電動汽車動力電池PACK組件結構以及市場情況分析
自1990年問世以來，鋰電池因其能量密度高、電壓高、環保、壽命長以及可快速充電等優點，深受3C數碼、動力工具等行業的追捧，特別是對新能源汽車行業的貢獻尤為突出。
作為提供新能源汽車動力來源的鋰電池產業市場潛力巨大，不僅僅是國家戰略發展的重要一環，預計未來5到10年，其產業鏈將實現行業生態的自我完善和發展，產業規模有望突破1600億元。
眾所周知，從鋰電池單體電芯到自動化模組再到PACK生產線的整個過程中，組裝線的自動化程度是決定產品質量與生產效率的重要因素。
PACK是包裝、封裝、裝配的意思，其工序分為加工、組裝、包裝三大部分。
在講動力電池PACK製造技術之前，我們可以簡單了解下，動力電池PACK總成由哪些系統組成，每個系統又由哪些零件組成？
目前，汽車用動力電池基本上由以下5個系統組成：
1）動力電池模塊
2）結構系統
3）電氣系統
4）熱管理系統
5）BMS
為了讓大家更直觀的了解電池PACK，以奧迪A3 Sportback-etron混合動力車的PACK為例。
一般來說，電動汽車動力電池PACK由以下幾個部分構成：
1）動力電池模塊系統
這個不用多說，如果把電池PACK比作一個人體，那麼模塊就是「心臟」，負責儲存和釋放能量，為汽車提供動力。鋰電池模組是由幾顆到數百顆電池芯經由並聯及串聯所組成的多個模組，除了機構設計部分，再加上電池管理系統和熱管理系統就可組成一個較完整的鋰電池包系統。
2）結構系統
結構系統主要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是電池PACK的「骨骼」，起到支撐、抗機械衝擊、機械振動和環境保護（防水防塵）的作用。
3）電氣系統
電氣系統主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的「大動脈血管」，將動力電池系統心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中，低壓線束則可以看作電池PACK的「神經網路」，實時傳輸檢測信號和控制信號。
4）熱管理系統
熱管理系統主要有4類：風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例，熱管理系統主要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當於是給電池PACK裝了一個空調。
有的人會問，為什麼電池需要熱管理系統？其實很簡單，因為電池充放電的過程實際上就是化學反應的過程，化學反應會釋放大量的熱量，需要將熱量帶走，讓電池處於一個合理的工作溫度範圍內，以提高電池的壽命和可靠性。
5）BMS
BMS：Battery management system 電池管理系統，可以看作是電池的「大腦」。主要由CMU和BMU組成。
CMU ：Cell monitor Unit單體監控單元，負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數，同時還有均衡等功能。（上圖的模組圖片右端的綠色電路板即CMU）。當CMU測量到這些數據後，將數據通過前面講到的電池「神經網路」傳送給BMU。
BMU：Battery management Unit電池管理單元。
負責評估CMU傳送的數據，如果數據異常，則對電池進行保護，發出降低電流的要求，或者切斷充放電通路，以避免電池超出許可的使用條件，同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據先前設計的控制策略，判斷需要警示的參數和狀態，並且將警示發給整車控制器，最終傳達給駕駛人員。
說到這裡，涉及到總成和零部件的結構，小編在日常工作中跟工廠打交道時，經常遇到工藝組件、採購合件、售後備件編號等等問題，此類問題經常上溯到研發部門，在這裡小編不給你們打官司，因為這涉及到具體企業的信息化系統管理的問題，這裡只簡單介紹EBOM和MBOM。
E-BOM和M-BOM 兩者的區別（很多工程師分不清）
1）E-BOM ：Engineer-Bill of material 工程零件清單，主要是產品設計部門將總成做成爆炸圖，且炸到零件的最小層級，然後將子零件進行分類後逐一編製零件號，最後形成的一張清單。
一般公司工程部都有專門的E-BOM工程師，因為產品零件由於各種原因（比如產品質量改進，VAVE等），經常需要更改零件號，維護零件狀態，並告知相關部門，因此需要專門的工程師來維護E-BOM。
2）M-BOM：Manufacture-Bill of material 製造零件清單，主要是製造部門根據現場的總成裝配情況，確定需要哪些實物零件（參考E-BOM中的零件），然後將實物零件進行匯總，形成的一張清單。
通常M-BOM由工藝工程師來負責編製，維護及更新。物流部門的物料拉動是根據M-BOM來拉動的。
M-BOM來源於E-BOM，但是不等同於E-BOM。
總而言之，E-BOM關注的是產品設計結構中的零件，而M-BOM關注的是製造現場的實物。
新能源汽車動力電池PACK市場情況簡析
剛剛過去的2017年，全年新能源汽車達到70萬輛，對應的動力電池需求將達到30Gwh。預計到2020年，我國新能源車市場將達到145萬輛，對應的鋰電池需求量將突破60Gwh。
以2.5元/Wh的電池均價來估算，國內動力電池(包含PACK)市場總產值目前在750億元左右。可以預見，國內動力電池市場需求飆升，無疑也是給PACK企業帶來了巨大的市場空間，將會成為設備領域未來重要的角力場。
目前行業內並未對各家新能源車企所使用的動力電池及電池模組標準定型，所以據了解，不同的汽車廠商幾乎都沒有採用相同的模組和生產工藝。
從目前情況來看，我國電池PACK技術總體由三類主體實施：電芯製造企業，整車製造企業和第三方獨立或合資的專業PACK公司。據不完全統計，60-70%的PACK是由電芯企業完成(客車領域應該幾乎達到100%)，10-20%是由整車企業完成，20%是由第三方完成的。
具體到技術層面，電池管理系統的定製化開發技術、熱管理技術、電流控制和檢測技術、模組拼裝設計技術、鋁合金動力電池外箱鑄造技術、計算機虛擬開發技術等上面均需要熟練的進行協調和操作，不是某家企業可以單獨完成的，目前協作的深度和廣度還有待加強。
順帶說下：
為什麼Tesla短短几年就能站在新能源汽車行業的巔峰？其出身既非電池生產商，又不是傳統汽車生產商。很大的原因就在於其強大的軟體和電子工程團隊開發的BMS。
TAG:驅動視界 |