比亚迪:动力电池热管理应与整车策略、控制策略相结合

4个月前 ( 01-20 ) 2583阅读

当前电动汽车正处在快速发展期,相关政策、技术、安全、商业模式等问题备受关注。2016年9月22日在北京召开的最新一期“电动汽车热点问题系列研讨会”聚焦于“动力电池技术升级与产业链研究”,会议在中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高教授主持下,邀请了动力电池行业专家学者们进行了深入研讨,并就当前动力电池技术、市场的现状与发展趋势,动力电池标准化相关工作进行了介绍。

比亚迪:动力电池热管理应与整车策略、控制策略相结合

会上,比亚迪股份有限公司经理江文锋对比亚迪动力电池的生产和技术情况做了全面介绍,内容整理如下: 我是在比亚迪股份有限公司下面的动力电池做技术部经理,主要从事电池研发的。

比亚迪:动力电池热管理应与整车策略、控制策略相结合

我们公司现在也知道我们整个新能源车是从客车到纯电动车、到混合动力车一直在做,目前应用到的系统是磷酸铁锂体系,我们总的思路就是,大概在明年会在一些PHEV上开始秦、唐、元这些车子开使用三元电池,像纯电动可能会在2018年的时候用一些三元电池,客车方面还是用磷酸铁锂电池。

像三元,我们希望是在2018年做到500瓦时/升这样一个目标,重量能量密度大概240瓦时/公斤这样一个目标。磷酸铁锂方面我们希望做到150—160瓦时/公斤这样的水平,因为我们基本是两个路线都在做,到2020年的时候希望600瓦时/升,大概是300瓦时/公斤这样的水平。

我大概讲一下我们比亚迪做的事情,怎么来达到这个目标。像我们在材料方面,正极基本是业内没有异议的,是高镍三元材料,往这方面在做,62811,后面还有0.5、0.5,现在也在评估,高镍体系首先要解决的是安全问题,控制热失控是我们现在主要做的工作,正极不详细讲了,因为是业界公认的一些技术了。

负极比亚迪在做硅负极,有两个路线,一个是氧化亚硅,一个是纳米硅,纳米硅基本上3300,放电2800,用这个材料首先解决两个前提,他的首次效率、循环寿命,这两个现在是从目前的研究结果看,氧化亚硅应该比较好解决,像前面任院长说过,要做很多处理,像刚才任院长说的做预处理,现在做了很多,用硅这个体系可能整个电池设计体系都做一个变化,导电剂、连接剂、制备工艺、电解液体系可能都要做大的调整,因为本身和石墨这个体系是相差比较远的,如果纯粹去用的话可能跟我们传统体系来用差别比较大,我们现在应该也做了一些工作,实验室500瓦时/升,400瓦时/公斤,实验室做出来,我们基本上做到500的循环大概90的水平,实验室现在我们还在看,怎么样进一步提高性能。

隔膜质,我觉得这里面可以做很多的文章,因为NCA体系高镍体系,很多安全隔膜质是至关重要的,像目前常规的PP、PE这种涂氧化铝的材料用很多了,后续像日本现在已经有人开使在用包括纤维的,因为我们也测过很多安全性、耐高温、耐高压还是性能比较不错的。

电解液方面,总的来讲从目前体系逐渐采用一些高电压电解液或者高纯度电解液,提高我们本身的耐高压性能,如果转到固体电解液,我个人觉得短期内可能还是距离比较远,实现固态电解质难度比较大,我们有在研发,可能还是做的感觉难度不小。

材料方面一些工作,单体,现在国家在主导电池尺寸的标准,我们现在也在往这方面靠,我们比亚迪为什么要做这个事情呢?我们比亚迪生产自动化很高,基本上一个型号一条线,如果说我批量生产同时要做好几条线,万一这个尺寸变更的话,我整个工艺从头到尾都变,这个都有整个生产线,是很复杂的,现在我们基本上只有4个型号在做,大巴E6是一个车型,一个电池,加上E5,秦EV一个型号,秦唐一个型号,单独给腾势开发了一个型号,后续腾势这个信号可能跟E5、E6取代掉,所以整个电池尺寸标准化,刚才王主任也讲了,我们做一些整合,基本上比亚的电池尺寸往欧洲的尺寸靠,基本上PHEV跟EV的尺寸基本是往这个方向来走。

比亚迪:动力电池热管理应与整车策略、控制策略相结合

单体我们现在感觉整个来讲,能量密度、安全、寿命、成本是应该从设计端考虑的方向,我们接触很多供应商材料很好,或者材料很不错,实际上成本下不来,做到电池里头整个车子,做电池成本比车还高,我觉得是没法接受的,所以我们考虑到整个能量密度提升,同时带来安全、成本的一些方面考虑。

这里讲一下模组,刚才王芳主任也讲了,我们现在比亚迪在做的基本是把大把车上的电池模组都标准化了,标准化什么意思呢?就是说即使我电池有8串的、有12串的,我也是把8串跟12串基本并开一点,就是说整个模组结构是标准化,我可以拼装式结构,我要多大就可以多大,因为比亚迪的车很多,大巴车型号也很多,我们感觉我们这边的动力电池,我们也想把PEK(音)做这个,但是很难,后续我们往模组标准化去做,尽量把差异化缩小,尽量每台车你想用用什么样的模组,我就直接模组让你选。

这样做有什么好处呢?后期电池的维护,返修等等成本会很低,而且可以替代。另外,电池在回收的时候,比如我梯次利用。我们在跟国家电网、跟南方电网谈的时候经常涉及到问题,我的电池没法拆,因为电池单体激光焊接的,一旦拆了不能保证电池的连接,我建议用模组给储能电站去用,因为很多我们返修回来的模组是可以用的。

储能电站怎么用?整个模组,包括上面的BIC,不用做太大变更,可以就可以用,这样对电池的梯次利用是有好处的。我们现在也是在这样做。 系统层面,我们现在也做了不少工作,我们需要整个电池的能量密度、功率密度,这里想重点强调两个,一个是我们的热管理,因为现在我们像比亚迪的车,这边布置在中国,在全球都在卖,像遇到的比较大问题就是说,比方在冷的地区,像北欧,像新加坡,在等等印度这些地方,冷热交替很大,我怎么来保证我电池整个寿命周期能漫谈质保要求,这里面实际上靠电池本身来承受这么低的温度、这么高的温度真的不合适的,因为电池本身能量密度又高、安全性能要求好,寿命要低,整个做到这块是比较难的。

所以我们现在在想着说,我们做一些辅助,是把热管理这块做起来。因为实际上我们从现在看,热管理实际上可以做到很好,成本也不会太高。但是热管理要做的话,实际上需要跟你的整车策略,跟你的控制策略结合起来。

比亚迪:动力电池热管理应与整车策略、控制策略相结合

这里实际上刚才我们讲的,BMS的标准,BMS要怎么去控制好电池。现在比亚迪有很多车在运行,很多时候电池出现问题了,反过去推70%是在BMS上出现问题了,我没控制好给他设置的界限,导致他本身有问题,导致电池发生失效,所以我们觉得BMS的标准,我觉得还需要去做一些调整。

还有一个设备层面的,像比亚迪基本上都是自动化的设备,这些关键的设备现在基本上都是进口的,所以我们希望在相关的一些产业链过程中做一些支持或者做一些提升。 再讲一下回收利用,因为比亚迪从2012年开始陆陆续续投放车,到现在已经有4年多了,逐渐这个问题会慢慢呈现出来。

我个人觉得,回收利用最大的问题是在电池判定标准上,这个电池的价值判定标准,这里作为一个第三方,不管你回收企业或者电池回收,车厂来判定价值肯定希望卖的越贵越好,我们储能电站或者其他的回收企业希望你卖的越便宜越好,这个就有判定,因为只这个判定标准下来了,各方觉得有利可图的,有利润可赚的,可以去做这个事情,所以这个里面我觉得应该把一些判定标准定下来,这实际上就有一个电池回收利用时候电池的标准,什么样的标准区可以做储能电站应用,给移动基站、给通讯基站去用,什么样的标准,尤其报废,涉及到这几个标准的建立,我觉得像相关部门可以做这些事情。

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