2018年被稱為新能源汽車的元年，在這一年，燃油車的銷量出現(xiàn)前所未有斷崖式下降，很多的車企有大量汽車庫(kù)存，但是新能源車的銷量卻一路高歌呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。截止到目前，已經(jīng)有超過(guò)50萬(wàn)輛電動(dòng)車搭載了比亞迪動(dòng)力電池，涵了蓋乘用車、商用車和專用車領(lǐng)域。

隨著電池技術(shù)的成熟、能量密度的提高、整車價(jià)格的下降，新能源汽車正在爭(zhēng)奪燃油車的市場(chǎng)。這很容易讓人聯(lián)想到100年前那場(chǎng)電動(dòng)車和燃油車的爭(zhēng)端。

100年前的“油電之爭(zhēng)”

100多年前，福特T型車售價(jià)850美元，而維多利亞電動(dòng)車賣到2000美元，電池和電機(jī)的高成本使得電動(dòng)車的價(jià)格居高不下。為了開拓電動(dòng)車的市場(chǎng)，生產(chǎn)出維多利亞電動(dòng)車的奧利佛借著電動(dòng)車在美國(guó)誕生20周年的機(jī)會(huì)，在報(bào)紙上招募了一場(chǎng)挑戰(zhàn)活動(dòng)“丹佛至紐約的電動(dòng)車越野耐力挑戰(zhàn)賽”。尷尬的是除了奧利佛沒(méi)有人報(bào)名，最終奧利佛耗時(shí)29天，駕駛他的電動(dòng)車完成了這場(chǎng)“一個(gè)人的比賽”。此次比賽全程2800公里，奧利佛的電動(dòng)車卻沒(méi)有出現(xiàn)什么質(zhì)量問(wèn)題順利完賽，因此奧利佛名聲大噪，電動(dòng)車也得到了蓬勃發(fā)展。

緊接著福特T型車開始了流水線生產(chǎn)，并將價(jià)格壓低至260美元；福無(wú)雙至，禍不單行，石油采煉技術(shù)和內(nèi)燃機(jī)性能的大提升，使得電動(dòng)車速度及續(xù)航的問(wèn)題越來(lái)越明顯。在價(jià)格高和續(xù)航差的雙重沖擊下，20世紀(jì)30年代，電動(dòng)車終于退出了歷史舞臺(tái)。

100年后的歷史“重演”

回到當(dāng)代，石油資源嚴(yán)重短缺，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，此刻的電池技術(shù)也有了較大發(fā)展，因此電動(dòng)車重新被推上了歷史舞臺(tái)，燃油車和電動(dòng)車又將掀起一場(chǎng)爭(zhēng)端，歷史總是驚人的相似，只不過(guò)這一次電動(dòng)車扮演的是攻擂者。

在電動(dòng)車的道路上投入最早的是比亞迪，1995年比亞迪公司成立，開始從事手機(jī)電池的生產(chǎn)，從2005年起，比亞迪開始從事電動(dòng)車鋰電池的開發(fā)，經(jīng)過(guò)15年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累，比亞迪已經(jīng)成為新能源汽車的龍頭，比亞迪的電池一直在業(yè)界內(nèi)具有很高的認(rèn)可度。

比亞迪動(dòng)力電池選擇

眾所周知，比亞迪動(dòng)力電池主要研究磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池在安全性和循環(huán)壽命上相對(duì)于三元鋰電池有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池不含任何貴金屬，而且生產(chǎn)正極材料的主要原料氧化鐵、碳酸鋰在中國(guó)儲(chǔ)量非常豐富。比亞迪已經(jīng)掌握了磷酸鐵鋰電池全球最高端的技術(shù)和工藝。

面對(duì)市場(chǎng)需求，比亞迪也投入到三元鋰電池的研發(fā)中，由于三元鋰電池含有兩種貴金屬鈷和鎳，所以三元鋰電池的價(jià)格是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池的，憑借其較高的能量密度，滿足目前電動(dòng)車追求續(xù)航的現(xiàn)狀，所以三元鋰電池很快就占據(jù)了電動(dòng)車的市場(chǎng)。

憑借比亞迪電池技術(shù)的積累，短期內(nèi)比亞迪就將三元鋰電池做到了市場(chǎng)的前列。磷酸鐵鋰電池主要應(yīng)用在電動(dòng)客車等商用車上。比亞迪并不會(huì)終止磷酸鐵鋰電池的研發(fā)，因?yàn)槿囯姵貒?guó)內(nèi)技術(shù)與國(guó)際上還有差距，而且隨著電動(dòng)車的普及，貴金屬的消耗加劇，三元鋰電池的成本可能還會(huì)增加，磷酸鐵鋰電池還有很大潛力。

動(dòng)力電池的全產(chǎn)業(yè)鏈布局

比亞迪的動(dòng)力電池具有完整的全產(chǎn)業(yè)鏈，包括從原材料采集到電芯的設(shè)計(jì)、模組跟PACK的研發(fā)和制造、BMS的制造以及后期電池的梯次利用與回收。

決定電池包能量密度最大的一個(gè)因素就是材料，比亞迪有大量的博士和工程師投入到原材料的開發(fā)與研究方面，每年銷售額的7%投入到研發(fā)中，由于重視產(chǎn)品的研發(fā)和高投入，比亞迪在電池方面授權(quán)的專利就有1000多項(xiàng)。電池貴金屬元素受市場(chǎng)影響，價(jià)格波動(dòng)起伏會(huì)較大，比亞迪在動(dòng)力電池的上游原材料方面有深入布局，例如鋰和鈷，用于穩(wěn)定原材料的價(jià)格。

電池包的設(shè)計(jì)思路

針對(duì)市場(chǎng)上出現(xiàn)的三種電池：軟包電池、硬殼方形電池還有圓柱形電池，比亞迪通過(guò)分析對(duì)比最終選擇了硬殼方形電池。主要有三個(gè)方面的考慮：

第一，雖然說(shuō)軟包電池單體的能量密度可以做的比方形高，但是整個(gè)電池系統(tǒng)要有熱管理模塊給電池進(jìn)行加熱和制冷。而軟包電池的熱管理模塊比硬殼方形要復(fù)雜，綜合分析比較，成組軟包電池的能量密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硬殼方形電池。

第二個(gè)原因，由于高能量密度材料的應(yīng)用，軟包電池的安全性不可控，因?yàn)檐洶姵厥强績(jī)蓪泳酆衔镎迟N在一起實(shí)現(xiàn)密封的；而硬殼方形電池是通過(guò)一個(gè)金屬鋁的焊接實(shí)現(xiàn)密封的。所以在密封性方面，硬殼方形電池要強(qiáng)于軟包電池。

第三個(gè)原因，當(dāng)出現(xiàn)熱失控的時(shí)候，軟包電池是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)定向的排氣、排煙、排火的。但是硬殼方形電池是可以定向的設(shè)計(jì)一些特定的排氣、排火通道。可以保證即使某個(gè)單體失控了，可以通過(guò)排火通道釋放掉單體的能量，因?yàn)閱误w間有隔熱防火材料，所以其他的單體不受影響，整個(gè)系統(tǒng)也是安全的。

如果要滿足整車電力需求，圓柱形電池需要的數(shù)量會(huì)特別的多，滿足四五百公里的續(xù)航要求就要有6000-10000個(gè)電池。由于需求數(shù)量太多，所以在熱安全方面它要做單體隔離和防護(hù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬殼方形。

所以一向以安全與技術(shù)著稱的比亞迪最終選擇了硬殼方形電池，給消費(fèi)者帶來(lái)電動(dòng)車的美妙駕駛感受同時(shí)，還時(shí)刻關(guān)注著消費(fèi)者的安全。

模組與PACK深耕

在模組與PACK方面的設(shè)計(jì)，比亞迪是強(qiáng)調(diào)CTM（電芯組成模組后的有效利用值）和CTP（電芯組成PACK后的有效利用值），因?yàn)檎麄€(gè)電池包系統(tǒng)有很多的功能，但是真正能夠?qū)ζ囂峁├m(xù)航里程的是它最核心的電芯部分，其他的輔助功能部件可以通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化達(dá)到精簡(jiǎn)的目的。比亞迪現(xiàn)在CTM可以做到94%，成本降低14%，減重減成本效果顯著。通過(guò)一些高強(qiáng)度的鋁合金、鎂鋁材料、碳纖維的應(yīng)用，使得CTP可以做到80%，對(duì)能量密度的提升有很大的幫助。

此外電池包采用的是扁平化的模組設(shè)計(jì)，單層模組設(shè)計(jì)比多層模組散熱性能好，葉輪管和熱交換器的布置也相對(duì)比較容易。相對(duì)于多層模組，單層模組的重心更低，抗震能力會(huì)更強(qiáng)，振動(dòng)時(shí)整個(gè)模態(tài)相對(duì)較高。Z方向上的高度較小，不會(huì)去壓縮車內(nèi)的乘坐空間，電池的離地間隙也會(huì)相對(duì)較大，可以保證整車有較好的通過(guò)性。

鋁托板的邊框用的是高強(qiáng)度鋁合金，并且里面有蜂窩結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，如果發(fā)生碰撞或者受到擠壓的時(shí)候，它可以潰散吸收能量，作為緩沖區(qū)間，保護(hù)內(nèi)部的電池不受影響。

重中之重-電池安全

比亞迪的新能源市場(chǎng)保有量很大，公司如果要持續(xù)發(fā)展下去做好電動(dòng)車，安全問(wèn)題必須被放在首要位置。在比亞迪內(nèi)部，電池安全是被定義為最高級(jí)別的，不允許出現(xiàn)任何安全問(wèn)題。

比亞迪從7個(gè)維度，4個(gè)層次考慮電池的安全，在每個(gè)維度跟層級(jí)都有對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。從四個(gè)層次單體、模組到電池包、系統(tǒng)，七個(gè)維度可靠連接、高壓防護(hù)、碰撞、過(guò)充、短路和熱失控，全方位有效的保護(hù)電池安全。

拿過(guò)充防護(hù)來(lái)講，比亞迪有多個(gè)層級(jí)防護(hù)：首先是精準(zhǔn)探測(cè)電池的電壓，時(shí)時(shí)檢測(cè)電池的狀態(tài)。第二個(gè)層級(jí)就是BMS分級(jí)保護(hù)，充到不同的電壓有不同的措施，通過(guò)限流措施保護(hù)和切斷繼電器措施保護(hù)來(lái)控制充電的狀態(tài)。如果這兩級(jí)都失效之后，就是第三層保護(hù)——CID裝置，這是一個(gè)純硬件的保護(hù)裝置是比亞迪的專利技術(shù)，如果當(dāng)前面的電路防護(hù)都失效之后，電池繼續(xù)過(guò)充，電池過(guò)充導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力增高，CID是在單體上設(shè)計(jì)一個(gè)翻轉(zhuǎn)片，利用高壓讓反轉(zhuǎn)片翻轉(zhuǎn)來(lái)斷開電路，因?yàn)殡姵匕碾姵貑误w是串聯(lián)的，只要有一節(jié)斷開，整個(gè)回路就斷電了，就會(huì)防止電池過(guò)充。

如果連CID裝置也失效，還有熱失控預(yù)警，會(huì)提醒乘客汽車電池出現(xiàn)緊急問(wèn)題，為乘客預(yù)留出足夠的逃生時(shí)間。同時(shí)在電池模組的外面布置了隔熱材料包括航天用的耐高溫防火材料，可以做到即使有單體泄露，電池外部也看不到火；同時(shí)還配備有吸熱材料，讓電池的高溫不會(huì)立刻傳到車內(nèi)，保證乘客安全。

對(duì)于電池包來(lái)說(shuō)最危險(xiǎn)的就是來(lái)自于底部的剮蹭了，因?yàn)殡姵匕贾迷谲嚨椎闹虚g位置，前后左右都有來(lái)自于車身大梁的保護(hù)，下部是沒(méi)有任何車身保護(hù)，而且離地間隙有限，很容易發(fā)生底部剮蹭事故，比亞迪應(yīng)對(duì)這種情況在電池包底部做了一個(gè)雙層防護(hù)板，這樣做的好處是：一方面保證在發(fā)生碰撞時(shí)候可以潰縮吸能，即使在下層破裂的情況下還有上層的鋁板保護(hù)電池的安全；另一方面是同樣厚度的鋁板如果做成兩層中間留有空隙要比同樣厚度單層鋁板能承受更大的外界作用力。

電池的安全管家--BMS

電池管理系統(tǒng)BMS分為四個(gè)層級(jí)：第一個(gè)層級(jí)是對(duì)電池單體進(jìn)行管理，對(duì)電池的信息采集首先要準(zhǔn)確，要有足夠的精度和合適的頻率；第二個(gè)層級(jí)是要給整車提供電池所處的狀態(tài)信息，電池剩余多少電量，可以放出多少的功率，實(shí)時(shí)預(yù)估當(dāng)前溫度下的可用容量；第三個(gè)層級(jí)是功能安全，包括軟件的功能安全和硬件的功能安全；第四個(gè)層級(jí)是建立有后臺(tái)的云數(shù)據(jù)庫(kù)，在未來(lái)會(huì)加入AI的算法，更智能的來(lái)管理電池。可以根據(jù)整車傳感器來(lái)獲取整車所處的狀態(tài)，例如消費(fèi)者剛好在山頂充電，通過(guò)海拔傳感器，汽車就控制充電電壓不能充滿，如果剛好充滿電，下山就啟動(dòng)回饋充電，電池就會(huì)過(guò)充并損壞電池。

“技術(shù)宅”的俠骨柔情

對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，最重要的部分是動(dòng)力電池，比亞迪的動(dòng)力電池?zé)o論能量密度還是電池管理都做到了行業(yè)的前列，一心主攻技術(shù)的比亞迪被業(yè)界公認(rèn)為“技術(shù)宅”。對(duì)于“技術(shù)宅”比亞迪來(lái)說(shuō)，除了要保證充沛動(dòng)力和操控性能外，更注重的是消費(fèi)者的用車安全。新能源汽車的功能也是作為代步工具，代步功能實(shí)現(xiàn)的前提是安全。比亞迪的設(shè)計(jì)思路一直都是做消費(fèi)者放心的產(chǎn)品，從電池單體選型、電池包保護(hù)、過(guò)充保護(hù)等方面能看到比亞迪一直在用心做能保證消費(fèi)者安全的高性能產(chǎn)品，看到的是用心產(chǎn)品，感受到的是比亞迪的俠骨柔情。