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干貨！國內(nèi)主流車廠對動力電池性能的要求和開發(fā)流程

2018-05-17

今天給大家簡單分享一下整車廠對動力電池的性能具體要求到底是什么樣的，需要走什么樣的開發(fā)測試流程。

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(xù)航里程），安全，快充，成本，壽命，尺寸兼容。

1.能量密度

根據(jù)中國汽車動力電池技術(shù)路線圖計劃，到2020年系統(tǒng)級能量密度要達(dá)到250Wh/kg，成本要降到1塊錢以下，續(xù)航里程達(dá)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(rèn)使用高Ni三元材料和硅基負(fù)極材料或者相應(yīng)的高電壓材料。

國內(nèi)外的主流電池企業(yè)實際的目標(biāo)如下：

電芯能量密度提升、Pack輕量化與緊湊化設(shè)計、系統(tǒng)能量利用效率提升對提升續(xù)航里程及降低成本貢獻(xiàn)巨大。

2.電芯安全性能

電芯能量密度快速提升對應(yīng)電芯安全挑戰(zhàn)增加，市場急迫需要產(chǎn)品規(guī)?；斗?。此外還應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)安全設(shè)計投入，從系統(tǒng)角度通過多層級、多維度設(shè)計實現(xiàn)產(chǎn)品集成應(yīng)用安全。

3.快充特性

綜合充電設(shè)施及電池技術(shù)進(jìn)步認(rèn)為:30~45min快充會作為主流技術(shù)需求,10-15min快充會局部研究并應(yīng)用。換電模式主要出現(xiàn)在出租車的運(yùn)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(shù)進(jìn)步及規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、整車能耗降低、梯次利用促進(jìn)電池降本。標(biāo)準(zhǔn)化大限度減少開發(fā)成本，同時對梯次利用也是一個很重要的基礎(chǔ)。整車企業(yè)未來將會定義模組規(guī)格（比如VDA或新國標(biāo)電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品尺寸規(guī)格），在模組規(guī)格范圍內(nèi)進(jìn)行布置，有利于跨平臺應(yīng)用，同時便于回收梯次利用。隨著整車布置的優(yōu)化需求，滑板式電池包布置在電池底盤，對于Z向要求越來越高，高度在120mm進(jìn)一步壓縮到100mm，對于電芯的高度91mm優(yōu)化到80mm。

5.壽命

電池壽命需要做到質(zhì)保承諾: 10年或16萬km，壽命目標(biāo):10 年,240,000 km，隨著車輛續(xù)航里程增加，對電池的循環(huán)壽命相應(yīng)放寬。

二.車廠對動力電池的開發(fā)流程

以北汽為例，基于整車的開發(fā)總體流程如下：

北汽的整車EVDP流程，每級子系統(tǒng)的開發(fā)驗證流程要先于母系統(tǒng)，保證產(chǎn)品開發(fā)過程的可靠性。以上是基于電池系統(tǒng)與電芯同步開發(fā)情況下定義的開發(fā)流程。根據(jù)實際開發(fā)情況，會優(yōu)先選擇成熟度高的電芯產(chǎn)品。

上汽集團(tuán)共把它分為四個階段：預(yù)篩選-電池確認(rèn)和評估-單體確認(rèn)和評估-系統(tǒng)驗證。各個階段都有嚴(yán)格的測試流程和控制。

1.電芯類型的選擇

電芯從正負(fù)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(huán)壽命和安全性的維度進(jìn)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(lián)卷繞）。各個類型的電芯主要特點(diǎn)總結(jié)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(guān)鍵零部件、電池模組、電池系統(tǒng)三大產(chǎn)品維度，根據(jù)不同開發(fā)階段開展不同的測試評價; 四縱:認(rèn)可試驗、標(biāo)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(tǒng)熱安全、電安全及機(jī)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(jī)械安全包括17子項，35分項。

3.認(rèn)可實驗

五步四級電芯管理辦法，包括技術(shù)狀態(tài)管理、工藝、材料信息建檔管理。