从纯电动e-Golf看大众电池技术路线

e-Golf是大众汽车品牌继e-up!之后的第二个纯电动车系列，基于第七代高尔夫车打造的，同样也是MQB(Modular Querbaukasten)模块化平台的产品。图1 大众集团的电动车产品系列 大众比较了松下的25Ah方形电池和18650圆柱电池之后，给e-Golf确定了25Ah方形电池的方案，2015款e-Golf的电池参数如下： EPA续驶里程：134km 电池包pack能量：24.2kWh 电池包pack电压：323V 电池包pack重量：318kg 单体电池cell容量：25Ah 模块：包含两种模块à 6-cell模块和12-cell模块 单体和模块电池供应商：松下 单体电池数量：264、88s3p 整个pack成“土”字型，布置在底盘，电池管理控制器battery management controller安装在pack前端，电池能量分配盒battery junction box也布置在前端，尾部除了交流充电接口之外，还提供了直流快充接口DC Vehicle Inlet。单体电池和模块由松下按照要求生产制造后运输到Braunschweig plant(布伦瑞克工厂)进行电池包组装。电池包设计的挑战之一是电池包的几何形状设计以及电池模块的摆放、安装方向，因此大家可以看模块的安装位置和方向都有2-3种，这主要是为了匹配MQB模块化平台、尽量匹配e-Golf车辆的可用空间(图2)。Pack没有配置电池热管理系统，尽管在刚开始的时候考虑过设计主动式热管理系统，但是经过工程师的测试之后发现，主动式热管理系统并不需要。


图2 e-Golf电池系统的组成/结构 从2007年开始，大众Braunschweig工厂开始开发生产电池系统，2012年开始e-Golf的试制。现在主要是负责e-Golf和e-up!的电池包发开生产，配备了自动化的电池生产设备(图3)。模块(图3a)从松下运到Braunschweig工厂，工人从运输包装箱(图3c)中把模块取出来之后放入图3b的传送带上，模块到了机器人工位之后被抓取放到指定的电池箱位置，然后自动上紧螺栓(图3d)。图3e中，工人进行模块之间的连接，工人通过旁边的大屏幕可以看到需要进行操作的信息提示。图3f是安装电池包上盖(碳纤维加强的铝制上盖)。电池包需要经过以下测试之后才能放行： ·机械冲击 ·振动 ·温度测试 ·浸水测试。先将pack加热，然后进入冷水中，重复20次后不能有泄漏。图3 大众e-golf电池包生产 图4是大众2014年的电池技术路线图，电池容量从25Ah逐渐增长到36Ah，结合能量消耗、轻量化和动力学的优化，续驶里程有望增加到250km左右，比能量从e-Golf电池的170Wh/kg逐渐发展到220Wh/kg，同时也会考虑新型电池，例如锂硫电池(500Wh/kg)、锂空气电池(1000Wh/kg)。2016年年末，大众宣布2017款e-Golf电池将采用37Ah，电池包能量将增加到35.8kWh，EPA里程将提高到200km，同时保持pack的体积跟原来相同。图4 大众电池技术技术路线图 有趣的是，澳大利亚有一家初创公司Kreisel Electric，业务主要是改装一些电动汽车，把自己设计的电池系统装进去，目标是将这些电动车的续驶里程增加一倍，改装的车型包括宝时捷Panamera、Skoda Yeti、梅塞德斯-奔驰 Sprinter和VW e-Golf。其中，他们在2016年年末也设计了一个55.7kWh的电池包，用于替换VW e-Golf的24.2kWh的电池包，并且保持了几乎相同的质量和体积，从而可以把续驶里程提高到>200mile，这似乎要比大众的电池包更厉害一些。Kreisel的核心技术的电池包设计(图5，包括轻量化、紧凑化)，并不是cell技术，cell也是外购的。目前Kreisel的具体技术细节还不清楚。图5 Kreisel Electric的电池产品 参考 Green Car Congress Barclays Future Powertrain Symposium,London, 2014 http://www.kreiselelectric.com