在1月12日于廈門召開的2015中國客車學(xué)術(shù)年會上，中國北方車輛研究所國家863動力電池測試中心主任王子冬以“電動車發(fā)展之關(guān)鍵總成——動力電池成組技術(shù)”為題指出，新能源汽車產(chǎn)品技術(shù)，特別是電動車車身輕量化、電動機(jī)節(jié)能和動力電池集成技術(shù)，已成為我國電動汽車戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸技術(shù)，需要對其他地區(qū)示范過程中的深層次問題，進(jìn)行深入細(xì)致的研究與分析，做好頂層設(shè)計，系統(tǒng)思考，重點(diǎn)突破、穩(wěn)步推進(jìn)。勝出者往往不是因?yàn)槟芰Γ怯^念!
應(yīng)采用1:1:1的供應(yīng)商選擇機(jī)制
王子冬指出，汽車發(fā)展趨勢是電動化、智能化、輕量化和個性化，今后的汽車將是全新的“節(jié)能、環(huán)保、智能電動車”。而評價原則是安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性和方便性。
他舉例說，動力電池要想在短期內(nèi)使安全、可靠的商品化的電池組能量密度達(dá)到160Wh/kg是不太可能的!因?yàn)槟壳拔覀冞B能量密度達(dá)到100Wh/kg的電池組還都不能商品化。我們衡量電池組性能的尺子不是國家標(biāo)準(zhǔn)，而是評價標(biāo)準(zhǔn)。他建議國內(nèi)的整車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該有戰(zhàn)略布局，采用1:1:1的供應(yīng)商選擇機(jī)制，不能讓某一個電池生產(chǎn)企業(yè)獨(dú)大，否則就會喪失議價權(quán)。中國有許多動力電池生產(chǎn)企業(yè)，情況與國外不同，正是因?yàn)橛羞@些動力電池生產(chǎn)企業(yè)，所以中國的整車生產(chǎn)企業(yè)才能享受到優(yōu)質(zhì)低價的國外動力電池產(chǎn)品，國內(nèi)動力電池生產(chǎn)企業(yè)功不可沒!
不過，王子冬也表示，中國動力電池生產(chǎn)和開發(fā)企業(yè)也要盡快提高自己的水平。向國際先進(jìn)水平企業(yè)學(xué)習(xí)，提高自身價值;深入研究用戶需求，提高產(chǎn)品價值;研究如何打造個性化服務(wù)，不能總打低價戰(zhàn)略。在開發(fā)產(chǎn)品時，要拓寬視野，多角度尋找解決問題的辦法。電池組需要解決：滿足電動車的工作特性的功率需求、滿足環(huán)境適應(yīng)性需求、滿足使用的安全性需求、滿足可靠性要求、滿足固定的強(qiáng)度要求、滿足電連接的可靠性要求、滿足電池組內(nèi)部熱管理要求、滿足電池組長壽命使用要求、滿足電池組快速充電要求、滿足電池組維護(hù)方便的要求、有可能要滿足電池組快換要求、滿足低成本要求、滿足提供電池組狀態(tài)參數(shù)的要求、滿足梯次利用的要求、滿足回收方便性要求。
2016電池供大于求是大概率事件
王子冬介紹，動力電池的反應(yīng)周期是4—6個月。2015年動力電池供不應(yīng)求，很大部分原因在于新能源整車發(fā)展過快，使得動力電池整個產(chǎn)業(yè)鏈沒有反應(yīng)過來。“一哄而上”的投資擴(kuò)產(chǎn)模式，不利于可持續(xù)發(fā)展。對于“站在風(fēng)口”的動力電池行業(yè)來說，電動汽車自燃事故頻發(fā)，必須更加重視動力電池的安全性，市場布局固然很重要，但更重要的是質(zhì)量安全問題。
他預(yù)計短時間內(nèi)，動力電池市場的瘋狂狀態(tài)還將持續(xù)，2016年動力電池的供需將會達(dá)到一個短暫的平衡點(diǎn)，供大于求的出現(xiàn)是大概率事件。一方面，由于投資加大動力電池生產(chǎn)廠商會繼續(xù)釋放產(chǎn)量;而另一方面，新能源汽車經(jīng)過一年左右的市場爆發(fā)式增長，會進(jìn)入一個冷靜期。同時，在急速增長的市場中將充分暴露新能源汽車存在的問題，在市場競爭下的優(yōu)勝劣汰現(xiàn)象一定會出現(xiàn)，一些品牌將遭淘汰。這也將使動力電池領(lǐng)域有所“降溫”。
對于國內(nèi)動力電池行業(yè)而言，除了需要預(yù)防產(chǎn)能過剩外，還有技術(shù)、安全等方面的一些瓶頸技術(shù)需要突破。假如不能取得技術(shù)上的創(chuàng)新和突破，中國動力電池業(yè)發(fā)展的就僅僅是巨量產(chǎn)能、過剩產(chǎn)能，而非優(yōu)勢產(chǎn)能!
新能源汽車頻繁起火的背后
王子冬表示，動力電池的安全對于電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。近年來，隨著各種節(jié)能與新能源汽車試點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)營數(shù)量的增多，安全事故時有發(fā)生，事故的分布從縱向看，在加工、制造、化成擱置、運(yùn)輸、測試、使用、充電維護(hù)、回收各個環(huán)節(jié)上，都出現(xiàn)過問題。從橫向看，國內(nèi)外在手機(jī)、電腦、電動自行車、電動摩托車、電動轎車、電動公交車、混合動力車等領(lǐng)域應(yīng)用過程中，也都出現(xiàn)過問題。目前動力電池出現(xiàn)問題多數(shù)是在充電時發(fā)生，低溫充電增加了出現(xiàn)問題的概率。如何提高動力電池的可靠性與安全性成為當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
他認(rèn)為，2015年新能源汽車頻繁起火的背后，一是因?yàn)檎嚻髽I(yè)與電池生產(chǎn)企業(yè)沒有形成戰(zhàn)略合作關(guān)系，相互的忠誠度不夠，整車企業(yè)壓電池生產(chǎn)企業(yè)的資金現(xiàn)象嚴(yán)重，電池生產(chǎn)企業(yè)不會全心全意替整車企業(yè)考慮，也不會為整車企業(yè)開發(fā)合適的產(chǎn)品，也不會用好材料，埋下了安全隱患!二是服務(wù)不到位(因?yàn)殡姵厣a(chǎn)企業(yè)沒有利潤)，數(shù)據(jù)積累有，但是不去分析，沒有能夠提前發(fā)現(xiàn)事故苗頭。三是新能源汽車起火主要集中在電和熱方面，在研發(fā)過程中，pack、電機(jī)、電控、整車等各個領(lǐng)域的企業(yè)普遍缺乏深厚的技術(shù)積累，一些能力差的企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程不完善，以滿足基本功能為主，對新能源汽車和零部件的特性沒有足夠深入的研究，特別是在安全功能設(shè)計過程中如果沒有得到有效的保證，導(dǎo)致了電池組出現(xiàn)熱失控。四是高壓系統(tǒng)中的鏈接結(jié)構(gòu)不合理、不可靠也導(dǎo)致了這些事故的發(fā)生。五是對車輛的運(yùn)行的日常使用、保養(yǎng)維護(hù)和安全監(jiān)控工作不到位。這些共同造成了產(chǎn)銷量和起火事故數(shù)量均呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。
一些誤區(qū)需要糾正
王子冬還特別對當(dāng)前行業(yè)存在的一些誤區(qū)進(jìn)行了糾正。例如，電池安全性與能量密度成反比，磷酸鐵鋰電池的壽命、高溫特性、安全性比三元材料電池好，但低溫性能不如三元材料電池好。純電動車能夠走多遠(yuǎn)與攜帶的總能量有關(guān)，與電池能量密度關(guān)系有限。
對于長壽命使用即所謂的電池一致性、可靠性問題，實(shí)際上電池生產(chǎn)企業(yè)制造環(huán)節(jié)只占10%，成組使用中占60%，充電方法占30%。對于電池系統(tǒng)一致性問題，目前存在的比較明顯的誤區(qū)是認(rèn)為電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該把電池的一致性做到±1%的范圍內(nèi)，其實(shí)電池企業(yè)提供給整車企業(yè)的動力電池，一致性是可以控制在這個范圍里的，但是為什么成組后的一致性相差了10%?問題就出在了成組和集成過程中，溫度的不一致，導(dǎo)致了電池在工作中效率的不同，造成電池出現(xiàn)了不一致。另外，電池組的充電方法不合理也會產(chǎn)生比較大的影響。
對于電動機(jī)和動力電池組的成本降低問題，王子冬指出，就目前電動機(jī)和動力電池系統(tǒng)的技術(shù)水平，短時間內(nèi)將成本降低難度比較大，而這又是用戶比較敏感的問題。因此，需要由新型商業(yè)模式提出電動車的使用要求，企業(yè)根據(jù)使用特點(diǎn)和要求，調(diào)整電動車的設(shè)計與配置。特別要關(guān)注輕量化車身技術(shù)、節(jié)能電機(jī)技術(shù)、電池組長壽命使用方法的創(chuàng)新，拉長使用鏈，攤薄成本。政府也要積極制定鼓勵政策，啟動碳交易市場，低谷電價補(bǔ)貼，鼓勵人們使用電動車。
此外，對電池組的壽命要求不是100%DOD循環(huán)次數(shù)多少，而是在于全壽命周期中能夠提供的總能量，因?yàn)檫@意味著純電動車能夠行駛的總里程，以及在儲能應(yīng)用中能夠使用的時間長短。電池組與單體電池的性能存在差異，有電芯不等于有電池組，由于集成技術(shù)水平的差異，電池成組后會造成性能下降，下降程度在10%—40%。放電的容量與能量不一樣，電動車行駛需要消耗能量，特別是低溫放電可以放出80%的容量，實(shí)際可用放出的能量可能不到60%了。因?yàn)殡妱榆囆旭偹牡哪芰恐羞€包括了電池組電壓的變化量，而放電容量的測試是不包含電池組電壓變化量的。電芯的價格也不等于電池組價格，電池組的價格還要包含管理系統(tǒng)、箱體、熱管理、各種保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、支架、吊鉤等部件。不同的設(shè)計要求，這些部件也會有所不同。
他強(qiáng)調(diào)，電池組與整車生產(chǎn)都需要有一定的工業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，需要雙方的緊密配合才能實(shí)現(xiàn)突破，整車企業(yè)短時間內(nèi)寄希望于通過規(guī)模化來使電池降成本不現(xiàn)實(shí)。企業(yè)沒有利潤，必然走向倒閉，必須生產(chǎn)有競爭力的新能源汽車產(chǎn)品，不能長久依靠政府補(bǔ)貼，必須結(jié)合電動車的特性去研究合適的車身結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)個性化的電動車。電動車的推廣能否成功，前期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營成本控制、車身輕量化結(jié)構(gòu)、節(jié)能電機(jī)和電池組的性能提高，至關(guān)重要。
如何解決當(dāng)前新能源汽車遇到的難題
目前各地對電動公交車電池組的使用提出保8年的要求，怎么辦?王子冬建議，一是整車企業(yè)要想保證8年使用，電池組合技術(shù)非常關(guān)鍵，也是影響最大的因素。二是公交公司的使用、維護(hù)、充電方法要合理、科學(xué)，如中間補(bǔ)電，淺充淺放，狀態(tài)調(diào)整。三是電池企業(yè)要提高電池健康度分析能力，避免電池突然死亡現(xiàn)象。
電動車補(bǔ)貼退坡后怎么辦?王子冬認(rèn)為，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，如果電動車的補(bǔ)貼減少后，企業(yè)的電動車產(chǎn)品就失去競爭力，說明企業(yè)在車身輕量化技術(shù)、電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)、動力電池組的集成技術(shù)、新能源汽車運(yùn)行的商業(yè)模式上，缺乏手段。因此企業(yè)要利用這兩年的時間，把自己的短板補(bǔ)齊。
王子冬表示，動力電池產(chǎn)能過剩已成定局，企業(yè)需要有清醒的認(rèn)識，關(guān)鍵要解決做出好電池的問題。整車企業(yè)也需要考慮與動力電池生產(chǎn)企業(yè)形成戰(zhàn)略合作關(guān)系。
動力電池成組技術(shù)要重點(diǎn)解決不同車使用問題
王子冬指出，動力電池成組技術(shù)研究的重點(diǎn)是要解決不同新能源汽車的使用問題，特點(diǎn)是在相同的新能源汽車上可能采用不同的組合方案(組合方案不是指電池組的容量和電壓)，在不相同的新能源汽車上可能采用相同的組合方案。這類似于我國的中醫(yī)開藥方，是根據(jù)病人的身體狀況的不同，對癥下藥。
他表示，對電池管理系統(tǒng)認(rèn)識的嚴(yán)重不足和目前業(yè)界一些電池管理系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)的錯誤管理導(dǎo)向，直接或間接的影響了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展已成不爭的事實(shí)。另外，電池管理系統(tǒng)發(fā)展緩慢的一個很重要的原因，是缺少電池廠和整車企業(yè)的支持，研發(fā)電池管理系統(tǒng)，不僅需要電池廠配合整車企業(yè)進(jìn)行臺架試驗(yàn)，而且需要他們幫助完成電池管理系統(tǒng)的長期隨車測試。沒有電池廠和整車企業(yè)的有力配合，電池管理系統(tǒng)無法走向成熟。
對于BMS均衡系統(tǒng)，王子冬表示，企業(yè)可以研究，但是使用要慎重，在能夠判斷電池單體的健康程度的前提下使用才有效。同時，只有實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計，才能解決電動車輕量化難題。他舉例說，對于純電動中巴，電池組布置在車中部是比較合理的，但不能犧牲通過性，需要與車架一體化設(shè)計才能達(dá)到最佳布置效果。而且，熱管理很重要，電池箱不能塞滿。
