干貨！國(guó)內(nèi)主流車廠對(duì)動(dòng)力電池性能的要求和開發(fā)流程

今天給大家簡(jiǎn)單分享一下整車廠對(duì)動(dòng)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(cè)試流程。

一.車廠對(duì)電池性能的需求

其實(shí)對(duì)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(guó)汽車動(dòng)力電池技術(shù)路線圖計(jì)劃，到2020年系統(tǒng)級(jí)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(shí)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(guó)內(nèi)外的主流電池企業(yè)實(shí)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(jì)、系統(tǒng)能量利用效率提升對(duì)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(duì)應(yīng)電芯安全挑戰(zhàn)增加，市場(chǎng)急迫需要產(chǎn)品規(guī)模化投放。此外還應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)投入，從系統(tǒng)角度通過(guò)多層級(jí)、多維度設(shè)計(jì)實(shí)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(huì)作為主流技術(shù)需求,10-15min快充會(huì)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(yíng)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(shí)對(duì)梯次利用也是一個(gè)很重要的基礎(chǔ)。整車企業(yè)未來(lái)將會(huì)定義模組規(guī)格（比如VDA或新國(guó)標(biāo)電動(dòng)汽車用動(dòng)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(tái)應(yīng)用，同時(shí)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(duì)于Z向要求越來(lái)越高，高度在120mm進(jìn)一步壓縮到100mm，對(duì)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(wàn)km，壽命目標(biāo):10 年,240,000 km，隨著車輛續(xù)航里程增加，對(duì)電池的循環(huán)壽命相應(yīng)放寬。

二.車廠對(duì)動(dòng)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(jí)子系統(tǒng)的開發(fā)驗(yàn)證流程要先于母系統(tǒng)，保證產(chǎn)品開發(fā)過(guò)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(shí)際開發(fā)情況，會(huì)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(gè)階段：預(yù)篩選-電池確認(rèn)和評(píng)估-單體確認(rèn)和評(píng)估-系統(tǒng)驗(yàn)證。各個(gè)階段都有嚴(yán)格的測(cè)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(lái)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(gè)類型的電芯主要特點(diǎn)總結(jié)如下：

2.電池測(cè)試評(píng)價(jià)體系

三橫四縱評(píng)價(jià)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(cè)試評(píng)價(jià); 四縱:認(rèn)可試驗(yàn)、標(biāo)定試驗(yàn)、拓研試驗(yàn)、虛擬驗(yàn)證四大試驗(yàn)類型，驗(yàn)證項(xiàng)目近158項(xiàng)，其中系統(tǒng)熱安全、電安全及機(jī)械安全33項(xiàng)。其中熱安全又包括11子項(xiàng)，29分項(xiàng); 電氣安全包括15子項(xiàng)，33分項(xiàng); 機(jī)械安全包括17子項(xiàng)，35分項(xiàng)。

3.認(rèn)可實(shí)驗(yàn)

五步四級(jí)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。

對(duì)電芯從外特性到內(nèi)部材料、工藝進(jìn)行分級(jí)開發(fā)管理，實(shí)現(xiàn)從應(yīng)用的技術(shù)可行性向產(chǎn)品的批量可行性進(jìn)行評(píng)估管理。

4.標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

這是對(duì)整車動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，環(huán)境適應(yīng)性，耐久性，熱平衡，SOC算法驗(yàn)證的過(guò)程。

5.拓研實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

• 電池全生命周期性能評(píng)價(jià)
• 整車高水位涉水
• 高濕環(huán)境下的電氣安全距離研究
• 高空跌落試驗(yàn)
• 持續(xù)火燒試驗(yàn)
• 動(dòng)力電池系統(tǒng)剖切試驗(yàn)

6.虛擬仿真驗(yàn)證

在產(chǎn)品開發(fā)階段虛擬驗(yàn)證共計(jì)進(jìn)行兩類(結(jié)構(gòu)、熱)兩級(jí)(模組級(jí)、系統(tǒng)級(jí))40項(xiàng)仿真分析。