11月12日,在2015年第3届中国(武汉)锂电新能源产业国际高峰论坛(ABEC 2015,锂电“达沃斯”)上,深圳市雄韬电源科技股份有限公司EV解决方案事业部副总经理杨波发表了题为《雄韬动力电池开发进展与市场分析》的演讲报告,以下是演讲报告实录

深圳市雄韬电源科技股份有限公司EV解决方案事业部副总经理杨波    

深圳市雄韬电源科技股份有限公司EV解决方案事业部副总经理杨波

  中国电池杂志-中国电池11月12日讯(陈语 湖北武汉直播报道)11月12日,在2015年第3届中国(武汉)锂电新能源产业国际高峰论坛(ABEC 2015,锂电“达沃斯”)上,深圳市雄韬电源科技股份有限公司EV解决方案事业部副总经理杨波发表了题为《雄韬动力电池开发进展与市场分析》的演讲报告,以下是演讲报告实录:

  各位领导、各位嘉宾下午好!我代表雄韬电源把动力电池的一些技术和我这边的一些工作给大家做一个分享和探讨。整个内容包括三个部分,第一是电动汽车的储能系统,第二个是商业模式和商业机会,第三个是循环电源的商业布局。

  我们都知道整个动力电池,它现在整个是电池包,不管奥迪也好,宝马也好,基本上用的都是方形电池为主。从成组方式来说框架是结构进行扎带或者拉板式固定。

  从动力电池包分为三个开发阶段,第一个就是技术对接阶段,第二是系统设计阶段,地三是系统集成测试阶段。

  第一个关于电池包尺寸评估,因为不同的厂家对车辆的行驶距离和它的要求都不太一样,我们会根据不同厂家的车的行驶里程,包括电机的技术参数来做相应电池包的设计。

  整个电池包的尺寸它在很大程度上依赖于整个应用场合,包括电动大巴,包括电动轿车,它的尺寸布置都不太一样。而电池包的尺寸跟安全性需要做相应的热安全、磁场、热场还有机械性能的评估。针对不同车型的要求,价格影响因素也比较关键,我们会根据不同客户的需求,来进行相应的设计,包括安全方面的设计。整个电池热管理也会影响整个电池PEC的尺寸,整车结构是分布式还是集中式,也会影响PEC尺寸。

  第二就是选择不同的材料,从国家的趋势和现在的情况来说,8米以上的车基本都是磷酸铁锂的电池,而物流车、乘用车包括我们的6到8米的车都是用三元,具体使用什么样的电池,需要根据能量密度功率密度和使用寿命,还有整个电池的热场充电特性、成本各方面进行衡量。雄韬主要是铅酸电池为主,现在也在开发芯离子电池、锂离子动力电池和燃料电池。

  我们会根据客户的需求把能量密度、功率密度,根据电芯的理论容量,电芯的燃料密度和PEC的能量进行转换,大家都知道在动力电池成组以后,实际容量可能不到整个容量的90%,我们需要根据客户的电机和他所需要的行驶里程来进行一个设计。

  循环寿命,它取决于放电深度和工作温度,电压和放电电流,电池储能受储存温度影响,对于动力电池来说,整箱的热场分布,包括整个电池包的设计直接影响了整个电池的使用寿命。电池产热一般是发生在充电末端和放电末端,会产生温度的一个飙升。在这样的情况下多时候需要空冷、水冷或者进行液冷。空冷的系数比较低,传统用风扇吹的方式使用非常少了,加上现在车厂基本要求IP67,对于IP67来说风冷的模式基本已经取消。另外一种方式是根据客户的需求,把空调系统和整车的系统接入到箱体里面来,改善箱体里面的内环境。因为动力电池在使用过程中需要进行一个建模和设计,因为电池分为圆柱、软包和方形,建模根据它各方面的性能来优选电池包的方案。

  我们做了相应热安全的测试,模拟它的温升,根据结构不同会有一定的差异,这是我们做的大概的一个热场的变化。

  循环寿命,大家都知道具体电池在循环使用过程中热场会发生变化,这是作为电池包模拟的重要部分。单体电池在用过程中一定要研究它的热辐射,热辐射直接影响到产品的方式和热场的热量处理。

  电芯建模要有效地根据采集的数据进行输出,从而根据温度的变化进行安全设计。电池充电方式分为快充跟慢充,但是不同的充电方式就会带来整个电池包温升的差异,这个差异电池包设计的时候根据客户的需求,然后来进行一个相应的结构设计。

  雄韬的动力电池分为几个部分,第一个是铅酸动力电池,它具有铅酸电池和超级电容的双向优点,不需要额外的电池和电容,并联装置,满足长寿命和低成本的要求。我们现在开发的是锌离子电池,可以做到长循环。雄韬正在开发的燃料电池主要解决成本高、制作过程复杂的障碍,解决燃料电池跟普通的甲醇、乙醇电池在使用过程中对环境的影响。

  因为根据客户的需求和不同厂家的车型的需求,可能根据不同型号它有不同的设计方式,这边只简单列了一下不同电池的一些优点跟缺点,但是对于动力电池来说,不管用五年也好,十年也好,最关键单体电芯,除了电芯以外,本身电池的阻水性能能不能达到五年或者十年。

  这是我们做的大概的集成方案,整个箱体按照IP67的方式设计,箱体根据结构可能是不锈钢、铝合金等多种方式,铝合金一般只用在乘用车的箱顶部分。但是对于拼接部分,强度允许的情况下也是可以使用。抗震结构设计,动力电池70%故障不良都是由于震动,防爆泄压的箱体,如果瞬间出现不良,电池出现不良产生气体怎么快速泄出?这是非常关键的一个设计,现在基本上主流的动力电池厂商对整个动力电池箱体上都有防爆设计。区域能量控制这也是非常重要的,这是保证整箱电池安全至关重要的一个部分,这个需要去做建模设计,进行一个能量的评估。高压系统部分,是大家比较容易忽略的部分,在这里面防电辐设计、滥用多层控制开关等等,都有体现。

  这是我们的成组方式,结构就是高导热性,现在电池导热体系能达到2.5Wka。整个箱体借鉴了A123的固定方式,进行区域化的模块化成组方式。高压部分的话,它基本上保证了整个表面金属的裸露,在高压状态下,如果出现IP失效,有金属灰尘混入,会出现继电器的失效等等。

  这个部分北汽在第一天的演讲已经有他们的一个说明。这是我们现在公司连接的一个方式,现在基本主流的方式都是拼接焊为主,像比亚迪也好,都是拼接焊为主。但是现在溶解焊也成为主导,我们现在采用的是双工艺,一种是对于螺栓型的用的拼接焊,平面用的溶解焊。

  继电器的选型和使用非常关键,很多公司一般会外包其他公司,但是对于继电器来说,选择陶瓷密封还是陶瓷密封对于产品的至关重要。

  这是我刚才说的导热系数的变化,不管空冷也好,水冷也好,还是液冷也好,选用什么样的材料是至关重要的,现在国内做软包的公司会在中间加铝片,它传导性能非常高,三元效率是非常低的。而我们选用的是高导热的材料,保证整个电池温度传导可以快速散开。

  模组的热场能量控制,你整个热场能量的释放,包括均衡怎么去均衡。这个是我们提出的一个全水冷的模块化控制的专利。模组失效模式,当电池出现异常以后,会在周边产生热效应,这是做相应模组热仿真的一个基本评估。

  对于动力电池来说,关于温度采集这块基本上很多公司都会用单点采集。但在整个电池来说,除了在电池温度表面,还有防爆阀等等都有可能会出现热失控,车失控有可能产生局部的热失控,从而导致整体出现不良,所以我们采取多点的热控制。

  模组的失效控制,在箱体设计上有一个防爆机制,当电池爆炸以后,瞬间产生大量的气体,这样让箱体进行一个泄压状态,这是保证整箱电池安全的一个必要步骤。整个BMS,现在跟GPRS绑定,进行远程数据监控。

  整车电池在装上车以后需要进行相应的测试,在此之前需要做相应的一些绝缘测试,功能测试,还有短路、可靠、燃烧、浸水、震动的模拟测试,这是在做产品开发之前必须完成的。箱体要做相应的挤压、针刺和撞击的测试,以保证电池模组在受到相应破坏的时候不影响模组的使用。

  这是我们现在做的一些方案,现在基本上做的是按IP67来进行设计。因为现在动力电池是资金投入大,年限长,投资周期上,资金不安全,扩张较为缓慢的一个行业,怎么解决这个问题?公司现在成立融资租赁的一个公司,跟整车厂和相应的一些公交公司合作,进行直接租赁,分成租赁、转租赁多种方式合作进行。

  雄韬是全球最大的铅酸蓄电池产业之一,主要是做出口的UPS和储能电池为主,成立于1994年,目前在中国的产品是最为齐全的品牌之一,产品广泛应用于全球一百多个国家和地区。

  公司是1994年建立,到2000年成为中国最大的铅酸电池出口商,2007年涉足海外,现在成立了三大生产基地。公司每年是3%以上的销售额投入研发,累计专利100来项,积极参与行业讨论会议。这是我们现在动力电池自动线的模组车间,大家可以了解一下。

  这是我的报告,谢谢大家!

  (以上内容根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)

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