知豆电动汽车高祥:动力锂电池的系统开发

发布日期:2018-04-23
核心提示:锂电产业吸金千亿,黄金罗盘指向何方,2018中国国际锂电暨电动技术发展高峰论坛,于4月20-21日在上海召开,本次大会由:第一锂电网,第一电动车网,中国充电桩网,锂电百人会,贺励展览联合主办,同期:中国国际电动汽车暨充换电技术高峰论坛,本次大会超过40为嘉宾出席演讲分享,超过500为嘉宾出席,同时超过20家企业设立展台宣传最新技术和产品。
 锂电产业吸金千亿,黄金罗盘指向何方,2018中国国际锂电暨电动技术发展高峰论坛,于4月20-21日在上海召开,本次大会由:第一锂电网,第一电动车网,中国充电桩网,锂电百人会,贺励展览联合主办,同期:中国国际电动汽车暨充换电技术高峰论坛,本次大会超过40嘉宾出席演讲分享,超过500嘉宾出席,同时超过20家企业设立展台宣传最新技术和产品。
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高祥:大家好,今天我们王总有安排,所以由我代她参加金砖锂电峰会,在这里展示PPT,我今天的主题是纯电动汽车的动力电池系统开发趋势及方向。第一微型纯电动汽车对动力电池的要求,二开发的难点和痛点,三以及最后的发展趋势与展望。
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    第一点那么我们想要开发一个优秀的系统,我们首先需要了解用户的关注点以及痛点,我们认为目前电池系统关注点主要体现在三面,成本和寿命,寿命包含是否真的可以达到8年12公里的保证,安全包括碰撞、挤压、浸泡是否能够达到这个标准,最后是续航,续航的焦虑是目前为止纯电动车存在的点。下面通过10个维度评价电池系统的好坏。
 

    首先、电芯成本安全性结构电池寿命、可靠性等10个方面评价它,电池性能高低温的环境,你的充换电的过程,有核心的团队,是否理解BMS的策略,以及对车需求和要求,最后还有PACK的集成能力,一致性主要是在电动汽车生命末端以后一致性是否可以达到设计要求,这个到目前为止是非常难做到的。那么我们如何整车需求转变成电池系统的要求,我们整车性能与电池性能的对照表,首先载重对应比能量,启动、爬坡是比功率,充电时间是充电倍率,停车电量损耗放电率,能量体现重放效率,最后是价格。不同的汽车对我们的要求也是不一样的,保证新能和安全的情况下,我们的深度是90%,也就是是头尾是5%,这样在安全经济的环境下最大的效率发挥我们的性能和功能。
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    下面是第二个开发的痛点和难点。这张图是我们整车的开发流程,每个子系统流程会优先于母系统,这样才能保证开发过程中的一致性,在开发阶段设置了4个阶段,ABCD样,我们下面看一下4个阶段具体需要做哪些工作。

    在A样这个阶段是非常关键的,主要体现在功能的输入阶段,我们整车的输入、基本性能的确立,PACK的确立,以及硬件的确立,在这个阶段主要体现在我们后期的设计过程当中,是否有充分的考虑以及相关功能,这样体现在整车平台化和拓展化的需求,在B样,A样的阶段设计结束之后,进入B样,B样是设计车子的优化,在这个阶段体现在A样的设计不完整的地方,把它继续的优化成熟,这个阶段电池系统是要完成DV测试,接下来是C阶段,更多的关注点是测试,在这个阶段对于BMS以及里面的器件而言要求达到量级的程度,这里面重点关注滥用测试、电性能的测试环境的测试以及高低温,最后是D,D是研究阶段转生产阶段的过程,这个过程体现在工艺方面以及耐久性的测试,为后期的上市提供数据的支持和参考。
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    同时在每个阶段我们都会分析流程的开发,建立安全、高效、标准化、模块化、平台的化的动力系统,在这个过程我们每个阶段都会按照这个流程开发一遍,在开发过程当中,我们会有一个ID,这个ID是唯一的,我们会从概念的开发到后期的验证都是充分这个ID号追溯,这样在我们整体的设计过程中我们可以保证功能的有效性、完整性,防止未来的缺失。

    刚才讲一下纵向的开发过程,现在介绍一下横向的开发过程,在整个电池系统开发过程中,我们会有5模块同时进展,主要分别为系统、结构、BMS、热管理以及测试和联调工作。

    下面介绍一下知豆在目前三个阶段的规划,第一阶段到2017年这个阶段我们已经完成相比现代化的设计,我们已经可以做到150WH/KG,目前我们对防护要求的等级是S67,到2020我们采用更加一体化的设计,同时对于防护这块我们会逐步要求达到S68,这个系统是最低位的,这个电池系统的也是至关重要的,在今后的开发过程中,会逐步将防护等级逐步提升,以后有规划会达到首配的要求。第三阶段我们可能会采用一体化的设计,引进碳纤维等新兴材料的应用,我们的目标是在2025年达到250WH/KG,从事也会引进液冷管理。这个是在整个电池系统开发过程中的一些设计原则。重点还是包括几个方面,一个是箱体的设计、功能安全定义以及各种的测试。现在来介绍一下我们现有箱体结构的一些优缺点。

    板金焊接箱体优点是结构简单,成本低。缺点十分的明显,质量重、规模化生产比较困难,最重要的一点是防腐蚀不好做,非常容易腐蚀和锈化。接下来是箱体加SMC的设计,这个箱体是轻量化效果明显,散热好,规模化生产,第二个要加工要增加工时,在加工完成时要进行二次加工,铝箱体非常占用工时,它远远厚于其他的三个箱体,这样无形当中占用了一个空间,这个对于电动汽车而言是非常致命的。下面介绍一下高强度的一体冲压。这个一体冲压在汽车行业是非常成熟的,它的易成型,较实现,适合规模化生产,那么复合材料相比,优点会更多,可以适应不用的车型不同的需求,可以做一个开发,同时保温性能好,适合生产,有一个相同的缺点就是开发周期长,模具成本高。

    电池的热管理,电池热管理我们主要关注在两个点,一个是上线,一个是下线,上线要求电池系统在35度到55度的工作区间,这个区间根据电池的材料体系根据不同的设计有不同的差异性,我们主要体现在充电方面2个小时从零下20度到5度的加热过程,在10个小时的过程中,完成充电的过程。

    下面是BMS的设计和我们整车的关注点,我们整车更关注故障处理的内容,现在设计到非常现实的问题,电池的性能和整车的性能是矛盾的,优先体现在整车性能为主,还是保持我电池以及它的性能呢?目前为止肯定以车优先,人身安全优先。BMS我们现在目前最关注的一点我们要求BMS设计中必须要求采用电子元器件,但是我们要求保证高温、低温不至于出现失效的问题,很多的BMS难以达到这个要求。

    我们根据EVCARD的定义,我们把安全目标分为5个等级,5个等级分解到系统设计过程中,我们会分解到电的安全,功能安全等方面,通过子系统的完善来最终体现到我这5个等级的体现。

    下面介绍一下动力电池系统的发展趋势及展望,这个是我们知豆目前到2030年的规划,在2020年系统可以达到1块钱每瓦时,在2030可以350WH/KG,成本低于0.7元每瓦时。这个是日本的专家小关先生带来的趋势,到2030年为止,日本动力电池成本下降到目前成本的30%,同时电芯比能两将达到700WH/KG。另外是无线充电技术,在这方面也做了很多的工作,大家可以看到不久的将来有无线充电功能的电动汽车,做到充电方便高效的举措。

    另外就是说大数据在我们设计过程中的应用,目前我们知豆在市场上的整车范围量超过四五万辆,在数据处理这块,我们也是非常的关注,在这块今后设计的优化以及产品的市场带来非常宝贵的经验数据。

    这个是一个大数据的一个整体结构的设计,这里就不讲了。

    另外就是电池梯次自利用,这个国家在开展,尤其是电池动力编码制度。

    这个是未来5年开发的一个目标,5年的发展路线,到2025年为止,电池的一致性内部要小于5M,同时要开发一两款,系统的效率达到85%以上。

    下面简单介绍一下制作电动汽车,我们是2017年10月份达到了国家的市场趋势,这个是知豆目前的车系,最后我们知豆目前已经遍布4大洲18个国家,与全球伙伴共同推广绿色微行的理念,谢谢大家。


 
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