锂电那些事儿(四)

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上期介绍了锂离子电池电解液、隔膜及不同类型锂电池生产工序，本期我们将关注锂电池PACK及动力电池车身一体化。

锂电科普丨锂电那些事儿(四)

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1.锂电池PACK

锂电池PACK在早期主要指锂离子电池组的加工组装，主要是将锂电芯、锂离子电池保护板、电池连接片、标签纸等通过电池PACK工艺组合加工成客户要的产品。

锂电池PACK是动力电池系统生产、设计应用的关键，是连接锂电产业上游电芯生产和下游应用的核心环节。

动力电池包(Pack)成品图

以汽车动力电池为例，PACK电池包的组成：主要包括电池模组、机构系统、电气系统、热管理系统和BMS、CMU、BMU等几个部分。

电池模组：如果把电池PACK比作一个人体，那么模组就是“心脏”，负责储存和释放能量，为汽车提供动力。

机构系统(结构件)：主要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成，可以看作是电池PACK的“骨骼”，起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护(防水防尘)的作用。

电气系统：主要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是电池PACK的“大动脉血管”，将动力电池系统心脏的动力不断输送到各个需要的部件中，低压线束则可以看作电池PACK的“神经网络”，实时传输检测信号和控制信号。

热管理系统：热管理系统主要有4类：风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例，热管理系统主要由冷却板，冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。

BMS：Battery management system 电池管理系统，可以看作是电池的“大脑”。主要由CMU和BMU组成。

CMU ：Cell Monitor Unit单体监控单元，负责测量电池的电压、电流和温度等参数，同时还有均衡等功能。当CMU测量到这些数据后，将数据通过前面讲到的电池“神经网络”传送给BMU。

BMU：Battery Management Unit电池管理单元，负责评估CMU传送的数据，如果数据异常，则对电池进行保护，发出降低电流的要求，或者切断充放电通路，以避免电池超出许可的使用条件，同时还对电池的电量、温度进行管理。根据先前设计的控制策略，判断需要警示的参数和状态，并且将警示发给整车控制器，最终传达给驾驶人员。

为更加生动形象了解汽车动力电池PACK结构及装配过程，请点击观看下面视频。

经过上述PACK及装配过程，以锂元素为核心的锂电产业从锂矿料到成品锂电池的生产过程就介绍完毕。作为锂电产业下游组成部分，成品锂电池的应用主要集中在消费电子领域、动力电池领域和储能领域。下面将立足新能源整车制造视角，看看锂电池是如何与车身做到一体化的。

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2.电池车身一体化

新能源汽车在应用领域的制约因素之一就是车辆续航，较之于燃油车续航取决于油耗及油箱容量不同的是，新能源汽车续航主要取决于车载电池包电能容量。为增加续航，那自然要增加电池包容量，但电池包的扩大带来的不仅是造价上升，更重要的是安全性的严重下降，那么如何权衡续航、成本、安全之间的取舍？

换言之，拿飞机机翼油箱举例，如何提升飞机续航？通过去除油箱与机翼之间的孔隙，从而增大油箱容积的方式，提高续航里程。

对新能源汽车来说，电池车身一体化技术就是目前许多车企和电池制造商给出的答案，有的叫CTC(Cell to Chassis)、也有的叫CTB(Cell to Body)，但表达的意思是差不多的。

简而言之，将原本独立装载的电池模组去模组化，同车身及底盘高度集成，在不牺牲空间及安全性的前提下，提升电能容量，提升续航。

以电池形态和集成程度为参考，电池结构的演变可分为传统结构(模组标准化)、CTP(Cell to Pack又称去模组化或无模组化)、CTC或CTB(电池车身一体化)三个阶段。

不同电池结构发展组成示意图

电池结构技术横向对比图

下面将以当前较为热门的CTC/CTB生产实例，了解锂电产业下游生产应用与整车制造的结合。

特斯拉-电池即底盘

特斯拉Model Y底盘结构示意图

CTC(Cell to Chassis)就是在CTP的基础上，不仅取消模组设计，更是直接将电芯集成在底盘之上，把电池骨架结构和底盘车身结构合二为一。

特斯拉将底盘做成一个可以容纳电池的部件。其一体式底盘电池包内不再有电池模组，而是直接铺满 4680 电芯，使电池包内的中间件大幅减少，提高了电池包的体积利用率。

比亚迪-电池即车身

CTB技术的英文全称是Cell To Body，意思就是：电池车身一体化。通俗来说就是：把电池集合到车身里面成为一个整体。

比亚迪CTB技术底盘结构示意图

来源：比亚迪CTB技术发布会

从图中可以看出，CTB技术是从CTP技术发展而来，这是一种更先进的技术。

CTP方案：从下往上依次是托盘、粘接剂、电芯、粘接剂、电池上盖和车身地板，共6部分，它的动力电池是一个整体，即电池上盖—电芯–-托盘，像是一个三明治一样，即电池三明治结构，它与车身地板是分开的。

CTB方案：从下往上依次是托盘、粘接剂、电芯、粘接剂和车身地板集成电池上盖，共5个部分，其中前4部分与CTP方案一样，不一样的地方在于CTB方案将电池上盖和车身地板集合为一体。CTB的方案就是车身地板集成电池上盖—电芯—托盘，成为一个整车三明治结构。

简而言之，无论是CTC还是CTB，除了集成度上的差异，其实都是车身一体机技术不同方向上的应用。

(编 辑：陈君 责 编：李晓晴)

来源：枣庄日报