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【电池篇】新能源汽车浪潮的背后

2021-03-11 20:38:12·  来源：中国汽研数据中心  
　
当前，我们正身处汽车行业向电动化、共享化、服务创新化的趋势之中，各地新能源汽车市场焕发出巨大的活力。电池作为新能源汽车的核心部件，对于整个新能源汽车发展的重要性不言而喻。从这个意义上说，电池已经成为了制约当前新能源汽车发展的最重要的因素。
当前，我们正身处汽车行业向电动化、共享化、服务创新化的趋势之中，各地新能源汽车市场焕发出巨大的活力。电池作为新能源汽车的核心部件，对于整个新能源汽车发展的重要性不言而喻。从这个意义上说，电池已经成为了制约当前新能源汽车发展的最重要的因素。
 
电池类别

铅酸电池

铅酸电池是最 便宜的电动车电池，也是最早使用在电动车上的电池,铅酸电池可以分为两种： 负责车辆引擎发动点火的电池，以及深循环电池。 汽车蓄电池在设计时会只用其一部分的电力，提供较大的放电电流，以启动引擎，而深循环电池是持续性的提供电池，使电动载具（例如高尔夫球车）运行。

镍氢电池

镍氢电池由镍镉电池改良而来的，其以能吸收氢的金属代替镉。 镍氢电池比碳锌或碱性电池有更大的输出电流，相对地更适合用于高耗电产品，碱性电池在长期不使用后可能会漏出具轻微腐蚀性及有害液体对电池装置造成损害，而锂电池在不适当使用时有机会燃烧或爆炸，相对来说镍氢电池算是比较安全的电池。 部分电动汽车如本田的Honda EV Plus等就采用的是这种类型的电池。

锂离子电池

锂离子 电池的高能量密度以及寿命较长，现在已经成为电动车电池的主流。 早期的锂电池在极低温时无法充放电，因此有些气候下必须配合加热器使用。 新的资料指出： 锂离子电池受热以及快速充电都会使其退化的比一般使用要快，平均而言，电动车电池在服务六年六个月后，储电量仍可维持原来的90%。 
汽车锂电池
 
物理、生物电池

除了现在已经广泛应用在新能源汽车上的一些化学电池,这些年电池技术的发展还出现了物理电池和生物电池。 物理电池的工作原理是利用光、热、物理吸附或核能等物理能量进行发电，比如我们常见的太阳能电池，超级电容器等。 生物电池的原理是利用生物化学反应发电，如酶电池，生物太阳电池等。 这两种电池被普遍认为是未来电池技术发展的新的突破方向。 
 
汽车太阳能电池
酶生物燃料电池汽车
 
电池技术

根据彭博新能源财经（BNEF）2016年2月的研究，电池价格的趋势会让大部分国家没有政府补助的电动车。BNEF预计在2040年，长里程的电动车会低于22,000美元。BNEF预计电池价格在2030年时会低于120美元/kWh，随着新化学技术的使用，之后会降的更低。

充电技术

充电也是新能源汽车电池技术的一个重要方面，各大汽车公司纷纷开始建设服务于自家汽车的充电站,像特斯拉、蔚来等电动车，可以在快速充电站内30分钟将电充到80%。 例如特斯拉Model 3可以在自家充电站充电一小时后行驶584千米。 借助于一些超级充电站,汽车充电的问题得到一定的解决,但是,电池充电技术的突破才是解决汽车充电问题的根本途径。

特斯拉超级充电站
 
电池安全

新能源汽车作为未来取代燃油车的道路交通工具,维护人身安全是头等大事,电池安全便是重中之重。 中国汽研关于锂电池自然起火的安全研究为电池安全提供了一整套的解决方案。

动力锂电池系统开发中的安全设计考虑
为了预防和减少新能源汽车电池引起的燃烧事故,合理的设计流程、安全规范要求是企业必须要具有的。通常国内主流整车企业会运用到“V”字型流程进行整车和零部件开发。
“V”字型流程能帮助我们建立一套更可靠有效的、更具有可操作性的开发过程，保障产品性能质量与安全性。产品开发流程主要分为产品定义、产品开发和产品验证三个阶段。三个阶段的工作从产品定义到整车-系统-零部件目标分解，再从零部件-系统-整车目标逐一验证。
电池系统开发使用“v”字形开发流程
电池安全设计要点
动力锂电池设计涉及到电芯、箱体、电气部件、热管理、电池管理系统（BMS）及系统集成的开发，从安全设计角度分成了四个方面进行归纳：
机械防护安全设计
防止电池包箱体和内部的结构件在各种机械载荷或外部破坏因素作用    下，不会发生重大变化，进而防止电池热失控事故。
电气安全设计
保护产品使用、维护人员的安全避免受到电伤害。
电化学安全
提高电池本身的安全性，对电池进行防护设计，设计电池热管理系      统，为单体电池创造舒适的运用环境，避免单体发生热失控事故。
BMS功能安全
避免BMS系统电子/电气功能异常引发的危害而导致严重人身伤害事    件的风险。
电池安全设计关注多个方向
 
电池管理系统
通常开发人员会在产品生产之前建立模型进行提前仿真测试，实车采集数据被汇集到大数据网络平台，大数据库里内建的管理与分析工具对大数据参数进行整理分析，提取有效的数据信息并结合相关分析模型进行参数校准和模型迭代优化，并进行测试和验证，投入到新项目中去。基于分析结果，软件工程师可以对不同产品软件系统进行优化，并通过OTA进行升级，实现对客户的精准服务，提升整车产品质量安全和用户体验感。
基于大数据的电池管理系统
 
电池故障诊断和预测
中国汽研数据中心在2019年4月建成的重庆市新能源汽车预警监测平台，现已接入17万余实时车辆数据，实现了整车及电池系统的故障诊断、安全预警、企业数据运维管理等服务内容。
数据中心运用数据信息开发数据预处理技术提高数据质量，通过大数据平台收集的电池运行信息、老化衰退信息和早期微弱故障信息，建立多源信息融合的电池运维信息分析体系。数据中心通过建立多源信息融合的多层级电池运维管理体系，保证了电池系统安全、高效运行的性能。
电池故障诊断和预测运维技术
 
电池作为新能源汽车最核心的动力部件，电池技术的进步是新能源汽车发展浪潮背后不可忽视的一环，中国汽研也将密切关注电池技术发展，用自身实力为新能源汽车行业的发展推波助澜。同时，中国汽研搭建的新能源汽车安全预警平台，为企业提供动力电池健康度评价服务，推动企业在电池安全等方面提升技术能力，提高车辆安全性，降低事故风险，推动汽车行业健康发展。
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