摘要：整車(chē)以及對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的平臺(tái)化開(kāi)發(fā)是新能源汽車(chē)行業(yè)的共識(shí)和重要的技術(shù)趨勢(shì)，有利于統(tǒng)籌各項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，提升系統(tǒng)共用性，節(jié)約成本。基于整車(chē)平臺(tái)的電池系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)需要明確整車(chē)與電池的相關(guān)變量，主要包括整車(chē)空間、整備質(zhì)量、續(xù)航、電耗、動(dòng)力性，以及電池尺寸、質(zhì)量、電量、功率性能。本文以某混動(dòng)平臺(tái)的電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為例，通過(guò)各變量的分布與邊界條件求解出包含2～3 款電芯的平臺(tái)化方案，通過(guò)每款電芯串聯(lián)節(jié)數(shù)和電池包Y 向尺寸的帶寬設(shè)計(jì)來(lái)兼容16款平臺(tái)車(chē)型，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)界各平臺(tái)的電池方案開(kāi)發(fā)提供了基礎(chǔ)的策略參考。

關(guān)鍵詞：整車(chē)平臺(tái)；動(dòng)力電池；平臺(tái)化

前言

隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，各大車(chē)企的電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)策略由基于已有燃油車(chē)型改造向開(kāi)發(fā)新的電動(dòng)車(chē)專(zhuān)屬平臺(tái)轉(zhuǎn)變。在車(chē)企的電動(dòng)平臺(tái)布局的趨勢(shì)下，動(dòng)力電池配套策略也在發(fā)生調(diào)整和變化，車(chē)企對(duì)于動(dòng)力電池的配套選擇開(kāi)始由此前的離散車(chē)型配套向平臺(tái)化方向轉(zhuǎn)變。文獻(xiàn)［1］～文獻(xiàn)［4］中，整車(chē)平臺(tái)是指為多款級(jí)別相近的車(chē)型開(kāi)發(fā)同一個(gè)整車(chē)架構(gòu)，使得同一架構(gòu)內(nèi)的不同車(chē)型共用一部分車(chē)身、底盤(pán)、高壓系統(tǒng)等。而電池平臺(tái)化開(kāi)發(fā)則是指為不同的車(chē)型匹配同一個(gè)電池包方案，或者匹配由同一種電芯組成且結(jié)構(gòu)相近的電池包方案。電池平臺(tái)化的本質(zhì)特征即其通用性，利用盡量精簡(jiǎn)的電池產(chǎn)品布局以最優(yōu)化地滿足整車(chē)平臺(tái)需求。電池平臺(tái)化的優(yōu)勢(shì)可歸納為以下3 點(diǎn)：（1）統(tǒng)籌產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加速項(xiàng)目進(jìn)度；（2）減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用，均攤系統(tǒng)成本；（3）提升生產(chǎn)效率，精簡(jiǎn)產(chǎn)能布局。

目前對(duì)于基于整車(chē)需求的動(dòng)力電池方案匹配研究主要體現(xiàn)為如下特征：一是性能評(píng)估與布置評(píng)估分離，二是僅針對(duì)單一車(chē)型需求展開(kāi)評(píng)估［5-8］。對(duì)于整車(chē)平臺(tái)的系統(tǒng)方案評(píng)估而言，不僅需要同時(shí)考慮電池可用空間邊界與電池需求性能邊界，還需保證電池方案能夠滿足平臺(tái)跨車(chē)型需求的指標(biāo)帶寬。因此，針對(duì)整車(chē)平臺(tái)的復(fù)雜多維要求開(kāi)發(fā)平臺(tái)化的電池方案評(píng)估方法十分必要。在此前研究中所運(yùn)用的電池評(píng)估模型主要包括一維經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、等效電路模型、電化學(xué)模型乃至基于電池老化和健康度的模型［9-12］，這些電池模型的參數(shù)獲取主要來(lái)自項(xiàng)目前期的供應(yīng)商仿真以及中期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，這些信息在項(xiàng)目早期的方案評(píng)估與決策階段較難為主機(jī)廠所獲取，因此針對(duì)主機(jī)廠項(xiàng)目推進(jìn)的快速迭代特點(diǎn)，需開(kāi)發(fā)敏捷簡(jiǎn)便的電池平臺(tái)化參數(shù)量化評(píng)價(jià)方法。

本文中從行業(yè)的整車(chē)與系統(tǒng)平臺(tái)調(diào)研入手，對(duì)電池平臺(tái)化常用策略進(jìn)行歸納分析，并以某混動(dòng)平臺(tái)的電池平臺(tái)化方案評(píng)估過(guò)程為例，闡述了基于該整車(chē)平臺(tái)各車(chē)型需求下的動(dòng)力電池平臺(tái)化方案評(píng)估方法，為產(chǎn)業(yè)界的平臺(tái)項(xiàng)目的電池方案的統(tǒng)籌規(guī)劃提供了理論與實(shí)例的參考。

1 行業(yè)整車(chē)平臺(tái)與電池平臺(tái)簡(jiǎn)析

為了更快更好地推出新款電動(dòng)汽車(chē)，各個(gè)車(chē)企均對(duì)整車(chē)電動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行布局，如豐田的E-TNGA、本田的honda e、大眾的MEB、奔馳的EVA、通用的BEV3、比亞迪e 平臺(tái)、吉利的PMA、長(zhǎng)城的ME、廣汽的GE4平臺(tái)等［13-14］。

以特斯拉Model 3 與Model Y 為例，兩款軸距略有差異的車(chē)型同屬一個(gè)整車(chē)平臺(tái)，其中Model 3 的605 km 版本與Model Y 的594 km 版本共用同一電池方案，而由此帶來(lái)的Model Y 相比Model 3 的續(xù)航減少被整車(chē)所接受［15］（表1）。

表1 特斯拉平臺(tái)電池方案

大眾的MEB 平臺(tái)在國(guó)內(nèi)推出3 個(gè)系列共5 款車(chē)型，考慮到國(guó)內(nèi)南北大眾各自選用電池供應(yīng)商帶來(lái)的電池參數(shù)的不可控差異，實(shí)際國(guó)產(chǎn)大眾ID 系列的電池方案可概括為3款：55/57.3、83.4/84.8 和62.6/63.2 kW·h?？梢詮谋? 中看出，ID.3 與ID.4 短里程版、ID.4 長(zhǎng)里程版與ID.6 長(zhǎng)里程版，分別共用電池包。值得注意的是，在ID.6的軸距與ID.4的相差較大的情況下，整車(chē)仍選擇了電池包平臺(tái)化方案［15］。

表2 大眾MEB平臺(tái)電池方案

此外，對(duì)于同一車(chē)型的不同驅(qū)動(dòng)版本，各車(chē)企均采用了電池平臺(tái)方案，兩驅(qū)和四驅(qū)版本共用同一電池包，如表3所示［15］。

表3 同車(chē)型不同驅(qū)動(dòng)配置下的電池方案

結(jié)合以上調(diào)研結(jié)果，各車(chē)企在規(guī)劃電池平臺(tái)化方案時(shí)主要考慮整車(chē)平臺(tái)下不同軸距、不同續(xù)航、不同驅(qū)動(dòng)類(lèi)型車(chē)型對(duì)電池的需求邊界，利用盡量少的電池方案來(lái)匹配盡量多的車(chē)型。

2 電池平臺(tái)化策略概述

基于上述行業(yè)分析以及我司實(shí)際的整車(chē)/系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，可將電池平臺(tái)化策略歸納為以下步驟（圖1）。

圖1 電池平臺(tái)化策略圖示

（1）提取整車(chē)變量

與電池相關(guān)的整車(chē)指標(biāo)可進(jìn)一步劃分為電性能相關(guān)和結(jié)構(gòu)相關(guān)的指標(biāo)，其中電性能相關(guān)指標(biāo)主要包括整車(chē)動(dòng)力性（主要包括加速時(shí)間、最高車(chē)速、爬坡度等）、續(xù)航、充電性能及熱管理性能，而結(jié)構(gòu)相關(guān)指標(biāo)主要包括整車(chē)空間、整備質(zhì)量、被動(dòng)安全、可靠耐久及NVH 性能?；谡?chē)平臺(tái)的底層設(shè)計(jì)，可提取出關(guān)鍵性的幾個(gè)指標(biāo)作為電池平臺(tái)化的整車(chē)變量，主要包括：整車(chē)空間/整備質(zhì)量、整車(chē)?yán)m(xù)航和整車(chē)動(dòng)力性。

（2）分解電池變量

與上述整車(chē)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)，可歸納出電池系統(tǒng)指標(biāo)，其中與電性能相關(guān)指標(biāo)包括電池放電功率-電壓特性、電池放電量與充放電效率、充電功率與充電量、電池?zé)峁芾硇阅?，而與結(jié)構(gòu)相關(guān)指標(biāo)包括電池的尺寸/質(zhì)量、剛度/強(qiáng)度、疲勞/防腐、模態(tài)。同樣從這些電池指標(biāo)中提取關(guān)鍵變量，包括：電池尺寸/質(zhì)量、電池可放電量和電池功率-電壓特性。

（3）確認(rèn)變量的邊界與分布

由于整車(chē)平臺(tái)車(chē)型較多，對(duì)應(yīng)的整車(chē)變量和電池變量也較多，因此需要將整車(chē)平臺(tái)包含的所有關(guān)鍵變量做一梳理，并歸納出各變量的分布與邊界，以便制定兼容平臺(tái)各車(chē)型的電池方案。例如，不同車(chē)型對(duì)于空間的要求以及對(duì)于電池包外尺寸的要求不同，需要在坐標(biāo)圖上繪出每個(gè)車(chē)型對(duì)應(yīng)的電池包尺寸需求的最小值和最大值，作為電池包尺寸需求的邊界，而各個(gè)車(chē)型的電池尺寸邊界需求的集合即為整車(chē)平臺(tái)的電池尺寸需求這一變量的分布，最終根據(jù)這一分布圖選取對(duì)應(yīng)最優(yōu)的電池尺寸方案。

（4）得到兼容各變量邊界的電池平臺(tái)化方案

最終得到的電池平臺(tái)化基礎(chǔ)方案，需要滿足平臺(tái)各車(chē)型的整車(chē)需求，并且盡可能地壓縮電池平臺(tái)方案的電池基數(shù)，以節(jié)約成本、精簡(jiǎn)產(chǎn)能。在實(shí)際項(xiàng)目工作中，需謹(jǐn)慎對(duì)待各變量需求的沖突與取舍，以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)項(xiàng)目的收益最大化。

3 平臺(tái)的整車(chē)變量與電池變量

首先，整車(chē)平臺(tái)需定義平臺(tái)內(nèi)各車(chē)型的類(lèi)別、級(jí)別與定位，進(jìn)而確定了車(chē)輛的大小、軸距、整備質(zhì)量等基本參數(shù)。整車(chē)布置須根據(jù)整車(chē)空間分解出電池包在X、Y、Z 方向的尺寸包絡(luò)，電池需要在整車(chē)的給定包絡(luò)內(nèi)進(jìn)行布置，保證整車(chē)各系統(tǒng)間不出現(xiàn)干涉問(wèn)題；而整車(chē)的整備質(zhì)量指標(biāo)可分解出電池包系統(tǒng)的質(zhì)量需求。

其次，整車(chē)?yán)m(xù)航里程也是行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)指標(biāo)，也是整車(chē)平臺(tái)定義的重要變量，而整車(chē)純電續(xù)航里程、電耗和電池凈放電量互為相關(guān)。整車(chē)經(jīng)濟(jì)性須評(píng)估出平臺(tái)各車(chē)型的電耗分布與帶寬，并根據(jù)平臺(tái)的車(chē)型續(xù)航里程定義分解出電池需求電量。特別地，對(duì)于混動(dòng)車(chē)型，還須考慮電池平衡點(diǎn)及強(qiáng)制EV點(diǎn)的設(shè)定，以評(píng)估混動(dòng)電池在純電模式下可放出的最大電量。值得注意的是，對(duì)于電池本身而言，行業(yè)內(nèi)更多將尺寸、質(zhì)量以及電量變量耦合得到能量密度這一指標(biāo)，進(jìn)而便于不同電量電池的橫向比較。評(píng)估管控電池能量密度變量，有利于量化給定車(chē)型邊界下能布置的最大電池電量。

最后，整車(chē)動(dòng)力性包括不同SOC、不同環(huán)境溫度下的加速工況、等速工況和保電工況下的動(dòng)力表現(xiàn)，對(duì)應(yīng)到電池變量即電池在不同SOC 和溫度下的功率-電壓特性。其中電池功率對(duì)應(yīng)整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的功率需求，電池電壓對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定電壓需求。電池的功率-電壓特性可由供應(yīng)商輸入的電池內(nèi)阻MAP 及電壓限值得到。一般對(duì)于整車(chē)平臺(tái)的電池初版方案而言，重點(diǎn)評(píng)估常溫高電量下的百公里加速時(shí)間及其電池分解指標(biāo)，此后逐步延伸到全溫域、全工況電池指標(biāo)變量。

4 平臺(tái)變量的邊界與分布

本文將以某混動(dòng)車(chē)型平臺(tái)為例，對(duì)平臺(tái)的整車(chē)變量和電池變量的邊界與分布進(jìn)行定量闡述，并進(jìn)一步評(píng)估基于該混動(dòng)平臺(tái)的電池平臺(tái)化初版方案。該平臺(tái)的車(chē)型譜如表4所示。

表4 某混動(dòng)整車(chē)平臺(tái)車(chē)型譜

4.1 空間尺寸邊界

整車(chē)的X、Y、Z向空間分別影響電池包的對(duì)應(yīng)方向尺寸包絡(luò)。以X 向?yàn)槔?，整?chē)軸距尺寸內(nèi)需要布置整車(chē)前副車(chē)架（內(nèi)含動(dòng)力系統(tǒng)）、油箱和電池包，而各系統(tǒng)部件之間的間隙受整車(chē)被動(dòng)安全需求影響。根據(jù)車(chē)型的軸距、動(dòng)力系統(tǒng)、油箱、間隙尺寸的信息（圖2），可分解得到電池包X向尺寸包絡(luò)邊界。根據(jù)車(chē)高、人機(jī)工程需求等信息，可分解得到電池包Z 向尺寸包絡(luò)邊界（圖3）。

圖2 整車(chē)空間與電池尺寸邊界示意圖

圖3 平臺(tái)各車(chē)型電池尺寸邊界分布

考慮到刀片電池電芯“單層縱向立式”布置的特點(diǎn)，電池包X 向尺寸邊界主要影響電芯的長(zhǎng)度選型，電池包Z 向尺寸主要影響電芯的寬度選型，而電池包Y 向?yàn)殡娦镜亩询B方向，主要影響電芯的排布節(jié)數(shù)。從圖3 中可以看出，各車(chē)型在電池包X 向的尺寸邊界最小值為1 240 mm，最大值為1 350 mm，從電池方案數(shù)量最優(yōu)化角度考慮，應(yīng)盡量選取X 向邊界的最小值作為平臺(tái)化方案的X 向尺寸，以兼容所有車(chē)型。此處還需額外考慮按最小尺寸電池包方案下各車(chē)型的電量需求能否滿足，若無(wú)法滿足須針對(duì)該車(chē)型的尺寸作額外的調(diào)整。各車(chē)型電池包Z 向尺寸邊界呈現(xiàn)兩種尺寸的分布，這主要受轎車(chē)和SUV的車(chē)高不同所影響，須結(jié)合后續(xù)各車(chē)型電量需求及電池能量密度可達(dá)成范圍，綜合評(píng)定平臺(tái)化電池方案的Z向尺寸規(guī)劃數(shù)量（單一尺寸或兩種尺寸）。

4.2 續(xù)航邊界

在整車(chē)平臺(tái)的純電續(xù)航里程定義要求下，電池需求凈放電量受各車(chē)型電耗影響，因此需首先確認(rèn)平臺(tái)各車(chē)型的電耗分布。進(jìn)一步將該電耗帶寬圖譜轉(zhuǎn)化為電池的需求電量分布圖（圖4），其中同一橫坐標(biāo)上的兩個(gè)藍(lán)色數(shù)據(jù)點(diǎn)表示該車(chē)型需求電量的下限和上限，紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)表示該車(chē)型的四驅(qū)車(chē)型。根據(jù)該平臺(tái)各車(chē)型的需求電量分布，將其分為4 個(gè)集合，可以明顯看出，電量需求分布與整車(chē)的純電續(xù)航里程及車(chē)型電耗分布強(qiáng)相關(guān)，50、100 km 版本車(chē)型電耗相差較小，易于共用電池，200 km 版本轎車(chē)和SUV電耗相差較大，須分別開(kāi)發(fā)電池電量方案。

圖4 平臺(tái)各車(chē)型電池需求電量分布

4.3 動(dòng)力性邊界

相比尺寸和續(xù)航（電量）定義，整車(chē)動(dòng)力性定義復(fù)雜性更高，分解指標(biāo)更多，受條件變量的影響更大?？紤]到平臺(tái)電池方案評(píng)估的階段性，初版方案中的電池動(dòng)力性指標(biāo)重點(diǎn)考慮常溫高電量的整車(chē)百公里加速工況下的功率-電壓需求。

在前期動(dòng)力總成參數(shù)確定的情況下，對(duì)于每個(gè)車(chē)型，電池的動(dòng)力性能分解指標(biāo)可由如圖5 所示的等高線圖給出。一方面，電池功率參數(shù)由整車(chē)的動(dòng)力性指標(biāo)所分解出的整車(chē)功率需求以及動(dòng)力總成各模塊的功率和效率參數(shù)計(jì)算得到；另一方面，電池電壓參數(shù)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外特性功率-電壓特性計(jì)算得到。在電池可放電功率和電池下拉電壓參數(shù)矩陣下，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的加速時(shí)間MAP。根據(jù)整車(chē)加速時(shí)間的定義可從MAP 中讀取對(duì)應(yīng)的電池功率和電壓需求，即圖中對(duì)應(yīng)等高線的左下角的數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)給定電池功率-電壓曲線（圖中白色虛線）和加速時(shí)間等高線的切點(diǎn)。值得注意的是，圖中電池功率增加而加速時(shí)間不變的部分，主要因?yàn)樵赬 軸對(duì)應(yīng)的給定電池電壓下，電機(jī)的外特性峰值功率一定，而電池功率如果增加到大于電機(jī)的峰值功率以上（實(shí)際計(jì)算時(shí)還需考慮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率），此時(shí)繼續(xù)增加電池的功率無(wú)法對(duì)驅(qū)動(dòng)端產(chǎn)生增益，加速時(shí)間不變。

圖5 某車(chē)型整車(chē)動(dòng)力性與電池功率-電壓特性匹配

在平臺(tái)各車(chē)型的電池功率-電壓需求邊界確定后，可以從電池電芯的功率-電壓特性和電池節(jié)數(shù)兩方面評(píng)估可達(dá)成動(dòng)力性需求的電池方案。

5 基于整車(chē)需求及電池等效內(nèi)阻模型的電池平臺(tái)化方案匹配

基于以上討論的整車(chē)空間、續(xù)航、動(dòng)力性邊界以及所分解的電池尺寸、電量、功率特性邊界，將平臺(tái)所有車(chē)型的電池方案參數(shù)進(jìn)行合并整理，得到包含多個(gè)集合的電池平臺(tái)化基礎(chǔ)方案。

首先根據(jù)電池尺寸需求和電量需求，并基于電池體積能量密度的可達(dá)成范圍，對(duì)電池的電量分布作進(jìn)一步劃分。對(duì)于50 和100 km 車(chē)型而言，車(chē)型對(duì)電池的空間及電量需求相比電池包的能量密度水平較為寬松，所以可考慮將原本Z 向尺寸邊界不同的轎車(chē)和SUV 車(chē)型改為均按照緊湊邊界定義，即115 mm，進(jìn)而可將同里程的轎車(chē)和SUV 的尺寸邊界統(tǒng)一，采用共用同一電芯的電池方案。對(duì)于200 km車(chē)型而言，其需求的電池能量密度水平較高，需嚴(yán)格按照整車(chē)各自定義的尺寸邊界評(píng)估方案，轎車(chē)和SUV各采用一種高度的電芯。因此可將電池電量方案進(jìn)一步劃分為4 個(gè)集合，分別應(yīng)用于50 km 轎車(chē)/SUV、100 km 轎車(chē)/SUV 和200 km 轎車(chē)/SUV，每個(gè)集合可共用一款電池包。

進(jìn)一步地，在各車(chē)型電池的功率、電壓需求確定后，需基于電池模型匹配相應(yīng)的電芯容量、節(jié)數(shù)、內(nèi)阻參數(shù)，本文中提出一種簡(jiǎn)化的基于電芯等效內(nèi)阻的電池平臺(tái)化評(píng)估方法，用于敏捷評(píng)估滿足電池倍率性能需求的電芯參數(shù)。

定義電芯等效內(nèi)阻，表示為電芯單位放電倍率下的壓降，用以對(duì)比不同電芯倍率性能的強(qiáng)弱：

等效內(nèi)阻還可用另一種詮釋?zhuān)吹扔谥绷鲀?nèi)阻與容量的乘積：

等效內(nèi)阻直觀地體現(xiàn)了電芯的倍率性能，在平臺(tái)方案求解中可根據(jù)本公司以及競(jìng)品的相應(yīng)參數(shù)的可達(dá)成水平來(lái)具體定義等效內(nèi)阻的取值。

為求得平臺(tái)化電池方案的電芯容量，需確定電芯容量在不同車(chē)型的需求帶寬，即電池最小需求容量和電池最大需求容量。

其中，電芯最小需求容量應(yīng)由電控、OBC模塊的最高可承受電壓決定，用最高電壓求出電池最大串聯(lián)節(jié)數(shù)，進(jìn)而求得各車(chē)型的電池最小需求容量，計(jì)算公式為

而電芯最大需求容量由電芯的最大可接受的實(shí)際電壓u 決定，其可通過(guò)式（4）的二次方程求解得到：

最終通過(guò)式（5）求得對(duì)應(yīng)的最大需求容量：

式（1）～式（5）中的各變量含義：DCR′為電芯等效內(nèi)阻；DCR 為電芯直流內(nèi)阻；rate 為電芯放電倍率；Δu 為電芯放電壓降；unom為電芯標(biāo)稱(chēng)電壓；uocv為電芯開(kāi)路電壓；u為電芯實(shí)際電壓；umax為電芯最高電壓；U 為電池實(shí)際電壓；Umax為最高可接受電池電壓；cap 為電池容量；capmin為電池最小需求容量；capmax為電池最大需求容量；E 為電池能量；P 為電池功率；I為電池放電電流。

以上各輸入?yún)?shù)的取值見(jiàn)表5。

表5 平臺(tái)電池需求容量帶寬計(jì)算輸入?yún)?shù)

以上述方法求得的各平臺(tái)車(chē)型的需求容量分布如圖6 所示?？紤]到電芯的并聯(lián)數(shù)對(duì)電芯選型的影響，對(duì)并聯(lián)數(shù)為1和2的方案分別展示于同一坐標(biāo)圖中?？紤]到電芯共用，所評(píng)估的電芯容量需同時(shí)滿足所有共用車(chē)型的電芯容量需求帶寬。

圖6 平臺(tái)車(chē)型的平臺(tái)化電芯參數(shù)匹配

最終評(píng)估的電池平臺(tái)化的電芯共用方案概括為兩種。方案1為兩電芯方案，50 km版本車(chē)型、100 km版本車(chē)型和200 km 轎車(chē)共用一款電芯，其中50 和100 km 版本車(chē)型電芯并聯(lián)數(shù)為1，200 km 版本轎車(chē)電芯并聯(lián)數(shù)為2，200 km 版本SUV 車(chē)型單獨(dú)用一款電芯，平臺(tái)電池包總數(shù)為4。方案2 為三電芯方案，50 km 版本車(chē)型和100 km 版本車(chē)型共用一款電芯，其中50 km版本車(chē)型電芯并聯(lián)數(shù)為1，100 km版本車(chē)型電芯并聯(lián)數(shù)為2，200 km 版本轎車(chē)和SUV 各用一款電芯，平臺(tái)電池包總數(shù)為4。此外，平臺(tái)每款電池包可在Y 向進(jìn)行串聯(lián)節(jié)數(shù)的演化，以滿足同平臺(tái)電池對(duì)于整車(chē)各車(chē)型的實(shí)際電池電量的差異性需求，而總體尺寸和電芯方案可維持不變。

本文所述的平臺(tái)化評(píng)估方法以及電池共用方案在實(shí)際車(chē)型中亦有一定的應(yīng)用實(shí)例。如表6 所示，轎車(chē)和SUV 3 款車(chē)型包含50、100、200 km 3 個(gè)純電里程版本，共計(jì)6 款配置。電池平臺(tái)化方法采用雙電芯方案，其中50 和100 km 版本共用一款電芯，200 km 版本單獨(dú)用一款電芯。平臺(tái)電池包數(shù)量為3種，其中每個(gè)純電里程版本各一款。

表6 電池平臺(tái)化方法應(yīng)用實(shí)例

6 結(jié)論

電池平臺(tái)化方案有利于產(chǎn)品的統(tǒng)籌規(guī)劃、成本的降低和產(chǎn)能的優(yōu)化。根據(jù)行業(yè)整車(chē)平臺(tái)的電池平臺(tái)化策略，須考慮平臺(tái)各車(chē)型需求的交集與帶寬，用盡量少的電芯與電池方案兼容盡量多的車(chē)型。以某混動(dòng)車(chē)平臺(tái)為例，按照提取整車(chē)變量、分解電池變量、確定變量邊界與分布、得到平臺(tái)化方案4 個(gè)步驟，進(jìn)行電池尺寸、電量、能量密度、功率性能的評(píng)估。具體評(píng)估結(jié)論如下：

（1）整車(chē)X 向電池尺寸邊界可優(yōu)化為1 種平臺(tái)邊界，整車(chē)Z 向電池尺寸邊界由于轎車(chē)和SUV 尺寸類(lèi)別相差較大，優(yōu)化為2種平臺(tái)邊界；

（2）平臺(tái)的需求電量邊界，根據(jù)混動(dòng)車(chē)型不同版本的純電里程將其分為4個(gè)集合，其中50、100 km版本車(chē)型電耗相差較小，易于共用電池，200 km 版本轎車(chē)和SUV 電耗相差較大，需分別開(kāi)發(fā)電池電量方案；

（3）電池功率-電壓邊界以及電池容量、節(jié)數(shù)規(guī)劃通過(guò)基于等效內(nèi)阻計(jì)算方法的電池容量帶寬匹配，平臺(tái)各車(chē)型至少需共用2～3種電芯。

最終為平臺(tái)兩種車(chē)系、3 種軸距、3 種里程、2 種驅(qū)動(dòng)形式共16款車(chē)型確認(rèn)了2～3款電芯的平臺(tái)化基礎(chǔ)方案，其中每款電芯可根據(jù)節(jié)數(shù)變化兼容一定Y向尺寸與電量帶寬的需求。同時(shí)，本文提供了在售車(chē)型的實(shí)例，證明本文所述的平臺(tái)化方案具有可行性與先進(jìn)性。該電池平臺(tái)化方案研究為后續(xù)本企業(yè)各整車(chē)平臺(tái)的電池體系化規(guī)劃提供了基礎(chǔ)參考。

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作者：廉玉波， 吳愷， 曾董， 李松， 王溥希（比亞迪汽車(chē)工業(yè)有限公司汽車(chē)工程研究院）

來(lái)源：《汽車(chē)工程》