微型電動汽車由于體積比較小也比較輕，對電池需求要求更加嚴(yán)格和苛刻，那么動力電池開發(fā)存在哪些難點(diǎn)和痛點(diǎn)，后補(bǔ)貼時代動力電池應(yīng)該如何走？
在第八屆起點(diǎn)電動汽車/鋰電池產(chǎn)業(yè)峰會上，知豆工程師王紅梅分享了微型電動車動力電池開發(fā)的解決方案。
微型純電動汽車對動力電池的要求
用戶對汽車的要求,同時也是對動力電池的要求.動力電池技術(shù)的要求在國家2025計劃這個路線里面已經(jīng)講得很清楚，在國家2025計劃里對電池電芯的比能量、系統(tǒng)的比能量以及成本都有要求，2020年單體比能量達(dá)到300WH/KG，2025年是達(dá)到400WH/KG，2030年是達(dá)到500WH/KG。2020年系統(tǒng)比能量達(dá)到250WH/KG，2025年達(dá)到280WH/KG，2030年達(dá)到350WH/KG。同時對電池發(fā)展的技術(shù),系統(tǒng)集成技術(shù),安全技術(shù),生產(chǎn)制造技術(shù)都有詳細(xì)的要求和指引方向，就離我們最近的2020年目標(biāo)，是進(jìn)一步提升動力電池系統(tǒng)能量密度，降低系統(tǒng)成本，開發(fā)出高比能、高安全的動力電池技術(shù)，以及高精度、高可靠的電池管理技術(shù)。
由于今年補(bǔ)貼退坡，電池降成本需求越來越苛刻，基本已經(jīng)到1.1塊、1.2塊每瓦時的水平。而動力電池的發(fā)展方向，是比能量做得越來越高，其實(shí)這是單體電芯的技術(shù)，在動力電池PACK集成方面要求也是越來越高，包括對它的安全性以及可靠性還包括自動化的服務(wù)、制造工藝和裝備都是很高的要求。
關(guān)于用戶現(xiàn)階段對于動力電池汽車的要求，一家研究公司調(diào)查發(fā)現(xiàn),7成以上消費(fèi)者希望續(xù)航里程在200%公里以上，其中有38%的用戶希望續(xù)航在300公里以上。在充電方面，3成受訪者希望在6小時內(nèi)完成一次慢充，另外也有12%的人希望用更換電池的方式來代替充電。在更換電池方面，從技術(shù)本身來看它的安全風(fēng)險還是比較高的。消費(fèi)者對現(xiàn)有電池技術(shù)的可靠性和高更換/維修成本心存顧慮。
總結(jié)來看有以下三點(diǎn)，一是整車的安全，就是電池的安全；二是續(xù)航里程的焦慮，今年的補(bǔ)貼政策有一個很大的導(dǎo)向，補(bǔ)貼政策是200公里以上才會拿到去年一樣的補(bǔ)貼，去年150公里的補(bǔ)貼，今年150公里補(bǔ)貼已經(jīng)是很少了?，F(xiàn)在市場上新能源汽車?yán)m(xù)航里程也基本是在200以上，很多已經(jīng)做到300、400、500公里。包括壽命，壽命是不是能真的做到8年12萬公里？還有就是充電成本，我們也算過一公里大概幾分錢，它比燃油車的成本相對來說是低很多。至于維護(hù)的成本，電池沒問題的話，純電動車基本是沒有什么維護(hù)成本的。
電動汽車的開發(fā)，我們國家在標(biāo)準(zhǔn)方面是做了很多的工作，相對里說也是比較健全，我們國家的標(biāo)準(zhǔn)主要也是跟歐盟的標(biāo)準(zhǔn)是比較接近的。其實(shí)在電動汽車電池這塊，我羅列了以下的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)也是很細(xì)、很全的，有一些整車標(biāo)準(zhǔn)也是要考慮的，像18384系統(tǒng)的高壓電安全標(biāo)準(zhǔn)，這樣在做電池設(shè)計的時候可能沒有注意到，其實(shí)在這塊做電池也是需要關(guān)注的。另外也是有一點(diǎn)，今年有兩個安全性的標(biāo)準(zhǔn)會合并成為一個強(qiáng)標(biāo)，應(yīng)該說在標(biāo)準(zhǔn)制定方面我們國家還是有很大的進(jìn)步。
動力電池需要滿足整車的需求，滿足整車?yán)m(xù)航以及能耗的需求來滿足它加速度的需求，也要滿足壽命和成本的要求，這些都是動力電池需要去考慮的一些指標(biāo)。
同時在充放電范圍是比較核的，放電深度到底是多少、會不會對安全造成隱患、會不會對壽命造成傷害，這塊其實(shí)不同的車型它的標(biāo)準(zhǔn)要求是不一樣的，純電動車的放電深度要求比較高，因?yàn)樗非蟮氖且粋€續(xù)航的里程。像HEV追求的可能就是高放電的倍率，對于PHEV可能相對追求的是在功率密度和能量密度之間折衷的方案。
如何解決動力電池開發(fā)的難點(diǎn)和痛點(diǎn)？
通過分析用戶的需求，可以洞悉動力電池開發(fā)的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。其實(shí)很多人問我這個動力電池開發(fā)究竟需要多長時間？快的可能會說6個月，其實(shí)一輛車開發(fā)周期是3-5年，所以現(xiàn)在有很多供應(yīng)商對于這種新開發(fā)的電池項(xiàng)目不愿意去跟，他覺得三年、五年這個時間太漫長了，他們想短平快的實(shí)現(xiàn)一個項(xiàng)目，6個月就能實(shí)現(xiàn)、就能量產(chǎn)，其實(shí)這樣是有很多問題的。當(dāng)然，你如果有成熟的電芯、有成熟的BMS技術(shù)，可能可以，但是作為一款車配的電池，至少要經(jīng)過高溫的測試、低溫測試，這樣你的產(chǎn)品才能可靠，才能上市。同樣動力電池也要遵循整車的開發(fā)模式，就是V模式，它需要不斷測試、驗(yàn)證，去修正你自己設(shè)計的目標(biāo)。在電池這塊由此復(fù)雜，它包含了電化學(xué)、電的、熱的各個方面的問題，這是需要電池廠做很多的測試的很多的工作。
動力電池開發(fā)分了以下幾塊，包括電芯的、結(jié)構(gòu)的、BMS的、熱管理的以及整車測試和整車的鏈條，很多人很關(guān)注前四個部分，但是在測試和整車鏈條那塊并沒有重視起來，其實(shí)整車這塊應(yīng)該把供應(yīng)商和整車的紐帶串聯(lián)起來。因?yàn)榭赡苣愕碾姵刈龅煤芎?，但是在整車匹配上可能會存在問題。如果跟整車沒有匹配好，可能沖不了電，可能會失去動力等等意想不到的情況。
PACK設(shè)計這塊其實(shí)真正的難點(diǎn)是，現(xiàn)在PACK設(shè)計基本是采用輕量化的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在用得比較多的有鋁型材，也有做鋁沖壓的，箱蓋基本是采用SMC的。因?yàn)楝F(xiàn)在特別考慮到成本，我們在電池包的設(shè)計考慮到后期的梯次利用，在PACK的前端就應(yīng)該考慮到電池的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，特別是現(xiàn)在電芯也已經(jīng)出了一些標(biāo)準(zhǔn)，如果再結(jié)合12V、24V核這樣的系統(tǒng)設(shè)計，這樣在后期運(yùn)營的成本都是能夠降低動力電池的應(yīng)用成本。
在PACK本身設(shè)計這塊，主要還是一個防水性能的設(shè)計，一個IP67，現(xiàn)在很多基本的標(biāo)準(zhǔn)是IP67，其實(shí)是應(yīng)該要做到IP68，特別是在深圳沿海城市非常明顯，這時候你如果不做到IP67、IP68，你是很難避免安全事故的發(fā)生。IP67設(shè)計的難點(diǎn)其實(shí)在現(xiàn)階段，很多在結(jié)構(gòu)上能夠做到IP67，包括上下蓋的密封，有一個很大的關(guān)注點(diǎn)是在高壓連接器，高壓連接器這塊可能會達(dá)到IP67，但是它可能在連接器端內(nèi)進(jìn)水，時間長了可能會生銹，導(dǎo)致一系列的問題，這也是比較難的一個地方。
再一個是電池?zé)峁芾?，電池?zé)峁芾砀姵氐陌踩蛪勖泻艽蟮年P(guān)系。電池最佳運(yùn)行工作范圍大約是在20-40度，但是環(huán)境是比較惡劣的，像深圳這種天氣已經(jīng)到30度了，地面一曬可能到四五十度了，這樣動力電池的熱管理尤為重要。
然后是BMS，BMS這應(yīng)該說它是動力電池比較核心的一個部件。其實(shí)現(xiàn)在大家都在講ISO26262功能安全，也在講Autosar架構(gòu)和UDS診斷協(xié)議，但是真正實(shí)現(xiàn)是比較少，BMS的穩(wěn)定性和可靠性其實(shí)是尤為重要的，就是它比較關(guān)鍵的一點(diǎn)。其實(shí)我們現(xiàn)在市場上有很多BMS的供應(yīng)商還是按照原始的C語言在寫，這塊其實(shí)相對來說是很不可靠的。
無線充電，現(xiàn)在大家講自動駕駛也是比較熱的，但其實(shí)電動車你要實(shí)現(xiàn)自動駕駛這個無線充電也是一個必備的功能。
后補(bǔ)貼時代動力電池開發(fā)展望
一是電池梯次利用及回收，要建立統(tǒng)一的動力蓄電池產(chǎn)品編碼制度及可追溯體系，通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化，優(yōu)化電池系統(tǒng)PACK結(jié)構(gòu)設(shè)計、連接方式、成組技術(shù)。
二是讓溯源系統(tǒng)對電池再利用發(fā)揮強(qiáng)大支撐作用，實(shí)現(xiàn)對動力電池來源可查、去向可追，節(jié)點(diǎn)可控的透明化管理。
三是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)在電池系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。
講到電池梯次利用回收，前面在PACK設(shè)計的時候也有講到，我們在梯次利用和回收上，我們一定要在設(shè)計的前端都考慮到。其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有幾款標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電芯形成了大規(guī)模的應(yīng)用和規(guī)范，我們就通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和通用化的設(shè)計能夠?yàn)楹笃诘奶荽卫脛?chuàng)造良好的條件。
知豆目前市場上已經(jīng)有將近11萬輛車，我們會通過分析平臺監(jiān)控的車的運(yùn)行的大數(shù)據(jù)來分析BMS怎么優(yōu)化、怎么設(shè)計、怎么更好做好售后維護(hù)以及改變生產(chǎn)、提升性能。
知豆公司已經(jīng)成立11年，是第四家拿到新能源整車資質(zhì)的企業(yè),我們主要是做微型純電動車，目前有四款車在售，有三款車在研發(fā)。最早我們是出口國外，目前已經(jīng)出口全球二十個國家，包括最近在周邊國家，在韓國也賣得比較好,歡迎大家來跟知豆合作,為新能源汽車發(fā)展貢獻(xiàn)每一分力量。
