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冬至长刀、短刀电池
方形、软包、圆柱是目前动力电池三种主要形式；在三种不同形态的锂电池中，圆柱电池仅使用卷绕工艺，软包工艺仅使用叠片工艺，方形电池既可以使用卷绕也可以使用叠片工艺。目前，全球头部电池企业未来产品规划逐渐向叠片电池切换。
21年全球动力电池装机量排名前十的电池企业中，六家（LGES、比亚迪、SKon、中创新航、远景动力和孚能科技）布局叠片路线。
而刀片又是其中的佼佼者，似刀非刀，长刀短刀，和两C-PK在动力电池之巅；
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直冷的选择理由及未来
比亚迪dmi和E3.0平台的海豚要用冷媒直冷，归纳下目前在应用冷媒直冷的主机厂和车型：
1.1 BMW插电混动车型，包括X1，X3，3系和5系等插电混动；
1.2Jeep指南者和大指挥官的插电混动；
1.3 BMW mini和countryman插电混动；
1.4BYD全系dmi车型，包括秦dmi，宋dmi等；
1.5 BYD E3.0平台的首款车型海豚；
1.6BMW i3。
2. 应用冷媒直冷技术的初衷和出发点
因为电池如果需要大倍率充放电需要高效冷却，或考虑到液体泄漏造成的风险等等因素，小编归纳以下直冷技术的好处：
-->冷却速度快，冷媒蒸发温度低，少了chiller的液冷转换；
-->冷却效率高和能耗低，少了chiller冷冻液和冷媒的交互；
-->安全性高，不会像液冷造成短路；
-->能够降低整车重量，节省一部分零件和冷冻液的重量；
-->降低成本，节省一部分零件。
3. 应用冷媒直冷的难点
冷媒属于两相流体，直冷开发难度比液冷大，主要在冷板设计和策略控制上。加上仿真手段、测试手段、密封手段的缺失；
4. 应用冷媒直冷技术能节省的成本
通过对比直冷和液冷的热管理架构，可以发现直冷系统可以去掉电池侧水泵（200元），电池侧副水壶（40元），电池chiller（300元，含EXV和PT传感器），还有一些水管。考虑到铝管比塑料管贵一些，这样大致算下来，单车可以节省500多元。
不但价格降低了，关键整车重量也降低了（起码冷冻液比冷媒重很多），降低7Kg重量应该不成问题。
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DM-i的软刀电池
比亚迪DM-i采用的是“软刀”电芯，即多个裸电芯串联在一个方形铝壳内，这样便于提高整包的电压。DM-i的这个软刀电池采用的是8串的方案，整个电芯的额定电压为25.6V，带电量约1.22kWh。
比压迪目前的刀片系列电池主要分为长刀、短刀、软刀、方刀，仅有软刀电池是采用这种裸电芯成组的思路，本质上，公众号动力电池BMS,一个软刀电芯就相当于一个小的模组。所以，我们看到软刀电芯是有自己独立的高低压接口的。
软刀有个问题是比较严重的，就是漏液，由于它是由多个裸电芯串联，存在有多个连接点，使得它有较高频率的电解液泄漏问题，去年比亚迪有较多的整车安全事故很大部分来自于此。
2. 基本参数与整体布局
这里分析的是V67型产品的DM-i电池包，额定容量是47.7Ah，额定电压是384V。
DM-i的外表面布置有一层保温措施，这个保温层与冷板构成一个上盖组件。
PS：粗糙的直觉，这只是一个样件，作为热管理供应商送样的某个报废电池包样件。保温棉的外观实在和BYD外观大相径庭；但是整个保温思路，是对的。
下箱体则分为两个区域，一个是电芯成组区，共计15个软刀电芯沿电池包的轴向进行布置，另一个区域则是高低压控制区，即配电箱和BMS。在电芯与冷板之间布置有导热胶和加热膜。
整个电池系统的平面布置和Z向构造如下图：
3. 直冷与自加热
BYD在DM-i系列车型中，大规模的上了直冷技术，关于直冷冷板的设计，在量产的车型中我看到过两个方案，如下图所示，流道的不同，意味对冷却效率有所不同。根据比亚迪的宣称，直冷相对于液冷少了一级热交换，使得系统的换热效率提高20%。
对于加热，比亚迪这里没有走直热这个冷却同一通道，也没有利用热泵或是利用发动机的余热，而是首次采用了电芯脉冲自加热技术。
根据比亚迪的描述，这个脉冲自加热原理是通过BMS电池管理系统，控制电池高频自放电，让单片电池内部生热，这样加热电池组，电池组的平均温度会更好，加热效率比传统液热高10%。
得益于软包刀片的结构形态优势，DM-i能够将整个系统的空间利用率达到65%，这使它能够更好地利用既有空间；不过，就像前文所述，软刀在自身内部的成组有较为大的失效问题，基于软刀的方案未来如何走，还说不好。
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BYD刀片相关专利
比亚迪的刀片电池即长电芯方案（主要指方形铝壳），是一种通过增大电芯的长度（最大长度与电池包宽度相当），将电芯扁长化设计，来进一步改进电池包集成效率的技术。它不是某一个特定尺寸的电芯，而是基于不同需求可形成不同尺寸的一系列电芯，具体形状如下：
正负极在两端，两端（或一端）都有防爆阀，有点软包两端出极耳+方形铝壳综合的感觉。相对于已有方形铝壳电芯方案，这个电芯最明显的优势在于散热效果好，难点在于整个电芯的结构稳定性，内阻，注液等，尤其是结构强度方面，在后面的CTP方案中，电芯需要依靠自身来实现支撑。
对于此，比亚迪主要是通过成型工艺、结构设计等方面的改进提高外壳的支承强度，同时将外壳的长宽比控制在预定范围内。此外，通过集流路径的优化等方式降低单体电池的内阻，还可辅以注液工艺的改进，解决单体电池尺寸较长带来的注液时间较长的问题。
接下来，我们从专利来重点看下比亚迪的CTP方案。
（1）结构上，下图是一种CTP方案的组成爆炸图。
可以看出，单排电芯，直接铺在底板上，电芯的两端固定在端板上，由两端边框提供对电芯提供支撑，为了增加支撑力，可以在底板上增加一个支持台阶；在电池包边框与电芯大面之间有缓冲板（侧板），对电芯提供夹紧力。这个方案中没有纵横梁，也可以增加纵横梁或阻燃隔热垫之类，这样形成多个子模组，如下：
比亚迪似乎是计划用电芯自身的强度来实现自支撑，同时再依靠集成后的电芯强度来增加整个电池包的结构强度，即电芯与箱体紧紧结合为一体。这个有待最后的产品检验，对电芯壳体的强度要求很高啊。
（2）热管理
比亚迪对CTP给出了两种冷却方案，上图展示的为液冷设计。该方案是把水冷板放在整个电池包的上面，与模组顶板的直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却；为提高导热效率，模组顶板与电芯侧面之间有导热板（可能导热胶或导热垫更合理），整个包的温度差控制在1℃以内。水冷采用U形水道设计或并行设计。
与此同时，电芯的另一侧面与模组底部之间有隔热层，以隔绝电芯与外界的热交换，起到保温作用，可采用保温棉。
这个图也可以看出比亚迪CTP热失控的基本思路，正对着防爆阀设计进气孔，将热失控发生后的气体、火焰等引导到排气通道，经排气通道排向周围环境。另外有多个模组的，模组之间会形成物理隔离；整个电池包的外面应该还会有平衡防爆阀；这个思路与Model S的设计比较一致，难点在于IP67，热失控通道的进水腐蚀问题。
（3）CTP的方案配置
从专利来看，比亚迪CTP的方案在8种以上，对应于不同尺寸电芯和不同的布置，也考虑到了双层电芯的方案；对于箱体的集成，CTP会有传统的车底盘与箱体分离的传统方案，也有二者集成为一体的集成底盘方案。
整个设计中，还缺少另外一个核心的电连接及高压配电方案。电连接应该会利用FPC技术，这块比亚迪走得也比较早，高压配电可能会利用下面红圈圈的空间，有点类似奥迪e-tron的思路，以及前端空中来的一块空间，见上面第4个图，类似于Model S。
比亚迪的这一套CTP技术信息量不少，简单梳理下要点（电芯内部除外）：
（1）大电芯，大模组，电芯壳体材料/工艺是个有新技术需求的地方；
（2）CTP结构上，电芯如何固定是难点；
（3）CTP热管理上，首次提出了电池包顶部冷却的设计，导热胶、保温棉之类的是增量所在；
（4）CTP热失控上，方案的可靠性不太好（这个方案已经有失效案例），可能会需要更多的PACK防爆阀；
（5）连接工艺上，高强度结构胶可能是未来增量所在；
（6）多功能复合材料箱体的产业化。
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来自短刀的刀
PS，笔者一直有疑问。BYD的刀片和蜂巢的刀片到底啥区别，所谓长短，到底是技术水平、还是市场持久能力？！
蜂巢最新的L600电芯长度大约在574mm，BYD的刀片在1米左右，难道这就是所谓的长、短之分，是否太过儿戏；
后面要不要区分个胖、瘦之分呢。
君且看，蜂巢龙鳞甲电池：
文章来源：动力电池BMS
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BYD DM-i 混动技术简介及电池热管理功能去年，比亚迪在深圳发布了秦PLUS DM-i、宋PLUS DM-i、唐DM-i三款新混动车型。比亚迪还展示了其 DM-i 技术，该技术支持秦 PLUS 达到 1245 公里。现在BYD的dmi混动车型销量几乎和EV平分秋色，9月份dmi单月销量差不到达到10万辆，很牛！逆势反击，硕果累累，如王传福所言。
比亚迪是世界上最早、规模最大的插电式混合动力汽车制造商。而比亚迪则占据了中国44%的插电式混合动力汽车市场。
比亚迪的DM技术分为两个方向：DM-p（Dual-Mode powerful，双模强大）和DM-i（Dual-Mode intelligent，双模智能）。DM-p 专注于产生惊人的动力输出，而 DM-i 专注于燃油经济性。
DM-i 技术可以帮助车辆在低电池 SOC 下达到 3.8L/100km 的油耗。DM-i 车辆的主要特点是它更多地依赖电力而不是汽油。
（1）dmi技术分析
dmi混动技术有4种运动模式。
2.发动机驱动模式，通常用于公路巡航。只有汽油发动机为车轮提供动力。
3. HEV串联模式，通常用于城市驾驶情况。电动机为车轮提供动力。电动机从电池组或由汽油发动机运行的发电机接收电力。
4. HEV并联模式，通常用于高速公路通行情况，电动机和发动机共同为车轮提供动力。
大多数时候，DM-I 车辆会尝试在 EV 驾驶模式下运行。根据比亚迪公开数据，当DM-I车辆处于低电池SOC时，EV驾驶模式在城市道路驾驶情况下仍可占81%，在NEDC情况下占70%，在WLTC情况下占54%。
（2）关键零件数据
电混系统：双电机双控一体化设计，串并联结构，单速直驱变速箱，16000rpm超高速电机最高效率97.5%，自主研发IGBT效率98.5%，油 - 冷却技术。
（3）磷酸铁锂刀片电池
DM-I车选用专用电池，大功率LFP刀片电池。与比亚迪汉使用的高能磷酸铁锂刀片电池不同，大功率磷酸铁锂刀片电池专注于产生大功率输出。因此，它选择了不同的电池内部结构和不同的制造工艺。
1. 采用绕线技术，电池内部串联（一个刀片电池有6个独立电芯串联）
2、单体电池标称电压可达20V以上，能量容量可达1.53kwh
3、二次封口工艺。卷绕电池将包装在软铝袋中，然后将这些袋包装在硬铝盒中。
1.整个电池组仅包含10~20个刀片电池，减少35%的零件
2.电池组能量容量可达8.3~21.5kWh，支持50~120km纯电续航里程
3、通过比亚迪针刺测试标准
4. CTP结构，体积效率达到65%
5. 蜂窝状结构，提供更高的结构强度
（4）dmi刀片电池热管理方案
据说前期dmi电池仍采用加热膜来加热电池，新研发的dmi采用脉冲电芯自加热技术，取消了加热膜，而电池冷却则采用了冷媒直冷。
1、脉冲自加热技术。控制电池高频充放电，使电池内部产生热量。提高加热效率10%。
2、冷媒直冷技术。将制冷剂直接泵入电池组冷却系统。提高冷却效率20%。
文章来源：热管理之家
