電池和集成技術(shù)如何更好適應(yīng)和匹配“四化”進(jìn)步

在中國汽車新“四化”（電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化）提出和發(fā)展的今天，高度溶合特征必然是未來發(fā)展的趨勢。電動(dòng)化的核心技術(shù)和零件，電池和集成技術(shù)如何更好適應(yīng)和匹配“四化”進(jìn)步，不僅需要電芯技術(shù)突破，更需要集成技術(shù)彰顯其特性。俗話說“獨(dú)木不成林”，歪解正看，這些年新能源發(fā)展進(jìn)程中，已經(jīng)充分印證了這一點(diǎn)，哪就是，不可忽視的電池集成技術(shù)。

動(dòng)力電池集成迫切需要?jiǎng)?chuàng)新

“電池作為動(dòng)力源，切莫拖了新四化后腿。”這種告誡不是危言聳聽。電動(dòng)化作為新四化首位，電池不僅僅是電動(dòng)化的核心技術(shù)，更重要的是，還有太多的問題沒有解決好。“***到訪日本，看到了什么讓他面色凝重？差距真這么大？”這是最近媒體高頻率的一句話。盡管說的是燃料電池的事兒，但是，我們的鋰離子電池差距呢！不可否認(rèn)，在電池集成技術(shù)方面，還是有不小差距。從國外電池技術(shù)默默耕耘的這些年，“電芯技術(shù)看日韓，集成技術(shù)看歐美”，這句話不是空穴來風(fēng)。技術(shù)方面，他們借助材料優(yōu)勢、整車集成優(yōu)勢和經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用于動(dòng)力電池研發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)然了，也不可否認(rèn)國內(nèi)水平的長足進(jìn)步。標(biāo)準(zhǔn)的快速跟進(jìn)和完善，就是典型的標(biāo)志。我們的優(yōu)勢還是很明顯的，可以利用擁有的市場拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)化（市場就在我們跟前）；利用政策集中和統(tǒng)一，調(diào)配資源。但是，如何利用好優(yōu)勢和機(jī)會(huì)，快速迎頭趕上，仍然需要加大“創(chuàng)新”力度。

對電池集成的更高要求

1.安全問題

盡管馬斯克在tesla車輛起火后總是抱怨：媒體為什么不關(guān)注傳統(tǒng)燃油車的事故。但我仍然認(rèn)為，用戶是對的，客戶的擔(dān)心也是對的。我們的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，本來就是要解決用戶擔(dān)心的問題，讓事故的比例小了再小。這是我們的責(zé)任。電池的安全問題，一方面從電芯內(nèi)部本質(zhì)突破，另一方面就是從“集成”技術(shù)尋求突破口。目前應(yīng)用最多的監(jiān)控技術(shù)、斷電技術(shù)、熔斷技術(shù)、熱隔離技術(shù)，看來還擋不住tesla的火苗。仍需努力。

摘自5月25日黑科技：“近日瑞士南部提契諾州的高速公路上，一名德國司機(jī)駕駛特斯拉Model S撞上中央隔離帶，隨后車輛翻轉(zhuǎn)并迅速起火，司機(jī)不幸被困在車內(nèi)燒死。瑞士消防部門通過Facebook宣布，起火原因可能是車輛鋰電池在劇烈碰撞之后發(fā)生了“熱失控”。

2.BMS管理技術(shù)

很多時(shí)候， SOC 的估算精度，沒有太大的進(jìn)步。仍然無法準(zhǔn)確捕捉化學(xué)能工作中和靜止?fàn)顟B(tài)的差異，不得不在電池充放電的頭尾留出吸收容量偏差的余量，讓電池成本白白浪費(fèi)5~10%。國外產(chǎn)品，在這方面，做得比較細(xì)致，從leaf下限 SOC 16.35% 工作狀態(tài)標(biāo)定值準(zhǔn)確度可以看出，其背后是血淋淋的成本緊迫感。新四化推動(dòng)下，BMS不僅僅是估算準(zhǔn)確的問題，其管理功能、診斷功能、軟件策略、硬件架構(gòu)和集成化、模塊化，都需要有創(chuàng)新和突破。

3.電池系統(tǒng)輕量化

電池的重量，歷來是飽受詬病的，由來已久，都有些麻木了。感覺都是電芯惹的禍。但從近一段時(shí)間，工作交流或參數(shù)表中，當(dāng)提出能量密度這個(gè)概念的時(shí)候，悄然發(fā)生了改變。不再是cell能量密度放首位了，而是在能量密度前面，重重的加了兩個(gè)字“系統(tǒng)”。有人做過統(tǒng)計(jì)，電動(dòng)汽車重量降低10%，對應(yīng)續(xù)航里程可增加5.5%。在leaf 2018款產(chǎn)品中，同樣有輕量化的痕跡，“減輕了電池外殼的重量，減少了用來固定電池模塊的螺釘?shù)臄?shù)量，并去掉了支架多余的壁厚，而且還減輕了電池模塊的外裝?！?/p>

4.電池集成標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

電池的標(biāo)準(zhǔn)化，是降本最有效的辦法。這個(gè)問題，在國內(nèi)的有些廠家，早早看到了這個(gè)問題，并且已有標(biāo)準(zhǔn)模組產(chǎn)品誕生。但是，市場效益不是太好。究起原因，標(biāo)準(zhǔn)化在發(fā)展的初期，是需要依賴一定平臺生存的。國內(nèi)現(xiàn)狀，就連最基礎(chǔ)的電芯外形，還停留在多樣化形態(tài)。盡管國內(nèi)也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但是執(zhí)行效果并不理想。個(gè)人認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)中太多的外形尺寸，過于兼顧多樣化系統(tǒng)需求，等于沒有標(biāo)準(zhǔn)。反觀VDA單一方形外殼電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)，為什么能獲得眾多電池企業(yè)認(rèn)可？值得深思。電池的標(biāo)準(zhǔn)化，可以有力推動(dòng)電池集成中的模塊化發(fā)展。

模塊化“集成”技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展

1.模組的“新型模塊化”趨勢，橫向“通用性”多平臺應(yīng)用

模塊化這個(gè)概念，并不是新名詞，早在2012年大眾的全新平臺MMB/MQB/MLB中動(dòng)力總成的模塊化多品牌應(yīng)用，就已經(jīng)提出和嘗到甜頭：降低研發(fā)周期和風(fēng)險(xiǎn)，大幅降低車型上的冗余。其實(shí)，本身降低了成本增加了車輛的可靠性和安全性。

在電池模組設(shè)計(jì)方面，大眾采用了同樣的思路：打造電池組模塊化平臺。也就是說，不需要每一款車型都去設(shè)計(jì)模組?！按蟊娖嚰瘓F(tuán)負(fù)責(zé)研發(fā)的董事會(huì)成員諾薩（Heinz-Jakob Neusser）向媒體透露：雖然電池車型號規(guī)格各異，但統(tǒng)一的電池單元可以采用不同的封裝數(shù)量與方式，滿足各類需求。集團(tuán)的目標(biāo)是通過簡化電池單元設(shè)計(jì)降低電池成本66%。”這已經(jīng)是幾年前的事了，我們不去糾結(jié)這個(gè)目標(biāo)是否已達(dá)到，但是，模塊化思路是正確的。

新型模塊化，除了結(jié)構(gòu)角度實(shí)現(xiàn)模塊化，達(dá)到降本、增加可靠性為目的，更重要的是，需要在功能控制方面實(shí)現(xiàn)模塊化。強(qiáng)調(diào)功能的獨(dú)立性、完整性。例如，實(shí)現(xiàn)模塊的終端采集、充放電管理、安全管理、熱功能于一體。狹義的觀點(diǎn)，蓄電池的電子部件除了采集、均衡功能，還需要擁有蓄電池管理模塊BCU的功能。利用互聯(lián)通訊，更有效的監(jiān)管電池安全。

模塊化不僅僅實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、功能的高度統(tǒng)一，同時(shí)，當(dāng)模塊變成“能量塊”概念時(shí)，完全可以根據(jù)整車需求取舍電量大小。如果新四化車輛，配備的是靈活、安全、輕便的能量塊，動(dòng)力源將不再是備受關(guān)注的瓶頸問題。

2、電芯連接技術(shù)革命，打通縱向“遞次利用和回收價(jià)值鏈”

電芯成組的連接，從最初的螺栓連接到現(xiàn)在的焊接工藝，優(yōu)點(diǎn)方面，在穩(wěn)定性、一致性、壽命得到了很大的提升，結(jié)構(gòu)體積也變小了，內(nèi)阻大幅降低，讓電芯功率可以得到最大的釋放。其缺點(diǎn)，是在鋰離子電池特有的梯次利用和回收應(yīng)用環(huán)節(jié)，造成了麻煩，增加了成本。焊接工藝，在生產(chǎn)前端，需要專用的設(shè)備、工裝模具完成；后端的維護(hù)、梯次利用、終端拆解，也非常的不便。目前在遞次利用環(huán)節(jié)，一般拆解到模組就結(jié)束了。遞次利用并不徹底。所以，盡管焊接是現(xiàn)有電芯連接、成組的主要工藝，但是，從價(jià)值鏈條分析，焊接工藝只是單向的工藝，阻礙了鋰離子電池的再利用。

近幾年，有些廠家在嘗試新的連接技術(shù)。這種創(chuàng)新，是值得肯定的。把電芯隨意組合，不僅僅是大大降本的問題，更重要的是促進(jìn)了模組的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。也是符合新四化發(fā)展的思維。

3、模塊的電壓標(biāo)準(zhǔn)化平臺,開辟多用途

新四化發(fā)展趨勢，從共享角度廣義的講，同樣適用于零件層面的需求。我們暢想一下，如果動(dòng)力電池的模塊，同樣適用于將來車輛的48V低壓平臺；同樣可以把乘用車退下來的72V模塊應(yīng)用于低速電動(dòng)車等等，因?yàn)槟K化的獨(dú)立性和標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用范圍會(huì)大大增加。同時(shí)，也便于產(chǎn)品在安全等性能方面的深耕。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池模塊化單元共享，開辟更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

小結(jié)

動(dòng)力電池作為動(dòng)力源，在技術(shù)進(jìn)步認(rèn)知方面，從最初“電芯是全部”，上升到PACK的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)理念。但是，隨著退補(bǔ)的實(shí)施，面對固有的成本壓力、安全可靠性，動(dòng)力電池創(chuàng)新發(fā)展已迫在眉睫。同時(shí)，汽車新四化的提出，需要更好電池與之匹配需求。在電池創(chuàng)新的道路上，方式很多，同樣需要借鑒傳統(tǒng)車發(fā)展的思路；同樣需要拓展新的創(chuàng)新思維。