純電動(dòng)客車對動(dòng)力總成需求—電池篇學(xué)習(xí)教案

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1、會(huì)計(jì)學(xué)1純電動(dòng)客車對動(dòng)力純電動(dòng)客車對動(dòng)力(dngl)總成需求總成需求電池電池篇篇第一頁，共29頁。22022-5-1純電動(dòng)客車(kch)性能問題2純電動(dòng)客車成本(chngbn)問題純電動(dòng)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命問題34純電動(dòng)客車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第1頁/共28頁第二頁，共29頁。32022-5-1動(dòng)力電池總體動(dòng)力電池總體(zngt)要求要求回收回收(hushu)(hushu)成本成本(chngbn)(chngbn)安全安全性能性能壽命壽命電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)關(guān)鍵材料關(guān)鍵材料電池設(shè)計(jì)電池設(shè)計(jì) 生產(chǎn)制造生產(chǎn)制造系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成梯次利用梯次利用用戶認(rèn)知：目前存在安全性差、續(xù)駛里程短、充電時(shí)間

2、長、購買成本高等問題。用戶認(rèn)知：目前存在安全性差、續(xù)駛里程短、充電時(shí)間長、購買成本高等問題。第2頁/共28頁第三頁，共29頁。42022-5-1純電動(dòng)(din dn)客車性能問題2純電動(dòng)(din dn)客車成本問題純電動(dòng)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命問題34純電動(dòng)客車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第3頁/共28頁第四頁，共29頁。52022-5-1好的電池是動(dòng)力，是正能量好的電池是動(dòng)力，是正能量(nngling)(nngling)；差的電池是燃燒力，是負(fù)能量；差的電池是燃燒力，是負(fù)能量(nngling)(nngling)。充電充電(chng din)(chng din)過程燃燒過程燃燒自自2011201

3、1年年1 1月至月至20162016年年7 7月全球發(fā)生月全球發(fā)生4949起安全事故，其起安全事故，其中純電動(dòng)客車中純電動(dòng)客車(kch)22(kch)22起，全部為國內(nèi)車型。起，全部為國內(nèi)車型。（綜合網(wǎng)絡(luò)資料、電動(dòng)汽車百人會(huì)）（綜合網(wǎng)絡(luò)資料、電動(dòng)汽車百人會(huì)）純電動(dòng)客車數(shù)量少，但發(fā)生安全事故數(shù)量不少；載客量大，社會(huì)影響巨大。純電動(dòng)客車數(shù)量少，但發(fā)生安全事故數(shù)量不少；載客量大，社會(huì)影響巨大。1.1 任重道遠(yuǎn)任重道遠(yuǎn)靜置自燃靜置自燃行駛過程燃燒行駛過程燃燒 第4頁/共28頁第五頁，共29頁。62022-5-11.2 頂層頂層(dn cn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)安全性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要運(yùn)營、整車、系統(tǒng)及電池綜合安

4、全性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要運(yùn)營、整車、系統(tǒng)及電池綜合(zngh)(zngh)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。電電 芯芯動(dòng)力電池系統(tǒng)動(dòng)力電池系統(tǒng)電氣電氣/ /電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)電池電池管理管理系統(tǒng)系統(tǒng)冷卻冷卻/ /保保溫系統(tǒng)溫系統(tǒng)低壓低壓/ /通信接口通信接口高壓接口高壓接口車輛電氣車輛電氣/電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)車輛高壓系統(tǒng)車輛高壓系統(tǒng)車車輛輛底底盤盤/車車身身車車輛輛冷冷卻卻系系統(tǒng)統(tǒng)外外 部部 環(huán)環(huán) 境境通風(fēng)通風(fēng)安安裝裝第5頁/共28頁第六頁，共29頁。72022-5-11.3 多層舉措多層舉措(jcu)構(gòu)建構(gòu)建(u jin)(u jin)安全控制體系，控制危險(xiǎn)發(fā)生幾率，消除安全控制體系，控制危險(xiǎn)發(fā)生幾率，消除/ /減小

5、事故危害。減小事故危害。絕緣絕緣、接接觸觸防防護(hù)護(hù)失失效效電電擊擊燃燒燃燒爆炸爆炸電電芯芯燃燃燒燒、其、其他可他可燃燃?jí)毫毫_(dá)到達(dá)到一定一定值值危險(xiǎn)？危險(xiǎn)？危害！危害！足夠的絕緣強(qiáng)度和有效的接觸防護(hù)，足夠的絕緣強(qiáng)度和有效的接觸防護(hù)，主動(dòng)危險(xiǎn)干預(yù)，針對絕緣緩慢失效，主動(dòng)危險(xiǎn)干預(yù)，針對絕緣緩慢失效，阻止事故危害發(fā)生，保證安全裕量。阻止事故危害發(fā)生，保證安全裕量。事故一旦發(fā)生，無法中斷或降損。事故一旦發(fā)生，無法中斷或降損。隔絕外部觸發(fā)因素散熱，降低內(nèi)部熱隔絕外部觸發(fā)因素散熱，降低內(nèi)部熱累積速度，內(nèi)部組件的著火點(diǎn)溫度閾累積速度，內(nèi)部組件的著火點(diǎn)溫度閾值足夠高，導(dǎo)火導(dǎo)熱裝置等中斷火災(zāi)值足夠高，導(dǎo)火導(dǎo)熱

6、裝置等中斷火災(zāi)蔓延路徑，阻止連鎖反應(yīng)阻燃材料，蔓延路徑，阻止連鎖反應(yīng)阻燃材料，降低燃燒損害，主動(dòng)檢測與滅火裝置降低燃燒損害，主動(dòng)檢測與滅火裝置。危險(xiǎn)預(yù)控防護(hù)，中斷和降損有效結(jié)合危險(xiǎn)預(yù)控防護(hù)，中斷和降損有效結(jié)合，泄壓裝置，避免爆炸，或降低爆炸，泄壓裝置，避免爆炸，或降低爆炸的強(qiáng)度。的強(qiáng)度。危險(xiǎn)預(yù)控危險(xiǎn)預(yù)控防護(hù)防護(hù)事故危害中斷事故危害中斷及減損及減損第6頁/共28頁第七頁，共29頁。82022-5-11.4 電池安全電池安全(nqun)技術(shù)技術(shù)針對電池安全性問題，開發(fā)陶瓷隔膜針對電池安全性問題，開發(fā)陶瓷隔膜(gm)(gm)，以及具有隔斷作用的添加劑。，以及具有隔斷作用的添加劑。液態(tài)電解液液態(tài)電解液

7、多孔隔膜多孔隔膜干濕法PP、PE三層復(fù)合隔膜其他多孔膜傳統(tǒng)材料傳統(tǒng)材料隔膜隔膜材料材料 電解電解液體系液體系新型材料新型材料無機(jī)陶瓷涂覆聚合物涂覆靜紡纖維布高低溫改善型寬電化學(xué)窗口離子液體功能型電解液功能型電解液改性隔膜改性隔膜未來方向未來方向全固全固態(tài)電態(tài)電解質(zhì)解質(zhì) 各種功能型添加劑，如阻燃、成膜添加劑等 新型快離子導(dǎo)體及鋰鹽 凝膠聚合物電解質(zhì) 復(fù)合聚合物電解質(zhì) 半固態(tài)電解質(zhì)LiPF6型電解液LiClO4型電解液兩者融合兩者融合其他溶質(zhì)類液體第7頁/共28頁第八頁，共29頁。92022-5-1純電動(dòng)客車(kch)性能問題2純電動(dòng)(din dn)客車成本問題純電動(dòng)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命

8、問題34純電動(dòng)客車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第8頁/共28頁第九頁，共29頁。102022-5-12.1 里程里程(lchng)焦慮焦慮除了解決續(xù)駛里程外，還應(yīng)確立除了解決續(xù)駛里程外，還應(yīng)確立(qul)(qul)電池維護(hù)服務(wù)，切實(shí)解決用戶電池維護(hù)服務(wù)，切實(shí)解決用戶關(guān)切。關(guān)切。續(xù)駛里程續(xù)駛里程(lchng)(lchng)短短1整車整車輕量化，大幅降低負(fù)重消耗的電池電量，用于行駛更長的距離輕量化，大幅降低負(fù)重消耗的電池電量，用于行駛更長的距離2電池電池高比能量，大幅度提高電池容量，優(yōu)化系統(tǒng)，提高有效利用的電量高比能量，大幅度提高電池容量，優(yōu)化系統(tǒng)，提高有效利用的電量3充電樁充電樁廣布式，像傳統(tǒng)汽車加油一

9、樣便捷，發(fā)展無線充電技術(shù)廣布式，像傳統(tǒng)汽車加油一樣便捷，發(fā)展無線充電技術(shù)充電時(shí)間長充電時(shí)間長維護(hù)保養(yǎng)問題多維護(hù)保養(yǎng)問題多第9頁/共28頁第十頁，共29頁。112022-5-12.2 低溫低溫(dwn)殺手殺手 低溫時(shí)，電池效率降低，放電(fng din)容量降低，內(nèi)阻增加；長時(shí)間低溫, 可能會(huì)被“凍壞”； 低溫時(shí)，電動(dòng)車?yán)m(xù)駛里程比正常情況降低約30%，使用成本增加約35%45%。綜合綜合(zngh)(zngh)網(wǎng)絡(luò)，（電車之家）網(wǎng)絡(luò)，（電車之家）電池電池“闖關(guān)東闖關(guān)東”，低溫是第一大難題，解決不了低溫，就很難推廣。，低溫是第一大難題，解決不了低溫，就很難推廣。第10頁/共28頁第十一頁，共29

10、頁。122022-5-12.3 輕量化輕量化在保證安全的前提下，動(dòng)力電池與整車輕量化，提升在保證安全的前提下，動(dòng)力電池與整車輕量化，提升(tshng)(tshng)電電能有效利用。能有效利用。來源：德國宇航(yhng)中心據(jù)報(bào)道據(jù)報(bào)道(bodo)，對于純電動(dòng)對于純電動(dòng)車，每降重車，每降重100kg100kg，可以節(jié)，可以節(jié)約電能約電能0.4kWh/km0.4kWh/km。整車輕量化整車輕量化與電動(dòng)化、與電動(dòng)化、智能化協(xié)同發(fā)展智能化協(xié)同發(fā)展。第11頁/共28頁第十二頁，共29頁。132022-5-12.4 輕量化兼顧輕量化兼顧(jing)成本成本輕量化材料、輕量化制造輕量化材料、輕量化制造(zh

11、zo)(zhzo)及零部件，兼顧成本，開發(fā)車身和及零部件，兼顧成本，開發(fā)車身和底盤。底盤。來源來源(liyun)：Design and Manufacturing Challenges of High Strength Steel in Automotive Light Weighting 2013-01-2901 Published 11/27/2013材料材料價(jià)格價(jià)格/kg重量減少（重量減少（vs鋼）鋼）超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼/先先進(jìn)高強(qiáng)度鋼進(jìn)高強(qiáng)度鋼0.8-1.510-20%鋁鋁3-530-50%鎂鎂10-2040-60%碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料40-8060-70%第12頁/共28頁

12、第十三頁，共29頁。142022-5-12.5 高比高比(o b)能量鋰電池能量鋰電池對高比能量對高比能量(nngling)(nngling)鋰離子電池關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，部分核心材料鋰離子電池關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，部分核心材料自主開發(fā)。自主開發(fā)。正極正極(zhngj)材料材料電解液電解液 體系體系隔膜隔膜材料材料負(fù)極負(fù)極材料材料 石墨類材料 鈦酸鋰 硅碳復(fù)合材料 陶瓷隔膜 常規(guī)聚烯烴隔膜 高容量富鋰錳基 LMO;NCM;NCA 寬電化學(xué)窗口型 高低溫改善型關(guān)鍵關(guān)鍵材料材料自主開發(fā)自主開發(fā)設(shè)計(jì)優(yōu)選設(shè)計(jì)優(yōu)選國內(nèi)合作國內(nèi)合作集流體集流體 材料材料 傳統(tǒng)金屬箔片 柔軟型集流體第13頁/共28頁第十四頁，共

13、29頁。152022-5-12.6 快充電池快充電池(dinch)利用現(xiàn)有成熟利用現(xiàn)有成熟(chngsh)(chngsh)材料體系，設(shè)計(jì)開發(fā)具有快充性能的客車用電池。材料體系，設(shè)計(jì)開發(fā)具有快充性能的客車用電池。材料體系建立廠家選擇目標(biāo)確定需求分析材料開發(fā)與優(yōu)選匹配添加劑正負(fù)極隔膜電解液測試分析試驗(yàn)檢測能力相應(yīng)測試標(biāo)準(zhǔn)NYN先進(jìn)材料工藝技術(shù)組合整車需求快充電池鈦酸鋰、鎳氫快充電池鈦酸鋰、鎳氫快充電池(dinch)(dinch)多元負(fù)極快充電池多元負(fù)極快充電池超級(jí)電容器超級(jí)電容器第14頁/共28頁第十五頁，共29頁。162022-5-12.7 純電動(dòng)客車純電動(dòng)客車(kch)電池性能需求電池性能需求

14、充電充電(chng din)時(shí)時(shí)間短間短電耗低電耗低充電充電(chng din)頻頻率低率低快換技術(shù)快換技術(shù)新材料新體系、新技術(shù)新型電池燃料電池、金屬空氣電池等發(fā)展趨勢快充技術(shù)快充技術(shù)充電設(shè)備快充能力電池電池快充快充能力能力單體倍率充電能力電氣件過流能力系統(tǒng)熱管理能力安全問題材料倍率性能要求其它性能的犧牲程度關(guān)鍵材料匹配性生產(chǎn)工藝、成本等設(shè)計(jì)、生產(chǎn)難度電池電池能量能量密度密度續(xù)駛里續(xù)駛里程長程長材料能量密度要求其它性能的犧牲程度關(guān)鍵材料匹配性生產(chǎn)工藝、成本等電池電池輕量化輕量化殼體、電氣件、BMS等輕量化基礎(chǔ)設(shè)施新能源車新能源車用戶需求用戶需求第15頁/共28頁第十六頁，共29頁。172022

15、-5-1純電動(dòng)(din dn)客車性能問題2純電動(dòng)客車成本(chngbn)問題純電動(dòng)(din dn)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命問題34純電動(dòng)客車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第16頁/共28頁第十七頁，共29頁。182022-5-13.1 客車至少客車至少(zhsho)使用使用8年年電池電池(dinch)本身本身使用環(huán)境使用環(huán)境使用工況使用工況維護(hù)保養(yǎng)維護(hù)保養(yǎng)材料、工藝、一致性、材料、工藝、一致性、BMS等等高溫、低溫、高濕、涉水等高溫、低溫、高濕、涉水等過充、過放、充放電倍率等過充、過放、充放電倍率等電芯維護(hù)、系統(tǒng)維護(hù)等電芯維護(hù)、系統(tǒng)維護(hù)等由于電池在使用過程中的衰減，大部分電池很難達(dá)到由于電池在使

16、用過程中的衰減，大部分電池很難達(dá)到8 8年使用壽命。年使用壽命。第17頁/共28頁第十八頁，共29頁。192022-5-13.2 提高提高(t go)壽命策略壽命策略通過整車控制策略、儲(chǔ)能單元及正確使用等減少通過整車控制策略、儲(chǔ)能單元及正確使用等減少(jinsho)(jinsho)電池壽命損傷。電池壽命損傷。整車控制策略整車控制策略儲(chǔ)能儲(chǔ)能(ch nn)(ch nn)單元單元用戶使用指導(dǎo)用戶使用指導(dǎo)+P PH HE EV VE EV Vl 耐低溫電池l 電池保溫/加熱l 超級(jí)電容器l 工作溫度區(qū)間l 電能源管理l 工況識(shí)別l 操作規(guī)程l 維護(hù)保養(yǎng)第18頁/共28頁第十九頁，共29頁。20202

17、2-5-13.3 回收回收(hushu)利用利用通過通過(tnggu)(tnggu)梯次利用及回收延長使用壽命，避免廢棄電池帶來梯次利用及回收延長使用壽命，避免廢棄電池帶來新的問題。新的問題。動(dòng)力電池生產(chǎn)動(dòng)力電池生產(chǎn)(shngchn)純電動(dòng)客車使用純電動(dòng)客車使用梯次利用梯次利用回回 收收p 材料生產(chǎn)p 電芯生產(chǎn)p 模塊生產(chǎn)p 車輛使用情況p 動(dòng)力電池狀態(tài)第三方使用第三方使用提取再利用提取再利用其其它它電池評(píng)估電池評(píng)估第19頁/共28頁第二十頁，共29頁。212022-5-1純電動(dòng)客車性能(xngnng)問題2純電動(dòng)客車成本(chngbn)問題純電動(dòng)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命問題34純電動(dòng)客

18、車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第20頁/共28頁第二十一頁，共29頁。222022-5-1電控電控+ +制造組裝制造組裝 20 2030%30%；電機(jī)；電機(jī)+ +控制器控制器 20 2025%25%；電池系統(tǒng)；電池系統(tǒng)(xtng) (75(xtng) (7585%85%鋰鋰電池電池+15+1525%BMS)3025%BMS)3045%45%。電池成本占比最大。電池成本占比最大。原料價(jià)格上漲，電池成本降低原料價(jià)格上漲，電池成本降低(jingd)(jingd)反映：成本驅(qū)動(dòng)向技術(shù)驅(qū)反映：成本驅(qū)動(dòng)向技術(shù)驅(qū)動(dòng)階段過渡。動(dòng)階段過渡。原材料價(jià)格上漲原材料價(jià)格上漲電池安全成本提高電池安全成本提高p 補(bǔ)貼退坡倒逼電池

19、降價(jià)p 客車安全技術(shù)條件電電池池成成本本電池性能提升電池性能提升 技術(shù)進(jìn)步技術(shù)進(jìn)步第21頁/共28頁第二十二頁，共29頁。232022-5-1純電動(dòng)(din dn)客車性能問題2純電動(dòng)客車(kch)成本問題純電動(dòng)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命問題34純電動(dòng)客車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第22頁/共28頁第二十三頁，共29頁。242022-5-1純電動(dòng)客車應(yīng)采取技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)的全方位開發(fā)純電動(dòng)客車應(yīng)采取技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)的全方位開發(fā)(kif)(kif)策略及策略及誕生流程。誕生流程。策劃策劃(chu)(chu)階段階段概念階段概念階段開發(fā)階段開發(fā)階段推廣階段推廣階段 技術(shù)水平 品質(zhì)控制 技術(shù)積累 穩(wěn)定

20、性 可靠性 維護(hù)性l 帶動(dòng)作用l 輻射作用l 推廣前景 技術(shù)先進(jìn)性 工藝流程 成本控制 功能驗(yàn)證 性能驗(yàn)證 標(biāo)準(zhǔn)化 規(guī)范化l 競爭力分析l 利潤分析l 促進(jìn)企業(yè)發(fā)展 技術(shù)轉(zhuǎn)化 工藝裝備 平臺(tái)建設(shè) 電池選型 產(chǎn)品定義 概念樣車 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范l 政策法規(guī)l 運(yùn)營模式l 組織管理 核心技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 安全可靠 PHEV EV FCEVl 國內(nèi)外市場l 國家發(fā)展需求l 企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略純電動(dòng)客車純電動(dòng)客車產(chǎn)業(yè)層面產(chǎn)業(yè)層面產(chǎn)品層面產(chǎn)品層面技術(shù)層面技術(shù)層面第23頁/共28頁第二十四頁，共29頁。252022-5-1純電動(dòng)客車(kch)性能問題2純電動(dòng)客車成本(chngbn)問題純電動(dòng)客車安全性問題1純電動(dòng)客車壽命

21、問題34純電動(dòng)客車開發(fā)策略5幾點(diǎn)看法6第24頁/共28頁第二十五頁，共29頁。262022-5-1針對新能源車型開發(fā)與之相適應(yīng)的不同針對新能源車型開發(fā)與之相適應(yīng)的不同(b tn)種類的動(dòng)力電池。種類的動(dòng)力電池。6.1 與整車應(yīng)用對應(yīng)與整車應(yīng)用對應(yīng)(duyng)的動(dòng)力電池研發(fā)的動(dòng)力電池研發(fā)通用化、模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)動(dòng)力電池，提高電池選擇性，降低成本。通用化、模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)動(dòng)力電池，提高電池選擇性，降低成本。按車型開發(fā)（按車型開發(fā)（PHEV 、EV）1按運(yùn)行區(qū)域開發(fā)（南方、北方）按運(yùn)行區(qū)域開發(fā)（南方、北方）2按運(yùn)行區(qū)間開發(fā)（借助大數(shù)據(jù)）按運(yùn)行區(qū)間開發(fā)（借助大數(shù)據(jù)）3第25頁/共28頁第二十六頁

22、，共29頁。272022-5-16.2 車企與電池企業(yè)協(xié)作及運(yùn)營車企與電池企業(yè)協(xié)作及運(yùn)營(ynyng)模式模式汽車汽車(qch)(qch)企業(yè)企業(yè)電池企業(yè)電池企業(yè)車企與電池企業(yè)建立可持續(xù)的戰(zhàn)略合作關(guān)系，以市車企與電池企業(yè)建立可持續(xù)的戰(zhàn)略合作關(guān)系，以市場為導(dǎo)向，把動(dòng)力電池作為核心零部件，互惠發(fā)展。場為導(dǎo)向，把動(dòng)力電池作為核心零部件，互惠發(fā)展。電池企業(yè)利用自身的電池技術(shù)優(yōu)勢，與整車企業(yè)提供電池電池企業(yè)利用自身的電池技術(shù)優(yōu)勢，與整車企業(yè)提供電池應(yīng)用和維護(hù)服務(wù)。應(yīng)用和維護(hù)服務(wù)。從電池設(shè)計(jì)初始，建立回收利用產(chǎn)業(yè)鏈，電池價(jià)值最大化，成本最低化。從電池設(shè)計(jì)初始，建立回收利用產(chǎn)業(yè)鏈，電池價(jià)值最大化，成本最低化。創(chuàng)新運(yùn)營模式，推動(dòng)新能源車快速發(fā)展，帶動(dòng)動(dòng)力電池技術(shù)升級(jí)。創(chuàng)新運(yùn)營模式，推動(dòng)新能源車快速發(fā)展，帶動(dòng)動(dòng)力電池技術(shù)升級(jí)。第26頁/共28頁第二十七頁，共29頁。282022-5-1謝謝 謝！謝！第27頁/共28頁第二十八頁，共29頁。292022-5-1感謝您的觀看感謝您的觀看(gunkn)。第28頁/共28頁第二十九頁，共29頁。