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揭秘哪吒汽车天工电池:千人千策管理,2023进入CTC时代

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生产制造, 汽车出行
作者:谢矩
编辑:张宇喆 2022-06-01 14:12
即将于2022年四季度开启交付的哪吒S上将首次搭载采用“天工电池”技术的动力电池。得益于新技术的应用,这款车型纯电版的CLTC续航里程可达715km,增程版的NEDC纯电续航里程能达到300km。

目前,消费者对于新能源汽车动力电池的最大担忧主要来自于安全、续航、寿命三大方面。

5月底,哪吒汽车举行天工电池媒体沟通会,首次面向外界发布自主研发的“天工电池”相关技术。全新电池技术对电池结构设计、热管理系统、全生命周期云端管理等方面进行了优化,助力动力电池安全性、续航里程和使用寿命等方面的优化。

即将于2022年四季度开启交付的哪吒S上将首次搭载采用“天工电池”技术的动力电池。得益于新技术的应用,这款车型纯电版的CLTC续航里程可达715km,增程版的NEDC纯电续航里程能达到300km。

天工电池技术的开发经历了三个阶段。第一阶段就是标准化VDA模组阶段。虽然这类模组的标准化程度高,但成组效率低,只有65%~70%,系统能量密度只能达到175Wh/kg。

目前,天工电池技术已经进入了第二阶段,采用定制大模组的CTP技术。新技术的成组效率相比第一代已经有接近10%的提升,系统能量密度也做到了185Wh/kg。哪吒S的长续航里程在一定程度上就是得益于CTP结构的加持。

2023年底,第三代的CTC/CTP电池技术也将正式搭载上车。届时,天工电池包的成组效率将达到85%以上,系统能量密度也将做到210Wh/kg以上。

据哪吒汽车总裁助理兼汽车工程研究院常务副院长张洪雷介绍,天工电池主要有三大技术优势:超强防护的高集成化设计、高效智能的热管理系统和全生命周期的电池闭环管理系统。 

高集成化:兼顾安全与能量密度

在电池结构设计方面,天工电池的最大特点就是高集成化:一方面,机电设计更加注重轻量化、高集成度、高防护;另一方面,采用堡垒式的层层防护来斩断与热失控的关联。

张洪雷表示,天工电池拥有“魔鬼级”的电芯的评价体系。在电芯层面,哪吒汽车制定了900多项电芯应用测评与选型要求,其中包括400多项性能测评、400多项仿真开发与策略算法参数测评、20余项电芯的安全测评。此外,在机械可靠性、电化学、热性能优化测评方面,还各有30余项要求。

在单体电芯安全防护方面,天工电池拥有耐高温的防护材料、内置短路的熔断保护、自开启的泄压防爆阀、高水平的极柱绝缘。

在网格式的模组设计方面,天工电池进行了三重防护、五级安全设计。三重防护包括:可达1000度以上的隔热、UL94 V0级阻燃的航天及隔热材料,800V电绝缘冗余安全设计、采样短路冗余设计、模组及短路冗余安全设计的军工级电器防护,轻质高强度铝框架、2000牛以上的膨胀结构安全、高集成定制化大模组的隔仓式结构防护。

在Pack密封箱体结构方面,天工电池在结构安全设计方面拥有网格式箱体、IP68级密封、高强度底护板、WF2级防腐性,在电器安全设计方面拥有外短路自熔防护、耐高温绝缘防护,在轻量化上采用超轻复合材料。

在Pack热/电安全方面,天工电池采用电芯、模组、Pack多级防护的热电分离设计。新电池技术还采用定向疏导式设计,可释放单体热失控后的热熔气体,避免热蔓延引发二次事故。新电池还拥有超耐高温包覆高压附件设计,以此规避绝缘失效短路风险。 

恒温热管理:冬季续航提升20%

天工电池的恒温热管理系统,可实现定制化、“保姆式”的恒温热管理策略。知冷预热、预热智冷、“私人”定制、全时域/全地域恒温控制、快速充电、持久续航。

据张洪雷介绍。天工电池可实现冬季续航提升20%、低温充电效率提升20%,并能让单次充能节约2%能耗。

而这些数据的提升,主要来自于哪吒汽车自研的HozonEPT4.0智能温控系统。新系统拥有以下四大能力:

  1. 智能前馈式热管理控制功能。可根据车辆行驶的工况预估制冷或制热需求,以实现充电节能;
  2. 智能行车加热功能,可在车载导航目的地设置好后自动分配能耗,并通过距离测算提前对电池预加热,提升低温充电效率;
  3. 高效冷却与加热功能,可通过恒温液冷的方式让电池在95%的充电时间保持15~45℃恒温状态,并且可在低温状态下实现0.8℃/分钟以上的加热速率;
  4. 智能可预约式保温功能,让用户可在车辆出发前对电池进行预热,并能在-20℃的环境中保证电芯温度6小时内都在0℃以上。 

全生命周期闭环管理:千人千策

张洪雷认为,天工电池全生命周期的电池闭环管理系统是一套具有“前瞻思维的闭环管理”。该系统可通过大数据分析,全面深度挖掘离群及其他潜在失效个体,拥有远程诊断和便捷运维的特点。

在闭环管理过程当中,哪吒汽车为天工电池采用的是“千车千策”的全生命周期主动管理策略。该系统可通过覆盖全场景的算法能力实现包括人、车、云在内的大BMS生态系统的打通。借助算法获取更加精准的用户画像,为用户提供千车千策的电池管理策略,允许客户定制部分功能,并对电池进行全生命周期的智慧管理和安全监控。

所谓的“全场景”算法能力,包括SOC、SOH、析锂算法、离群算法、安全预警算法等,涵盖了行车、静止、充电在内的多个使用场景。不论是电池硬件问题还是软件问题,都能通过算法进行预诊断,而不是说客户发生了故障的时才做诊断。

天工电池采用24小时的哨兵模式,将电池包内的电流、电压、温度、气体压力等都作为监控目标。只要电池内的任何数值发生异常,哪吒汽车系统都会远程通知给电池运维人员,以便在第一时间有效识别热失控问题。

得益于360和宁德时代等股东的支持,哪吒汽车也打造了一套大数据平台去支撑动力电池全生命周期的电池管理。哪吒汽车把实验数据、生产数据、整车数据、行驶数据等历史数据都能够通过大数据平台做到闭环。通过历史数据界定失效边界,结合大数据模型实时监控,将共同支撑动力电池的安全运营。

结语

哪吒S无疑是哪吒汽车品牌历史上一款“划时代”的产品。哪吒汽车的众多全新技术均在这款车型进行首次搭载。

除了本次发布的天工电池外,哪吒S还是首款搭载哪吒汽车自研的全栈自研的智能安全汽车平台“山海平台”和最新一代量产智能驾驶系统TA PILOT 4.0的车型。为了支持相关系统,哪吒S还是哪吒汽车旗下首款搭载激光雷达的车型。

作为一款代表品牌旗下当前最高水平的量产车型,哪吒汽车对于哪吒S的预期必然不低。未来几个月内,哪吒汽车还将陆续揭秘哪吒S在底盘技术、内外饰设计等方面的理念和细节,将产品的热度维持到上市之时。

本文来源于亿欧网,原创文章,作者:谢矩。
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天工电池哪吒S千人千策CTC
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