最近奔馳開始在歐洲宣傳自己的下一代電驅動系統和電池設計，也是從400V到800V（900V）的一個徹底的轉換。按照之前我們獲悉的時間點，其将在2023-2024年全面導入，而從奔馳VISION EQXX概念車上可以看到，整個三電系統都有很大的改變，是以這次奔馳對其在歐洲的首次真實路況續航測試也被拿出來大力宣傳——100kWh電池單次充電行駛1008km後還有15％的剩餘電量，大約還能再跑140km。
備注：概念車可以不考慮可制造性，為了裡程表現全力沖刺一把。
通過EQXX的電池系統我們能夠看到不少有趣的地方——
1）奔馳會全面從模組設計轉向CTP，是以後面奔馳的軟包電芯到底如何采用、用多久？和之前看到的分Block設計，6個大電池塊設計相容可能就成了必然的選擇。
2）材料體系上，奔馳分為現有技術、EQXX技術（石墨改為矽碳）和固态電池，這方面後面在ESG的會議材料中有詳細的叙述。
3）從400V切換到900V，電池的容量變小了，單個電芯的寬度也變小了。歐洲所有的車企都是采用用厚度在40mm以下的電芯，這次切換容量改小主要是從寬度變小實作的。
4）冷卻設計方面，開始從獨立的水冷闆（與整個殼體熱隔離）更新到水冷闆和殼體一體化，但是加熱可能需要通過高頻方式來解決，是以這個改變也可能圍繞SiC半導體的可用性，是跟比IGBT更适合做高頻開關挂鈎的。
5）當然在電池設計方面，奔馳都給了電芯最大的空間，電氣部件類似一個盒子蓋在上面。
下面我們重點來看一下這個電池系統的疊代。
圖1 奔馳都是拿EQS的電池包來對比的，主要是從體積和能量開始比較
Part 1：電池系統和驅動系統
VISION EQXX動力電池系統，從Pack層面來看擁有400Wh/L的體積能量密度（200Wh/kg的能量密度），然後我們可以按照100kWh推算，也就是對應250L。長寬高拆開來分解的話，估算為2000x1260x110mm，和這個容量相似，确實看到電池包的尺寸有了很大的調整——體積比之前EQS的電池包減少了50%，重量減輕了30%，為495kg。電池包的工作電壓為900V以上。
圖2 奔馳從EQS切換到EQXX
根據上圖，我把子產品内的電芯細數了一下，等于2個18串的模組并排放在一起。在這裡把整個托盤的橫梁取消了，然後通過6個電池塊的側闆和端闆來提供結構限制，和整個托盤一起實作結構強度。
邏輯來看，從比亞迪的刀片開始到甯德時代的麒麟電池，以後整個托盤的相容性會很強，且都是平底的，可以往高壓鑄鋁方向走。
圖3 奔馳新一代電池系統的電芯配置
進入電動汽車時代，不管是冷卻還是加熱，都變成了一門顯學，整車的熱管理工程師，需要通過從全車協調不同的模式來以最小的能量實作整車系統的需求。而在這裡就要抛棄原有的一些需求，把電池托盤和冷卻闆進行簡化。當然最重要的一點是，這裡設定了一個主動通風口，可以通過開關控制來調整電池殼體裡面是否進風，這個設計特别好玩。
圖4 從EQS到EQXX的熱管理疊代
根據與伊頓一位西交大的前輩交流，EQXX的電氣系統很有可能通過疊代，改變了之前有多個接觸器的方式，可能奔馳的工程師真的受不了400V兩個大子產品再并聯中需要對正負極都要處理，現在通過使用斷路器，可以完全簡化下面這個EQS的設計，一下子所占空間小了很多。
圖5 EQS的高壓電氣設計确實太複雜了
在動力系統方面，奔馳也使用了很有特點的冷卻方式，當然我了解為風冷是一種模式，比起水冷的高效，這種模式更像是在SiC的耐熱性基礎上去做嘗試，而且非極限模式下，開個60-80公裡每小時的速度，風冷确實也可以。
圖6 奔馳EQXX動力系統的冷卻
Part 2：奔馳的下一代電池
在ESG中透露了一些資訊，主要是奔馳在研究的方向。甯德時代和比亞迪目前在亞洲範圍所主導的磷酸鐵锂的推廣，會在2024年開始陸續在全球落地，是以之前的說法無钴短期内現實的就是這個鐵锂電池的運用。
圖7 奔馳将在2024-2025年開始的化學體系疊代
從投資節奏來看，2026-2028年大概是所有對固态電池比較确切的計劃時間點，這些投入還處在從實驗室電芯開發到制造層面問題解決的階段。
圖8 固态電池方面的投入
小結：
在這幾年電池的化學體系沒有經曆過大的革新，而在工程和制造領域的革新，已經帶來了成本的快速降低。但是随着全球新能源車的滲透率提升，帶來的原材料漲價可能要用1-2年來吸收，感覺這兩年的電池工程設計到了瓶頸期，都越做越簡單了。電池的結構工程師們，你們很危險了啊！
圖｜網絡及相關截圖
作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，著有《汽車電子硬體設計》。
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