池组模块的侧面会看到一个横贯整个电池组的汇流排,汇流排末端可以看到冷却液的注入口和流出口,两口的上方还有一个水室。因此单个大模组其实具备一个单独的冷却系统,可以并联进整车的冷却系统之中。

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安装好大模组的BMS模块后,整个大模组会进行一系列的测试,所有检测标准均达标后会进行外壳的安装。外壳采用高强度复合材料,不仅不导电,其绝缘性能相比国家标准也更为优秀。此外整个外壳的质量较轻,相比使用钢铁材质,能减重超过40%。

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完成了所有装配的大模组被称为标准大模组,顾名思义,这个整体将会作为组成整个电池组的标准模块。

最终由10个标准大模组装配而成的前途K50电池组会通过AGV小车沿着固定线路包装入库,等待最终发货至生产工厂之中,一块电芯如何成为电池组的过程,也就完成了。

即便是电池系统,也离不开机械系统的辅助,后者承担了支撑、连接与紧固等功能。华特电动对于诸多细节创新的把握,在这个部分展现得淋漓尽致。

除了我们前面所提的这套机械系统采用了高强度SMC复合材料,材料强度与铝合金接近,这样做的好处是可以大幅减重;箱体则为非导电体,绝缘性能出色,等等。还比如,标准箱结构和数量进行标准化设计,可根据不同车型的需要进行组配。

另外,值得一提的是,整个电池工厂拥有各类机器人共36台,5台激光焊接机和1台涂胶设备,再加上2台大功率充放电检测设备和若干员工,最高能完成标准大模组的工作任务。

电池系统来说,强大的功能性是最大看点。尽管前途汽车在电池技术方面有华特电动的积累及成果,但不可否认的是,前途汽车还未完成销量的爬坡。而且,由于目前前途仅有K50一款车,如若K50销量不佳,或会给前途下一款车型的开发生产带来资金问题。

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