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上汽纯电动车动力电池性能要求与产品匹配

来源:宝鄂实业    2019-03-13 18:22    点击量:
2017国际电动汽车动力电池产业发展与技术创新峰会于8月25日在江苏省张家港市口召开,本次峰会以“供需协同与技术升级”为主题,围绕“技术开发与性能优化”、“整车配套与选型需求”、“动力电池回收与梯次利用”三大领域开展为期两天的深入探讨。
 
 
在26日举行的“整车配套与选型要求”主题论坛上,上汽集团捷能公司电池系统高级经理刘怡做了题为“上汽纯电动车动力电池性能要求与产品匹配”的主题演讲,以下为演讲实录:
 
今天我的报告分两个部分,上汽动力电池应用情况和整车对电池性能的需求。
 
这是我们整个上汽新能源整车和电池匹配的情况,到2020年都有明确的产品规划,SOP都是在2018-2019年是由很明确的规划。整个上汽分两条路PHEV一直是上汽主打的产品,特别是之前的E550和E590,第一款主打的产品和A123合作的,这个产品基本上现在已经停产了,它主要用磷酸铁锂。下一个LG合作的E950这种产品,目前在市面上见得比较少,我们后来马上改款用威德的电芯,这这个在上海卖的也很好。
 
另外一看就是EI6,用的电池产品是和万向A123合作的,它完全属于上汽自主开发产品,从BMS到结构、系统设计都是上汽的,待会儿有一个比较详细的介绍。
 
下一代的PHEV的产品,我们将来提到的产品的迭代,实际上你看在外形和整个的匹配上都是一样的,主要的就是在电芯容量上做了升级,能够满足更高的续航里程的需求。
 
重点介绍一些EV的产品路线,上汽在EV上发力很早,最早是E50,在上海有一些市场,这样开发之后,在2016年逐步对EV车做了规划,现在大部分产品基本上都是EV的产品,现在主打的一个就是正在北京热卖的荣威ERX5,用的是CTO的高比能的电池,所以说高比能电池也是属于比较提前应用的,现在的电芯能量密度基本到220,所以这款是比较新的电池。再往下我们还有三款车,特别是A级的EV电池,这个是上汽一个很重点,另外一个就是在2018年底到2019年,实际上已经发布了,就是光之翼,也是旗舰产品,能量密度到230-250,现在还在合作当中,达到400公里的里程,现在看起来还是有难度,因为SUV车重,还有微型车的理念,这是上汽整个产品的路线,从这里看出来,我们对电池的需求是两方面的,第一方面我们希望电池有一个逐步迭代升级的过程,也就是大家谈的品牌化的理念,另外一个就是在EV上我们还是追求能量密度的,能量密度一定是一个永恒的追求的趋势。
 
另外一个在成本上面,这是这届论坛讨论比较多的,实际上上汽也是期望的,我们希望0.7-0.8,当然也要看技术进步,昨天的0.6元讨论的很热烈,实际上0.6元确实是一个很有吸引力的目标吧,但是我还是认为有希望的。
 
还有一个主机厂选择电池有什么需求,这个也是大家比较关心的,刚才北汽的同事也介绍流程,对电芯来讲,我们主要分为这种3个阶段,预选、评估、认证,这样的话也是从电芯从技术层面做系统的认证,同时来讲,还要考虑到就是整个的商务的匹配和生产的匹配,就是说是我们来讲应该是四个阶段三个层次的这样一个配合,因为时间关系就不深入展开了。
 
另外一个,我们和这么多电芯打交道,我们发现就是有一个普遍的问题,就是一些好的电芯厂,我刚才说了比如像三星、LG这些A123这是一样,他们会提供很系统全面的数据,这样的谈判基础在我们前期做选择可以有很大的推进的力度,对它的实力是很强大的保证,这方面CATL也是特别大的,只有这样的话,主机厂谈的时候,才有充分的证据,才能够更快切入到供应商的体系里面去。
 
另外一个对于电芯的选择,实际上我简单讲一下,我们对于电芯的选择,实际上还是以实用为主,并不排斥是软包装的好,还是硬壳的好,还是圆柱的。当然,因为历史原因,我们不采用圆柱的,我们最早的产品和万向A123、LG合作的时候,主要都是软包装的电池,PHEV都是软包装的,和三星的合作也是硬壳的电池。
 
基于几点,第一点就是适用性和能量密度的提高,我们发现软包装的电池总体来讲能量密度比较好,但是在系统集成层面,在某种层面上能量密度和软包装不相上下,另外一个就是成本也是一个问题。
 
对于能量密度的需求,我们现在已经和三星和CATL合作,我们用到220瓦的,在接近应用过程中,我们对于能量密度提升还是很有希望的,我觉得,无论是之前的三星、LG、万向A123谈下来,大家认为这个230-250应该是一个比较可行的值,进一步提高的空间也是存在的,特别是使用下来能量密度还是不错的,我们现在用523还有622,基本上,有的是532搭配一些AC的一个混合,三星是这样体系,有的是再高点可以到622,我们认为能量密度的提高应该是现实的。怎么梳理下来这个路线图是可实现的,在2020年没有大问题。
 
对于能量密度的提高,整车对这个是没有限值的,能量密度越高越好,怎么讲呢?因为汽油车,传统车,汽油的能量密度肯定是高很多了,如果能达到这个最好,所以说这个能量密度肯定是一个持续的需求。如果说能量密度,你能不能再小一点,能不能再小一点?如果能量密度达到,可能会满足很多的需求,前期沟通会有一个很快的切入。另外一个就是整车的很重要的趋势就是轻量化,其实能量密度和轻量化是有直接关系,轻量化专门有轻量化工作组,为了节约,哪怕是一公斤,或者是几百克重量,主机厂会花很大的精力投入这个事情,所以能量密度没有限制的需求,我也希望电芯行业要理解。
 
那么第二点我们列的是电池的安全,随着能量密度的提高,单体安全是随之挑战的,大家都在谈三元材料和针刺实际上是很难过的,安全是要多层去保护无论从电芯、电池包还有整车的防护,特别还有一点BMS的管理,其实BMS管理上还可以做很多的工作。
 
梳理了一下整个安全国际的标准,大家对安全的理解也是不一样的,特别像针刺还有挤压,实际上看到下面有一些标准是认为不一定需要这么严格的。当然,电芯的安全也是一个重点,就是它还是要有一个基础本真的特性,但是我们认为,它主要还是把特性摸清楚,这样,在系统做匹配设计的时候,要规避。比如说陈院士讲的固态电池,可能是一个比较好方向,但是这个固态电池出来之前,还有很长一段时间,一定在这个电芯的还是要尽量去改进,我们实际上发现,能量密度越高,实际上确实越危险,一旦出问题之后,这个剧烈程度是很明显要提升的,但是这个我们只能靠系统的保护,让电芯不要走到最危险的这一步,这才是我们的一个合理的解决方案。
 
这是我们的梳理的PACK层面关于电池的安全的,我们认为在系统设计上,在材料上,还有在这种算法上,要做一个综合的保护,特别是BMS,上汽现在BMS,硬件、软件都是自己开发,所以它对软件,对于电池的安全应用这一块做了比较多的工夫,比如说现在我们的电池很关注的内阻和电池的电压,我们在生产过程中有比较苛刻的需求,因为我们在做这种危险情况的判断,我们会借助于电流、电压这些基础的数据,所以电池实际上说出问题都是使用中出了问题,而电芯本身出了问题当然可能也是有的,但是在系统,像我们现在并没有发生,我们出现一些安全问题,比如说充电,那么也出现过,顾客在拿插线排放在后座椅上,它自己过热把后座烧了,另外在碰撞过程中,在这方面整车厂要做更深入的工作,我们原来谈的时候,我们的同事说,你电池有耐用试验,你可以挤压、针刺,为什么不能碰撞,这个我们也谈了很多,实际上电芯可以做这些试验,并不是允许在整车上出现这种工况,所以在整车上我们基本上提的,不能碰到电芯,这样的话,实际上对于很多的保护措施就比较好了,在整个的框架结构,特别是电池的平板结构,对于电池电芯的保护是很强调的。
 
这是我们做的一些碰撞实验,特别强调的是这样的,实际上这个是一个对电池伤害比较大的,前碰、后碰很靠前或者很靠后才能有伤害很大。
 
那么我们再讲电池寿命,电池寿命刚才也讲我也讲讲我的理解,电池寿命随着能量密度提高,续航里程的增加,实际上对于电池循环寿命应该是相对放宽的,因为大家可以理解,原来用我们提3650次的需求,因为电池的能量小,你每天用确实有这么高,如果是2000次,400公里,整个生命周期不会有这么高的循环次数,所以对于这个电池来讲是一个好的趋势,因为随着能量密度的提高,寿命肯定是有所牺牲的,所以整车上也是有一个合理的应用
 
讲一下电池寿命,我想强调几点,基于技术的提升,所以能量密度提高,对寿命有很多的协同效应,如果能量密度提高300瓦时,这个下降趋势是很大的,另外一点随着三元电池功率的提升,对于钴的需要也是下降的,另外一点,我们从整车的角度来看,汽车行业来讲考虑协同效应、规模效应,一旦规模上去了以后,这个成本下降必然是比较高的需求。
 
另外一个关于快充,我认为有了快充,电动车和燃油车在使用上将没什么区别,应该是10分钟以内能解决的问题,我们在应用的过程中发现,对于整车里程提高和能量密度是有关系的,能量密度越大要按3C的要求,充电桩都受不了,还有电流也是很大的瓶颈,快充再往下发展可能要走高压化了,因为电流是一个很大的限制条件。我们认为在现阶段是一个综合的考虑,随着续航里程上升到一定程度,通过一定的快充能力的提升,达到一个平衡,这样来解决快充的问题。我们认为,无论从技术还是成本上,应该要一个平衡,所以现在我们做到的是15分钟一百公里,这个还是有点低,确实考虑到现在这个里程数的增加,后面我们也和供应商在谈,我们最终还是希望20分钟80%,这样匹配一个400公里,我们认为是一个比较合理的值。
 
大家讲的平台化的策略,对于我们主机厂有很好的借鉴,就是迭代的概念,现在整车厂特别在EV推出的都是VDA的模组,这样对于系统的切换和整个平台化有很大的作用,也就是我们在EV有这么的的发力也是和这个有很大的关系。
 
实际上讲对于工程开发的要求,第一个电芯的升级迭代,一定要主机厂结合系统测试,一定要有一个规划,产品没投入之前迭代就可以。在研究上面,使用中发现两个方面,电芯厂最关心的,一个就是产品的热性能,它发热,发热对寿命安全都有很大的影响,这个方面还要再做关注,另外就是这个产品张力的变化,也就是我们在做模组的过程中和讨论布置的时候,都是有这种担心的,实际上这个研究也是比较少的。

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