作者:朱玉龙
最近奔驰在欧洲开始宣传自己的下一代电驱动和电池设计,也是从 400V 到 800V 的一个彻底的变化。按照之前我们看到的时间点在 2023-2024 年全面导入,需要 VISION EQXX 在整个三电系统上有很大的改变,所以这次在欧洲首次真实路况下的续航实测也拿出来大力宣传(100kWh 的电池单次充电行驶 1008km 后还有 15%的剩余电量,大约还能再跑 140km)。
备注:概念车可以不考虑可制造性,全力为了里程表现冲刺一把
在这个电池系统里面我们可以看到很多很有趣的东西:
- 奔驰全面会从模组设计开始转向 CTP,因此后面奔驰的软包电芯到底如何采用,用多久,和之前看到的分 Block 设计,6 个大电池块设计兼容可能就成了必然的选择。
- 材料体系方面,奔驰分为现有技术、EQXX 技术(石墨改为硅碳)和固态电池,这个后面在 ESG 的会议材料中有过详细的叙述。
- 400V 切换到 900V,电池的容量变小了,单个电芯的宽度也变小了。欧洲所有的车企都是用厚度在 40mm 以下的电芯,这次切换容量改小主要是从宽度变小实现的。
- 冷却设计:这里开始从独立的水冷板(和整个壳体热隔离)到水冷板和壳体一体化,但是加热方式可能需要通过高频方式来解决,所以这个改变也可能围绕 SiC 半导体的可用性,比 IGBT 更适合做高频开关挂钩的。
- 当然电池设计方面,奔驰都给了电芯最大的空间,电气部件类似一个盒子盖在上面。
我们重点来看一下这个电池系统的迭代。

电池系统和驱动系统
VISION EQXX 动力电池系统,从 Pack 层面来看拥有 400Wh/L 的体积能量密度(200Wh/kg 的能量密度),然后我们可以按照 100kWh 推算,也就是对应 250L。拆开来按长宽高分解的话,估算为 2000x1260x110mm,和这个容量相似,确实看到这个包的尺寸有了很大的调整。所以体积比之前的 EQS 电池包的减少了 50%,重量也减轻了 30%,为 495kg。电池包的工作电压为 900V 以上。

根据上面这个图,我把模块内的电芯细数了一下,等于 2 个 18 串的模组并排放在一起。然后在这里把整个托盘的横梁给取消了,然后通过 6 个电池块的侧板和端板来提供结构约束,和整个托盘一起实现结构强度。
从逻辑来看,从比亚迪的刀片开始到宁德时代的麒麟电池,以后整个托盘的兼容性会很强,都是平底的,可以通往高压铸铝方向走。

现在到了电动汽车时代,不管是冷却还是加热,都变成了一门显学,整车的热管理工程师需要通过从全车协调不同的模式来以最小的能量来实现整车系统的需求。在这里就要抛弃原有电池工程师对于一些需求,把电池托盘和冷却板进行简化。当然最重要的是,这里设置了一个主动的通风口,可以通过开关控制来调整电池壳体里面是否可以进风,这个设计特别好玩。

根据伊顿的一位西交大的前辈所交流,EQXX 的电气系统很有可能通过迭代,改变之前有多个接触器的方式,可能奔驰的工程师真的受不了 400V 两个大模块再并联中需要对正负极都要处理,通过使用断路器,可以完全简化下面这个 EQS 的设计,一下子空间小了特别多。

在动力系统方面,奔驰也使用了很有特点的冷却方式,当然我理解为风冷是一种模式,比起水冷的高效,这种模式更像是在 SiC 的耐热的基础上去做尝试,而且非极限模式下,开个 60-80 公里每小时的速度,风冷确实也可以。

奔驰的下一代电池
在 ESG 里面,透露了一些东西,主要是奔驰在研究的方向。宁德时代和比亚迪目前在亚洲范围内所主导的磷酸铁锂推广,会在 2024 年开始陆续在全球落地,所以之前的说法无钴短期内实现的就是这个铁锂的运用。

从投资节奏来看,2026-2028 年大概是所有人对固态电池比较认真的计划时间点,这些投入还处在从实验室电芯开发到制造层面问题解决上。

小结:我们在这么几年,电池的化学体系没有经历过大的革新;工程和制造领域的革新,已经带来了成本的快速降低。但是随着全球的渗透率提升,带来的原材料涨价可能要用 1-2 年来吸收,感觉这两年的电池工程设计到了瓶颈了,都越做越简单了,电池的结构工程师们,你们很危险啊 ^_^。