作者：朱玉龙
昨天参加了哪吒汽车有关电池开发的 Workshop，这个自主研发的 「天工电池」 的技术细节比较多。总体来看，「天工电池」 是构建于我们熟悉的传统方壳电池，重点对电池结构安全设计、热管理系统、智能云端管理等方面进行了优化，在哪吒 S 车型上搭载。由于电池价格成本下降曲线被打断，所以哪吒也开始开发纯电版车型（续航 715km）和增程版车型（纯电续航 300km），这个也是对当下电池成本的自然反应。
哪吒汽车开发的电池系统开发路线主要分为三代：
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VDA 模组：这个大家都很清楚，不多说了。
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定制大模组 CTP：这个和双排的不一样，目前的方案是围绕长条的模组开发的。我们根据核算成组率中位数 75%，Pack 能量密度 185Wh/kg，对应的电芯能量密度为 246Wh/kg。
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下一代 2023 年的 CTP/CTC 的模式：目标能量密度要超过 210Wh/kg，集成效率 85%，也就是估算电芯能量密度 247Wh/kg。
我的理解从 2022 年，天工电池系统的迭代主要进一步做无模组集成化来降低结构部件的重量。
电池系统的设计
如下图 2 所示，这是标准的 C 家主导的电芯设计的延伸。
定制的模组采用 13 个电芯为一个模组，然后中间有 11 片汽凝胶。为了结构的考虑，等于把原来的两个模组取消了一块端板，然后给整合起来。模组的两块侧板都在，并且采用了多面的绝缘设计防护。
从示意图来看，这个气凝胶为了起到防护的效果，厚度不小，并且每个电芯都加了一片。
整包一共使用 7 个大模组，也就是 7*13=91 个电芯。为了保证整个电芯在热失控下的整包防护效果，采取了一整块的隔热片，来对复合材料的上盖进行保护。
下面是一整块完整的热绝缘防护，抗冲击的高温绝缘，这其实也是设计 CTC 方壳电池的难点，在 Z 向高度需要考虑上盖的防护 —— 像 246Wh/kg 能量密度的三元电芯，能量又很大的时候，这个接近 1kwh 的电芯的热量释放是很剧烈的。
▲视频 1. 热失控冲击下气体散热通道
为了设计矮边沿的托盘，特意采用了复合材料的上盖，一方面是可以有效提升足够的边缘覆盖能力，另一方面也需要保证隔热材料能保护上盖在热失控的过程中免受伤害。
这是液冷布置的效果，采取了 3 大 1 小一共四块水冷板。
现在电池热管理系统，主要还是采用和系统打通的模式：
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前馈式的热管理：从前端的控制策略（驾驶工况），主要根据导航和整体需求，综合计算电池的制冷和制热的需求，通过行驶的预期来判断单次充电时间，计算进行充电的能耗。
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基于大数据的加热策略：基于地图里面的大数据信息（从 A 点到 B 点），这个估计从座舱里面计算那多少上坡，有多少下坡，根据上下坡来分配能耗。然后在整车系统里面通过 AB 点的距离，估算应该进行加热等等这样的行车加热的策略。
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加热时间管理：由于电池大了，其实启用热管理的时间只有 5%，大部分都是恒温占到了 95%（热管理系统不动作）。
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可预充的保温功能：手机 APP 算法在出门之前，预加热和保温来调节电池的问题。
▲视频 2. 液冷板的效果
▲视频 3. 模组散热效果
电池管理系统
其实电池管理系统的这部分介绍主要是加入了云端管理，主要包括基于大量数据提取之后的云端 SOH 算法估计。
我理解是：慢慢在车载系统里面的 BMS 算法，更多的提供一个基础的电池运行状态，需要结合域控制器和云端的算法来对电池进行更好的管理。
我觉得国内这几年比较大的突破，是在电池的安全运维方面。随着大量的电池数据采集被高速上传到服务器平台，可以形成一种提前筛选电池问题的模式，从而预防整车起火 —— 这在新势力车企基本是标配了。
小结：我的个人看法，在传统的方壳电芯设计中，确实有点趋同，也就是哪吒的方案和大部分竖着放的方壳电池没有特别大的差异，主要是在安全和管理上能做好吧。天工电池就是是一个非常典型的方案，你要是和 NIO 的 100kwh 比有啥区别，我还真有点说不上来。大部分用方壳的车企都是这么设计的，用了大量的热绝缘和热防护的材料。
