時間:2022-07-07 14:20:42來源:鉅大LARGE
一.車廠對電池性能的需求
其實對電芯的基本需求包括:能量密度(續航里程),安全,快充,成本,壽命,尺寸兼容。
1.能量密度
根據我國汽車動力鋰電池技術路線圖計劃,到2020年系統級能量密度要達到250Wh/kg,成本要降到1塊錢以下,續航里程達到400km以上,可選擇的成熟材料體系著實不多,目前基本上確認使用高Ni三元材料和硅基負極材料或者相應的高電壓材料。
國內外的主流電池公司實際的目標如下:
電芯能量密度提升、Pack輕量化和緊湊化設計、系統能量利用效率提升對提升續航里程及降低成本貢獻巨大。
2.電芯安全性能
電芯能量密度快速提升對應電芯安全挑戰新增,市場急迫要產品規模化投放。此外還應加強系統安全設計投入,從系統角度通過多層級、多維度設計實現產品集成應用安全。
3.快充特性
綜合充電設施及電池技術進步認為:30~45min快充會作為主流技術需求,10-15min快充會局部研究并應用。換電模式重要出現在出租車的運營上,目前水平為3-5min快換。
4.電池成本和尺寸兼容
材料技術進步及規模化、標準化、整車能耗降低、梯次利用促進電池降本。標準化最大限度減少開發成本,同時對梯次利用也是一個很重要的基礎。整車公司未來將會含義模組規格(比如VDA或新國標電動汽車用動力蓄電池產品尺寸規格),在模組規格范圍內進行布置,有利于跨平臺應用,同時便于回收梯次利用。隨著整車布置的優化需求,滑板式電池包布置在電池底盤,有關Z向要求越來越高,高度在120mm進一步壓縮到100mm,有關電芯的高度91mm優化到80mm。
5.壽命
電池壽命要做到質保承諾:10年或16萬km,壽命目標:10年,240.000km,隨著車輛續航里程新增,對電池的循環壽命相應放寬。
二.車廠對動力鋰電池的開發流程
以北汽為例,基于整車的開發總體流程如下:
北汽的整車EVDP流程,每級子系統的開發驗證流程要先于母系統,保證產品開發過程的可靠性。以上是基于電池系統和電芯同步開發情況下含義的開發流程。根據實際開發情況,會優先選擇成熟度高的電芯產品。
上汽集團共把它分為四個階段:預篩選-電池確認和評估-單體確認和評估-系統驗證。各個階段都有嚴格的測試流程和控制。
1.電芯類型的選擇
電芯從正負極材料的角度來看目前有NCM(111.523.622.811),LCO,LFP,LMO,LTO等。車企要從能量密度,功率特性,循環壽命和安全性的維度進行篩選。另外從電池封裝形狀上又可分為圓柱,軟包(疊片和卷繞),方形(疊片,卷繞,并聯卷繞)。各個類型的電芯重要特點總結如下:
2.電池測試評價體系
三橫四縱評價體系。三橫:以電芯為核心的關鍵零部件、電池模組、電池系統三大產品維度,根據不同開發階段開展不同的測試評價;四縱:認可試驗、標定試驗、拓研試驗、虛擬驗證四大試驗類型,驗證項目近158項,其中系統熱安全、電安全及機械安全33項。其中熱安全又包括11子項,29分項;電氣安全包括15子項,33分項;機械安全包括17子項,35分項。
3.認可實驗
五步四級電芯管理辦法,包括技術狀態管理、工藝、材料信息建檔管理。
對電芯從外特性到內部材料、工藝進行分級開發管理,實現從應用的技術可行性向產品的批量可行性進行評估管理。
4.標定實驗
這是對整車動力性,經濟性,環境適應性,耐久性,熱平衡,SOC算法驗證的過程。
5.拓研實驗驗證
電池全生命周期性能評價
整車高水位涉水
高濕環境下的電氣安全距離研究
高空跌落試驗
持續火燒試驗
動力鋰電池系統剖切試驗
6.虛擬仿真驗證
在產品開發階段虛擬驗證共計進行兩類(結構、熱)兩級(模組級、系統級)40項仿真分析。
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