純電動客車對動力總成需求-電池篇課件

1、純電動客車對動力總成的需求電池篇2017年5月第1頁，共28頁。22022/8/5內(nèi)容提要純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6第2頁，共28頁。32022/8/5動力電池總體要求回收成本安全性能壽命電化學(xué)基礎(chǔ)關(guān)鍵材料電池設(shè)計 生產(chǎn)制造系統(tǒng)集成梯次利用用戶認知：目前存在安全性差、續(xù)駛里程短、充電時間長、購買成本高等問題。前提第3頁，共28頁。42022/8/5內(nèi)容提要純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6第4頁，共28頁。52022/8/5好的電池

2、是動力，是正能量；差的電池是燃燒力，是負能量。充電過程燃燒自2011年1月至2016年7月全球發(fā)生49起安全事故，其中純電動客車22起，全部為國內(nèi)車型。（綜合網(wǎng)絡(luò)資料、電動汽車百人會）純電動客車數(shù)量少，但發(fā)生安全事故數(shù)量不少；載客量大，社會影響巨大。1. 純電動客車安全性問題1.1 任重道遠靜置自燃行駛過程燃燒 第5頁，共28頁。62022/8/51.2 頂層設(shè)計1. 純電動客車安全性問題安全性是一項系統(tǒng)工程，需要運營、整車、系統(tǒng)及電池綜合設(shè)計。電 芯動力電池系統(tǒng)電氣/電子系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)冷卻/保溫系統(tǒng)低壓/通信接口高壓接口車輛電氣/電控系統(tǒng)車輛高壓系統(tǒng)車輛底盤/車身車輛冷卻系統(tǒng)外 部 環(huán) 境

3、通風安裝第6頁，共28頁。72022/8/51.3 多層舉措1. 純電動客車安全性問題構(gòu)建安全控制體系，控制危險發(fā)生幾率，消除/減小事故危害。絕緣、接觸防護失效電擊燃燒爆炸電芯燃燒、其他可燃壓力達到一定值危險？危害！足夠的絕緣強度和有效的接觸防護，主動危險干預(yù)，針對絕緣緩慢失效，阻止事故危害發(fā)生，保證安全裕量。事故一旦發(fā)生，無法中斷或降損。隔絕外部觸發(fā)因素散熱，降低內(nèi)部熱累積速度，內(nèi)部組件的著火點溫度閾值足夠高，導(dǎo)火導(dǎo)熱裝置等中斷火災(zāi)蔓延路徑，阻止連鎖反應(yīng)阻燃材料，降低燃燒損害，主動檢測與滅火裝置。危險預(yù)控防護，中斷和降損有效結(jié)合，泄壓裝置，避免爆炸，或降低爆炸的強度。危險預(yù)控防護事故危害中斷

4、及減損第7頁，共28頁。82022/8/51.4 電池安全技術(shù)1. 純電動客車安全性問題針對電池安全性問題，開發(fā)陶瓷隔膜，以及具有隔斷作用的添加劑。液態(tài)電解液多孔隔膜干濕法PP、PE三層復(fù)合隔膜其他多孔膜傳統(tǒng)材料隔膜材料 電解液體系新型材料無機陶瓷涂覆聚合物涂覆靜紡纖維布高低溫改善型寬電化學(xué)窗口離子液體功能型電解液改性隔膜未來方向全固態(tài)電解質(zhì) 各種功能型添加劑，如阻燃、成膜添加劑等 新型快離子導(dǎo)體及鋰鹽 凝膠聚合物電解質(zhì) 復(fù)合聚合物電解質(zhì) 半固態(tài)電解質(zhì)LiPF6型電解液LiClO4型電解液兩者融合其他溶質(zhì)類液體第8頁，共28頁。92022/8/5內(nèi)容提要純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純

5、電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6第9頁，共28頁。102022/8/52.1 里程焦慮除了解決續(xù)駛里程外，還應(yīng)確立電池維護服務(wù)，切實解決用戶關(guān)切。續(xù)駛里程短2. 純電動客車性能問題1整車輕量化，大幅降低負重消耗的電池電量，用于行駛更長的距離2電池高比能量，大幅度提高電池容量，優(yōu)化系統(tǒng)，提高有效利用的電量3充電樁廣布式，像傳統(tǒng)汽車加油一樣便捷，發(fā)展無線充電技術(shù)充電時間長維護保養(yǎng)問題多第10頁，共28頁。112022/8/52.2 低溫殺手 低溫時，電池效率降低，放電容量降低，內(nèi)阻增加；長時間低溫, 可能會被“凍壞”； 低溫時，電動車續(xù)駛里程比正常情況降低約

6、30%，使用成本增加約35%45%。綜合網(wǎng)絡(luò)，（電車之家）電池“闖關(guān)東”，低溫是第一大難題，解決不了低溫，就很難推廣。2. 純電動客車性能問題第11頁，共28頁。122022/8/52.3 輕量化在保證安全的前提下，動力電池與整車輕量化，提升電能有效利用。來源：德國宇航中心據(jù)報道，對于純電動車，每降重100kg，可以節(jié)約電能0.4kWh/km。整車輕量化與電動化、智能化協(xié)同發(fā)展。2. 純電動客車性能問題第12頁，共28頁。132022/8/52.4 輕量化兼顧成本輕量化材料、輕量化制造及零部件，兼顧成本，開發(fā)車身和底盤。來源：Design and Manufacturing Challenge

7、s of High Strength Steel in Automotive Light Weighting 2013-01-2901 Published 11/27/20132. 純電動客車性能問題材料價格/kg重量減少（vs鋼）超高強度鋼/先進高強度鋼0.8-1.510-20%鋁3-530-50%鎂10-2040-60%碳纖維復(fù)合材料40-8060-70%第13頁，共28頁。142022/8/52.5 高比能量鋰電池對高比能量鋰離子電池關(guān)鍵技術(shù)進行研究，部分核心材料自主開發(fā)。正極材料電解液 體系隔膜材料負極材料 石墨類材料 鈦酸鋰 硅碳復(fù)合材料 陶瓷隔膜 常規(guī)聚烯烴隔膜 高容量富鋰錳基 L

8、MO;NCM;NCA 寬電化學(xué)窗口型 高低溫改善型關(guān)鍵材料自主開發(fā)設(shè)計優(yōu)選國內(nèi)合作集流體 材料 傳統(tǒng)金屬箔片 柔軟型集流體2. 純電動客車性能問題第14頁，共28頁。152022/8/52.6 快充電池利用現(xiàn)有成熟材料體系，設(shè)計開發(fā)具有快充性能的客車用電池。材料體系建立廠家選擇目標確定需求分析材料開發(fā)與優(yōu)選匹配添加劑正負極隔膜電解液測試分析試驗檢測能力相應(yīng)測試標準NYN先進材料工藝技術(shù)組合整車需求快充電池鈦酸鋰、鎳氫快充電池多元負極快充電池超級電容器2. 純電動客車性能問題第15頁，共28頁。162022/8/52.7 純電動客車電池性能需求充電時間短電耗低充電頻率低快換技術(shù)新材料新體系、新技

9、術(shù)新型電池燃料電池、金屬空氣電池等發(fā)展趨勢快充技術(shù)充電設(shè)備快充能力電池快充能力單體倍率充電能力電氣件過流能力系統(tǒng)熱管理能力安全問題材料倍率性能要求其它性能的犧牲程度關(guān)鍵材料匹配性生產(chǎn)工藝、成本等設(shè)計、生產(chǎn)難度電池能量密度續(xù)駛里程長材料能量密度要求其它性能的犧牲程度關(guān)鍵材料匹配性生產(chǎn)工藝、成本等電池輕量化殼體、電氣件、BMS等輕量化基礎(chǔ)設(shè)施新能源車用戶需求2. 純電動客車性能問題第16頁，共28頁。172022/8/5純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6內(nèi)容提要第17頁，共28頁。182022/8/53.1 客車至少使用

10、8年3. 純電動客車壽命問題電池本身使用環(huán)境使用工況維護保養(yǎng)材料、工藝、一致性、BMS等高溫、低溫、高濕、涉水等過充、過放、充放電倍率等電芯維護、系統(tǒng)維護等由于電池在使用過程中的衰減，大部分電池很難達到8年使用壽命。第18頁，共28頁。192022/8/53.2 提高壽命策略通過整車控制策略、儲能單元及正確使用等減少電池壽命損傷。整車控制策略儲能單元用戶使用指導(dǎo)+PHEVEV 耐低溫電池 電池保溫/加熱 超級電容器 工作溫度區(qū)間 電能源管理 工況識別 操作規(guī)程 維護保養(yǎng)3. 純電動客車壽命問題第19頁，共28頁。202022/8/53.3 回收利用通過梯次利用及回收延長使用壽命，避免廢棄電池帶

11、來新的問題。動力電池生產(chǎn)純電動客車使用梯次利用回 收 材料生產(chǎn) 電芯生產(chǎn) 模塊生產(chǎn) 車輛使用情況 動力電池狀態(tài)第三方使用提取再利用其它電池評估3. 純電動客車壽命問題第20頁，共28頁。212022/8/5內(nèi)容提要純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6第21頁，共28頁。222022/8/5電控+制造組裝 2030%；電機+控制器 2025%；電池系統(tǒng) (7585%鋰電池+1525%BMS)3045%。電池成本占比最大。原料價格上漲，電池成本降低反映：成本驅(qū)動向技術(shù)驅(qū)動階段過渡。4. 純電動客車成本問題原材料價格上漲電池

12、安全成本提高 補貼退坡倒逼電池降價 客車安全技術(shù)條件電池成本電池性能提升 技術(shù)進步第22頁，共28頁。232022/8/5內(nèi)容提要純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6第23頁，共28頁。242022/8/5純電動客車應(yīng)采取技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)的全方位開發(fā)策略及誕生流程。6.純電動客車開發(fā)策略策劃階段概念階段開發(fā)階段推廣階段 技術(shù)水平 品質(zhì)控制 技術(shù)積累 穩(wěn)定性 可靠性 維護性 帶動作用 輻射作用 推廣前景 技術(shù)先進性 工藝流程 成本控制 功能驗證 性能驗證 標準化 規(guī)范化 競爭力分析 利潤分析 促進企業(yè)發(fā)展 技術(shù)轉(zhuǎn)化 工藝

13、裝備 平臺建設(shè) 電池選型 產(chǎn)品定義 概念樣車 標準規(guī)范 政策法規(guī) 運營模式 組織管理 核心技術(shù) 標準規(guī)范 安全可靠 PHEV EV FCEV 國內(nèi)外市場 國家發(fā)展需求 企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略純電動客車產(chǎn)業(yè)層面產(chǎn)品層面技術(shù)層面第24頁，共28頁。252022/8/5內(nèi)容提要純電動客車性能問題2純電動客車成本問題純電動客車安全性問題1純電動客車壽命問題34純電動客車開發(fā)策略5幾點看法6第25頁，共28頁。262022/8/56. 兩點看法針對新能源車型開發(fā)與之相適應(yīng)的不同種類的動力電池。6.1 與整車應(yīng)用對應(yīng)的動力電池研發(fā)通用化、模塊化及標準化開發(fā)動力電池，提高電池選擇性，降低成本。按車型開發(fā)（PHEV 、EV）1按運行區(qū)域開發(fā)（南方、北方）2按運行區(qū)間開發(fā)（借助大數(shù)據(jù)）3第26頁，共28頁。272022/8