纯电动客车对动力总成需求-电池篇课件

1、纯电动客车对动力总成的需求电池篇2017年5月第1页，共28页。22022/8/5内容提要纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6第2页，共28页。32022/8/5动力电池总体要求回收成本安全性能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。前提第3页，共28页。42022/8/5内容提要纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6第4页，共28页。52022/8/5好的电池

2、是动力，是正能量；差的电池是燃烧力，是负能量。充电过程燃烧自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。1. 纯电动客车安全性问题1.1 任重道远静置自燃行驶过程燃烧 第5页，共28页。62022/8/51.2 顶层设计1. 纯电动客车安全性问题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。电 芯动力电池系统电气/电子系统电池管理系统冷却/保温系统低压/通信接口高压接口车辆电气/电控系统车辆高压系统车辆底盘/车身车辆冷却系统外 部 环 境

3、通风安装第6页，共28页。72022/8/51.3 多层举措1. 纯电动客车安全性问题构建安全控制体系，控制危险发生几率，消除/减小事故危害。绝缘、接触防护失效电击燃烧爆炸电芯燃烧、其他可燃压力达到一定值危险？危害！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。危险预控防护事故危害中断

4、及减损第7页，共28页。82022/8/51.4 电池安全技术1. 纯电动客车安全性问题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。液态电解液多孔隔膜干湿法PP、PE三层复合隔膜其他多孔膜传统材料隔膜材料 电解液体系新型材料无机陶瓷涂覆聚合物涂覆静纺纤维布高低温改善型宽电化学窗口离子液体功能型电解液改性隔膜未来方向全固态电解质 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LiPF6型电解液LiClO4型电解液两者融合其他溶质类液体第8页，共28页。92022/8/5内容提要纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯

5、电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6第9页，共28页。102022/8/52.1 里程焦虑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。续驶里程短2. 纯电动客车性能问题1整车轻量化，大幅降低负重消耗的电池电量，用于行驶更长的距离2电池高比能量，大幅度提高电池容量，优化系统，提高有效利用的电量3充电桩广布式，像传统汽车加油一样便捷，发展无线充电技术充电时间长维护保养问题多第10页，共28页。112022/8/52.2 低温杀手 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

6、30%，使用成本增加约35%45%。综合网络，（电车之家）电池“闯关东”，低温是第一大难题，解决不了低温，就很难推广。2. 纯电动客车性能问题第11页，共28页。122022/8/52.3 轻量化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。来源：德国宇航中心据报道，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。2. 纯电动客车性能问题第12页，共28页。132022/8/52.4 轻量化兼顾成本轻量化材料、轻量化制造及零部件，兼顾成本，开发车身和底盘。来源：Design and Manufacturing Challenge

7、s of High Strength Steel in Automotive Light Weighting 2013-01-2901 Published 11/27/20132. 纯电动客车性能问题材料价格/kg重量减少（vs钢）超高强度钢/先进高强度钢0.8-1.510-20%铝3-530-50%镁10-2040-60%碳纤维复合材料40-8060-70%第13页，共28页。142022/8/52.5 高比能量锂电池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。正极材料电解液 体系隔膜材料负极材料 石墨类材料 钛酸锂 硅碳复合材料 陶瓷隔膜 常规聚烯烃隔膜 高容量富锂锰基 L

8、MO;NCM;NCA 宽电化学窗口型 高低温改善型关键材料自主开发设计优选国内合作集流体 材料 传统金属箔片 柔软型集流体2. 纯电动客车性能问题第14页，共28页。152022/8/52.6 快充电池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。材料体系建立厂家选择目标确定需求分析材料开发与优选匹配添加剂正负极隔膜电解液测试分析试验检测能力相应测试标准NYN先进材料工艺技术组合整车需求快充电池钛酸锂、镍氢快充电池多元负极快充电池超级电容器2. 纯电动客车性能问题第15页，共28页。162022/8/52.7 纯电动客车电池性能需求充电时间短电耗低充电频率低快换技术新材料新体系、新技

9、术新型电池燃料电池、金属空气电池等发展趋势快充技术充电设备快充能力电池快充能力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关键材料匹配性生产工艺、成本等设计、生产难度电池能量密度续驶里程长材料能量密度要求其它性能的牺牲程度关键材料匹配性生产工艺、成本等电池轻量化壳体、电气件、BMS等轻量化基础设施新能源车用户需求2. 纯电动客车性能问题第16页，共28页。172022/8/5纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6内容提要第17页，共28页。182022/8/53.1 客车至少使用

10、8年3. 纯电动客车寿命问题电池本身使用环境使用工况维护保养材料、工艺、一致性、BMS等高温、低温、高湿、涉水等过充、过放、充放电倍率等电芯维护、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。第18页，共28页。192022/8/53.2 提高寿命策略通过整车控制策略、储能单元及正确使用等减少电池寿命损伤。整车控制策略储能单元用户使用指导+PHEVEV 耐低温电池 电池保温/加热 超级电容器 工作温度区间 电能源管理 工况识别 操作规程 维护保养3. 纯电动客车寿命问题第19页，共28页。202022/8/53.3 回收利用通过梯次利用及回收延长使用寿命，避免废弃电池带

11、来新的问题。动力电池生产纯电动客车使用梯次利用回 收 材料生产 电芯生产 模块生产 车辆使用情况 动力电池状态第三方使用提取再利用其它电池评估3. 纯电动客车寿命问题第20页，共28页。212022/8/5内容提要纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6第21页，共28页。222022/8/5电控+制造组装 2030%；电机+控制器 2025%；电池系统 (7585%锂电池+1525%BMS)3045%。电池成本占比最大。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。4. 纯电动客车成本问题原材料价格上涨电池

12、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电池性能提升 技术进步第22页，共28页。232022/8/5内容提要纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6第23页，共28页。242022/8/5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。6.纯电动客车开发策略策划阶段概念阶段开发阶段推广阶段 技术水平 品质控制 技术积累 稳定性 可靠性 维护性 带动作用 辐射作用 推广前景 技术先进性 工艺流程 成本控制 功能验证 性能验证 标准化 规范化 竞争力分析 利润分析 促进企业发展 技术转化 工艺

13、装备 平台建设 电池选型 产品定义 概念样车 标准规范 政策法规 运营模式 组织管理 核心技术 标准规范 安全可靠 PHEV EV FCEV 国内外市场 国家发展需求 企业发展战略纯电动客车产业层面产品层面技术层面第24页，共28页。252022/8/5内容提要纯电动客车性能问题2纯电动客车成本问题纯电动客车安全性问题1纯电动客车寿命问题34纯电动客车开发策略5几点看法6第25页，共28页。262022/8/56. 两点看法针对新能源车型开发与之相适应的不同种类的动力电池。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。按车型开发（PHEV 、EV）1按运行区域开发（南方、北方）2按运行区间开发（借助大数据）3第26页，共28页。272022/8