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国内主流车厂对动力电池性能的要求和开发流程

作者:中国储能网新闻中心 来源:新能源电池圈 发布时间:2018-05-15 浏览:

一、车厂对电池性能的需求

其实对电芯的基本需求包括:能量密度(续航里程),安全,快充,成本,寿命,尺寸兼容。

1.1,能量密度

根据中国汽车动力电池技术路线图计划,到2020年系统级能量密度要达到250Wh/kg,成本要降到1块钱以下,续航里程达到400km以上,可选择的成熟材料体系着实不多,目前基本上确认使用高Ni三元材料和硅基负极材料或者相应的高电压材料。

国内外的主流电池企业实际的目标如下:

电芯能量密度提升、Pack轻量化与紧凑化设计、系统能量利用效率提升对提升续航里程及降低成本贡献巨大。

1.2,电芯安全性能

电芯能量密度快速提升对应电芯安全挑战增加,市场急迫需要产品规模化投放。此外还应加强系统安全设计投入,从系统角度通过多层级、多维度设计实现产品集成应用安全。

1.3,快充特性

综合充电设施及电池技术进步认为:30~45min快充会作为主流技术需求,10-15min快充会局部研究并应用。换电模式主要出现在出租车的运营上,目前水平为3-5min快换。

1.4,电池成本和尺寸兼容

材料技术进步及规模化、标准化、整车能耗降低、梯次利用促进电池降本。标准化最大限度减少开发成本,同时对梯次利用也是一个很重要的基础。整车企业未来将会定义模组规格(比如VDA或新国标电动汽车用动力蓄电池产品尺寸规格),在模组规格范围内进行布置,有利于跨平台应用,同时便于回收梯次利用。随着整车布置的优化需求,滑板式电池包布置在电池底盘,对于Z向要求越来越高,高度在120mm进一步压缩到100mm,对于电芯的高度91mm优化到80mm。

1.5,寿命

电池寿命需要做到质保承诺: 10年或16万km,寿命目标:10 年,240,000 km,随着车辆续航里程增加,对电池的循环寿命相应放宽。

2,车厂对动力电池的开发流程

以北汽为例,基于整车的开发总体流程如下:

北汽的整车EVDP流程,每级子系统的开发验证流程要先于母系统,保证产品开发过程的可靠性。以上是基于电池系统与电芯同步开发情况下定义的开发流程。根据实际开发情况,会优先选择成熟度高的电芯产品。

上汽集团共把它分为四个阶段:预筛选-电池确认和评估-单体确认和评估-系统验证。各个阶段都有严格的测试流程和控制。

2.1,电芯类型的选择

电芯从正负极材料的角度来看目前有NCM(111,523,622,811),LCO,LFP,LMO,LTO等。车企要从能量密度,功率特性,循环寿命和安全性的维度进行筛选。另外从电池封装形状上又可分为圆柱,软包(叠片和卷绕),方形(叠片,卷绕,并联卷绕)。各个类型的电芯主要特点总结如下:

2.2,电池测试评价体系

三横四纵评价体系。三横:以电芯为核心的关键零部件、电池模组、电池系统三大产品维度,根据不同开发阶段开展不同的测试评价; 四纵:认可试验、标定试验、拓研试验、虚拟验证四大试验类型,验证项目近158项,其中系统热安全、电安全及机械安全33项。其中热安全又包括11子项,29分项; 电气安全包括15子项,33分项; 机械安全包括17子项,35分项;

2.3,认可实验

五步四级电芯管理办法,包括技术状态管理、工艺、材料信息建档管理。

对电芯从外特性到内部材料、工艺进行分级开发管理,实现从应用的技术可行性向产品的批量可行性进行评估管理。

2.4,标定实验

这是对整车动力性,经济性,环境适应性,耐久性,热平衡,SOC算法验证的过程。

2.5,拓研实验验证

电池全生命周期性能评价

整车高水位涉水

高湿环境下的电气安全距离研究

高空跌落试验

持续火烧试验

动力电池系统剖切试验

2.6,虚拟仿真验证

在产品开发阶段虚拟验证共计进行两类(结构、热)两级(模组级、系统级)40项仿真分析。

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关键字:动力电池

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