纯电动客车对动力总成的需求—电池篇2017

1、纯电动客车对动力总成的需求,电池篇,2017,年,5,月,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,2,前提,动力电池总体要求,安全,回收,性能,成本,寿命,电化学基础,关键材料,电池设计,生产制造,系统集成,梯次利用,用户认知：目前存在安全性差、续驶里程短、充电时间长、购买成本高等问题。,2020/5/3,3,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,

2、4,1.,纯电动客车安全性问题,1.1,任重道远,充电过程燃烧,静置自燃,行驶过程燃烧,自,2011,年,1,月至,2016,年,7,月全球发生,49,起安全事,故，其中纯电动客车,22,起，全部为国内车型。,（综合网络资料、电动汽车百人会）,纯电动客车数量少，但发生安全事故数量不少；载客量大，社会影响巨大。,好的电池是动力，是正能量；差的电池是燃烧力，是负能量。,2020/5/3,5,1.,纯电动客车安全性问题,1.2,顶层设计,车辆电气,/,电控系统,车辆高压系统,低压,/,通信接口,车,辆,底,盘,/,车,身,高压接口,车,辆,冷,却,系,统,安,装,电池,管理,系统,电气,/,电子系统

3、,电,芯,动力电池系统,通风,外,部,环,境,冷却,/,保温,系统,安全性是一项系统工程，需要运营、整车、系统及电池综合设计。,2020/5/3,6,1.,纯电动客车安全性问题,1.3,多层举措,足够的绝缘强度和有效的接触防护，,主动危险干预，针对绝缘缓慢失效，,阻止事故危害发生，保证安全裕量。,事故一旦发生，无法中断或降损。,隔绝外部触发因素散热，降低内部热,累积速度，内部组件的着火点温度阈,值足够高，导火导热装置等中断火灾,蔓延路径，阻止连锁反应阻燃材料，,降低燃烧损害，主动检测与灭火装置。,危险预控防护，中断和降损有效结合，,泄压装置，避免爆炸，或降低爆炸的,强度。,危害！,电,击,事故

4、危害中,断及减损,绝,缘,、,接,触,防,护,失,效,燃,烧,危险？,电,芯,燃,烧,、,其,他,可,燃,爆,炸,危险预控,防护,压,力,达,到,一,定,值,构建安全控制体系，控制危险发生几率，消除,/,减小事故危害。,2020/5/3,7,1.,纯电动客车安全性问题,1.4,电池安全技术,传统材料,多孔隔膜,干湿法,PP,、,PE,新型材料,未来方向,改性隔膜,无,机,陶,瓷,涂,覆,聚,合,物,涂,覆,静,纺,纤,维,布,两者融合,?,各种功能型添,加剂，如阻燃、,成膜添加剂等,?,新型快离子导,体及锂盐,?,凝胶聚合物电,解质,?,复合聚合物电,解质,?,半固态电解质,隔膜,材料,三层复

5、合隔膜,其他多孔膜,液态电解液,LiPF,6,型电解液,功能型电解液,高,低,温,改,善,型,宽,电,化,学,窗,口,离,子,液,体,全固,态电,解质,电解,LiClO,4,型电解液,液体系,其他溶质类液体,针对电池安全性问题，开发陶瓷隔膜，以及具有隔断作用的添加剂。,2020/5/3,8,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,9,2.,纯电动客车性能问题,2.1,里程焦虑,续驶里程短,充电时间长,维护保养问题多,1,2,3,整车,电池,轻量化，大幅降低负重消耗的电池电

6、量，用于行驶更长的距离,高比能量，大幅度提高电池容量，优化系统，提高有效利用的电量,充电桩,广布式，像传统汽车加油一样便捷，发展无线充电技术,除了解决续驶里程外，还应确立电池维护服务，切实解决用户关切。,2020/5/3,10,2.,纯电动客车性能问题,2.2,低温杀手,电池“闯关东”，低温是第一大难题，解决不了低温，就很难推广。,2020/5/3,低温时，电池效率降,低，放电容量降低，内阻,增加；长时间低温,可能,会被“冻坏”；,低温时，电动车续驶,里程比正常情况降低约,30%,，,使用成本增加约,35%,45%,。,综合网络，（电车之家）,11,2.,纯电动客车性能问题,2.3,轻量化,据

7、报道，,对于纯电动,车，每降重,100kg,，可,以节约电能,0.4kWh/km,。,整车轻量化,与电动化、,智能化协同,发展。,来源：德国宇航中心,在保证安全的前提下，动力电池与整车轻量化，提升电能有效利用。,2020/5/3,12,2.,纯电动客车性能问题,2.4,轻量化兼顾成本,材料,超高强度钢,/,先,进高强度钢,铝,镁,碳纤维复合材料,价格,/kg,0.8-1.5,3-5,10-20,40-80,重量减少（,vs,钢）,10-20%,30-50%,40-60%,60-70%,来源：,Design and Manufacturing Challenges of High Strengt

8、h Steel in Automotive,Light Weighting 2013-01-2901 Published 11/27/2013,轻量化材料、轻量化制造及零部件，兼顾成本，开发车身和底盘。,2020/5/3,13,2.,纯电动客车性能问题,2.5,高比能量锂电池,高容量富锂锰基,LMO;NCM;NCA,正极,材料,负极,材料,石墨类材料,钛酸锂,硅碳复合材料,关键,材料,宽电化学窗口型,高低温改善型,集流体,材料,传统金属箔片,柔软型集流体,电解液,体系,设计优选,隔膜,材料,陶瓷隔膜,常规聚烯烃隔膜,自主开发,国内合作,对高比能量锂离子电池关键技术进行研究，部分核心材料自主开发

9、。,2020/5/3,14,2.,纯电动客车性能问题,2.6,快充电池,厂家选择,快充电池,添加剂,组合,目标确定,需求分析,隔,电,解,材料开发,液,与优选匹配,膜,正负极,试验检测能力,整车需求,材料体,系建立,测试,分析,N,Y,先进材料,工艺技术,N,相应测,试标准,钛酸锂、镍氢快充电池,多元负极快充电池,超级电容器,利用现有成熟材料体系，设计开发具有快充性能的客车用电池。,2020/5/3,15,2.,纯电动客车性能问题,2.7,纯电动客车电池性能需求,电池,快充,能力,快充技术,单体倍率,充电能力,电气件过,流能力,系统热管,理能力,安全问题,材料倍率性能要求,其它性能的牺牲程度,

10、关键材料匹配性,生产工艺、成本等,充电时,间短,充电设备,快充能力,设计、,生产难度,基础设施,快换技术,新能源车,用户需求,充电频,率低,续驶里,程长,电池,轻量化,电池,能量,密度,新材料新,体系、新,技术,材料能量密度要求,其它性能的牺牲程度,关键材料匹配性,电耗低,壳体、电气,件、,BMS,等,轻量化,生产工艺、成本等,2020/5/3,新型电池,燃料电池、金属空气,电池等发展趋势,16,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,17,3.,纯电动客车寿命问题,3.

11、1,客车至少使用,8,年,电池本身,材料、工艺、一致性、,BMS,等,使用环境,高温、低温、高湿、涉水等,使用工况,过充、过放、充放电倍率等,维护保养,电芯维护、系统维护等,由于电池在使用过程中的衰减，大部分电池很难达到,8,年使用寿命。,2020/5/3,18,3.,纯电动客车寿命问题,3.2,提高寿命策略,+,整车控制策略,?,工作温度区间,?,电能源管理,?,工况识别,+,储能单元,?,耐低温电池,?,电池保温,/,加热,?,超级电容器,P,H,E,V,E,V,+,用户使用指导,?,操作规程,?,维护保养,通过整车控制策略、储能单元及正确使用等减少电池寿命损伤。,2020/5/3,19,

12、3.,纯电动客车寿命问题,3.3,回收利用,第三方使用,电池评估,动力电池生产,?,材料生产,?,电芯生产,?,模块生产,纯电动客车使用,?,车辆使用情况,?,动力电池状态,提取再利用,回,收,梯次利用,其,它,通过梯次利用及回收延长使用寿命，避免废弃电池带来新的问题。,2020/5/3,20,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,21,4.,纯电动客车成本问题,电控,+,制造组装,20,30%,；电机,+,控制器,20,25%,；电池系统,(75,85%,锂电池,+1

13、5,25%BMS)30,45%,。电池成本占比最大。,原材料价格上涨,电池安全成本提高,?,补贴退坡倒逼电池降价,?,客车安全技术条件,电,池,成,本,技术进步,电池性能提升,原料价格上涨，电池成本降低反映：成本驱动向技术驱动阶段过渡。,2020/5/3,22,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,23,6.,纯电动客车开发策略,纯电动客车,策划阶段,概念阶段,开发阶段,推广阶段,产业层面,?,国内外市场,?,政策法规,?,国家发展需求,?,运营模式,?,企业发展战略,

14、?,组织管理,?,PHEV,?,EV,?,FCEV,?,核心技术,?,标准规范,?,安全可靠,?,电池选型,?,产品定义,?,概念样车,?,标准规范,?,技术转化,?,工艺装备,?,平台建设,?,竞争力分析,?,带动作用,?,辐射作用,?,利润分析,?,促进企业发展,?,推广前景,?,功能验证,?,性能验证,?,标准化,?,规范化,?,技术先进性,?,工艺流程,?,成本控制,?,稳定性,?,可靠性,?,维护性,?,技术水平,?,品质控制,?,技术积累,产品层面,技术层面,纯电动客车应采取技术、产品、产业的全方位开发策略及诞生流程。,2020/5/3,24,内容提要,1,纯电动客车安全性问题,2,纯电动客车性能问题,3,纯电动客车寿命问题,4,纯电动客车成本问题,5,纯电动客车开发策略,6,几点看法,2020/5/3,25,6.,两点看法,6.1,与整车应用对应的动力电池研发,通用化、模块化及标准化开发动力电池，提高电池选择性，降低成本。,1,按车型开发（,PHEV,、,EV,）,2,按运行区域开发（南方、北方）,3,按运行区间开发（借助大数据）,针对新能源车型开发与之相适应的不同种