动力电池集成技术实践与探索车讯
目前,新能源市场正按照最初的政策逐步向市场驱动过渡。基于对技术、成本和供应链的把握,越来越多的主机厂加强了电池的配置,从过去的电芯或模块外包模式向合资甚至自研过渡。
2022年11月17日,在由盖世汽车主办、上海虹桥国际中央商务区管理委员会、上海闵行区人民政府领导、上海南虹桥投资开发(集团)有限公司联合主办的2022第二届汽车动力电池论坛上,重庆长安新能源汽车科技有限公司电池集成开发技术总监喻成表示,未来10年磷酸铁锂和三元锂仍然是市场主流,主要发展方向是电解液、隔膜、正负极材料等领域的创新。
喻成介绍,长安围绕提高电池低温性能的目标,创新开发了脉冲加热技术,通过高频脉冲电流,可以充分利用电池低温环境下的大内阻实现自加热。
喻成重庆长安新能源汽车科技有限公司电池集成开发技术总监
我今天分享的主题是“动力电池集成技术的实践与探索”,重点介绍作为主机厂的长安新能源、在电池领域的思考与探索。
动力电池发展现状
目前,电动汽车的市场发展非常迅速。预计到2022年,新能源汽车国内销量将超过500万辆,新能源渗透率将达到25%。预计到2025年,整个新能源市场的国内销量将达到1000万辆,渗透率将达到45%。数据显示,新能源市场已由传统政策驱动型逐步向市场驱动型过渡,多种动力系统并存:纯电动汽车作为主力带动市场,插电式混合动力汽车(含增程式)加速增长。
从政策利益看,新能源市场的发展先后经历了辅助驱动+双积分驱动、双碳+市场驱动,在这场变革中,中国自主品牌得到了快速提升的机会,在前10月份,国内乘用车销量前三名为比亚迪、吉利、长安新能源市场的销量前三位是比亚迪、上汽通用五菱、长安。另外,中国品牌的出口形态也非常好。
综上所述,在这一智能网络连接型新能源汽车发展过程中,中国品牌实现了跨越式发展,同时,围绕新能源汽车的发展和双碳战略,国家也发布了一系列文件对动力电池和三电系统提出一系列要求。
从顾客的需求来看,新时代消费者非常重视汽车的容貌值、续航率、性价格比,新能源汽车经过一定时期的发展,但在低温续航、充电速度、电池安全以及整车成本方面,消费者仍有很大的顾虑。
在我看来,目前最大的痛点实际上在于成本和能源补给,近几年上游原材料价格暴涨,电池价格处于历史高位,购车成本持续增加。随着电动汽车的普及,假日出行期间高速公路充电不便的问题逐渐凸显出来,认为这两个问题是制约当前新能源汽车发展的关键,这是行业在电池领域集中力量进行技术突破它要求提高消费者的汽车体验。
看看动力电池的市场分布和配置。在国内,电池企业的领先者是宁德时代和比亚迪,同时,基于对技术、成本和供应链安全的考虑,越来越多的主机厂加强了电池的配置,逐步从核心模块的外包转向深合作电池企业,甚至电池业务的自研行业竞争白热化。
未来10年,磷酸铁锂和三元锂电池仍然是市场主流,技术突破点存在于正极材料、电解液、隔膜几个领域,同时行业也在积极探索新一代电池技术由此认为进一步提高电池的安全性和能量密度是材料的整体发展趋势。
动力电池领域的创新与实践
首先介绍一下长安新能源,其实我们很早就进入了新能源汽车领域,2001年,长安新能源继承了国家863计划,经过技术研究阶段、产业化推广阶段、市场化运营阶段,经过三个阶段的发展,长安新能源掌握了新能源汽车的关键技术。
2017年,长安发布香格里拉计划,2018年成立重庆长安新能源汽车科技有限公司,2022年4月13日发布新品牌深蓝色,实现香格里拉计划落地。
深蓝品牌通过体验创新再造、万物互联、随意和低碳生活四个方面的突破,打造了长安数字科技标签雏形,同时,长安新能源也积极按照行业发展机遇布局,刚刚过去的10月长安新能源在新能源市场排名行业第3
其次是长安电池领域的探索,整车厂主要做PACK。PACK集成渠道有三条:1、模块集成封装的M2P、2、电芯集成封装的C2P、3、电芯集成车C2V。
在我们看来,每一项技术都有自己的优缺点,OEM选择哪一条技术路线,主要取决于主机厂的资源,与M2P相比,C2P要求主机厂掌握M2P基础上更深层次的电芯设计能力,必须对质量和可靠性有深入的了解还应掌握C2P激光焊接等生产制造工艺。C2V是在C2P的基础上做进一步的集成,必须掌握一体化技术配合电池组的集成,实现整车的最佳设计。
关于电池的安全性,长安也致力于提高。安全是新能源汽车高质量发展的基础,是消费者最基础的需要,就电池安全而言,应优先保证司机和乘务员的安全,并在此基础上保证财产安全。
值得注意的是,在热量失控后,电池可能会排出大量有害气体,危害人员,这方面的工作长安也在跟进。基于安全性,我们推出了长安IBC电池管家,通过数字域控制管理、数字温控管理两个维度,使电池更加安全和智能化,具有更高的能量密度和更快的充电性能,整个IBC数字电池管家累计申请专利392项。
此外,围绕提高电池低温性能,长安开发了脉冲加热技术,利用电驱动电感器的开关特性,在电驱动装置与电池间通过高频脉冲电流,利用电池低温下内阻非常大的特性实现自加热,该技术在零下30度时可以达到4℃/分钟的加热速度。
基于电池温度的升高,整车动力性缩短约50%,充电时间缩短15%,车景覆盖度提高,围绕脉冲加热技术,长安累计申请相关专利50多项,该技术可解决“电动车不翻山海关”难题。
此外,长安电动汽车全生命周期管理也在积极探索,主要建立电池安全监控、远程故障诊断、车端和云端BMS算法优化,并根据更准确的历史数据进行SOH的测量。云大数据的应用是当前的重点方向。
在储能方面,主机厂也在进行探索,长安在工厂设立储能站,探索零碳厂的可实现路径。总之,电池的产业链非常长,围绕电池的全生命周期,长安在探索和挖掘上有非常多的工作。
动力电池未来发展预测
最后长安对动力电池行业未来发展的思考。首先,从动力电池的市场发展方向来看,电池主要分为消费电池、动力电池和储存电池三个领域,基于消费电池领域、手机、笔记本等大份额的3C产品市场,消费电池技术将比较成熟稳定,细分市场也将长期保持相对缓慢的增长态势。
动力电池领域,随着电动汽车市场的发展和双碳战略的实施,动力电池的应用场景将越来越广,市场将迎来快速增长。在储能电池领域,随着风能、光能发电和储能电池将迎来快速增长。
此外,我们认为PHEV和增程技术可以缓解动力电池价格飙升的痛楚。通过油电耦合的模式,既可以解决距离焦虑和充电难之痛,又可以“市区用电、长途用油”,降低市民用车成本,改善电池老化和电池安全带来的产量低和其他安全顾虑。
在未来的生态发展上,我们认为,未来会形成更加丰富的产业生态圈,在这一过程中,长安充分发挥OEM作为产业链长的作用,整合朋友圈资源,从关键技术上建立提供企业、Tier1、OEM的铁三角关系,实现共赢共创共建联合创新体。
站在汽车行业百年大变的历史风口,愿与各位同仁一道加快技术创新,共建产业生态,助力新能源汽车产业健康发展。
(上述内容来自重庆长安新能源汽车科技有限公司电池集成开发技术总监喻成2022年11月17日由盖世汽车主办,由上海虹桥国际中央商务区管理委员会、上海人民政府领导,将在上海海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的2022第二届汽车动力电池论坛上发布《动力电池集成技术的实践与探索》基调演讲。