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
2018-05-17
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)?;斗?。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)?;?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。
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