汽车前沿技术|如何减少EV电池生产周期

电池分析专家Voltaiq公司和PDF Solutions今天在加利福尼亚州圣克拉拉公布了合作关系，这家电池智能先锋企业与该半导体老厂收益提升公司的合作有望大幅提升电动汽车电池工厂的生产速度。

Voltaiq公司的首席执行官兼联合创始人Tal Sholklapper表示，电动汽车电池行业急需帮助来缩短生产开发周期，从立项到投产交付无差别的优质型产品，可能花费4到10年时间。他在接受美国汽车工程学会媒体（SAE Media）采访时说：“汽车电池行业相对落后，有很多人工分析和半经验式的学习才刚开始。”而这一现象导致不能及时发现问题，他提到上述合作关系有可能让电池厂的开发时间减少一半。

“电化学对汽车主机厂而言是一个新课题，这是一个完全不同的大家伙。”他补充说。仅一个电池单元中就有数百万个颗粒，少量有缺陷的颗粒足以导致电池性能受损，甚至发生火灾。

SAE媒体于1月份采访了Shorklapper，当时这家媒体同其他家媒体观看了Voltaiq奋斗史的私家演讲。“围绕电池的复杂性。”他当时说：“就是汽车行业的一些人喜欢把电池看做机械和电气工程师[会]，并且把电池当作电气黑匣子。或者，把电池当作主机厂里的零部件，而电池的不同之处在于，这些是电化学活生生的生物体，需要同步处理它们的机械特性[膨胀和收缩]和电气特性。”

利用现存数据

这就是Voltaiq的企业电池智能（EBI）平台作用，利用构成电动车电池的数十到数百个电池的几千个数据点，在生产过程的任何一点都能获取这些数据，并预测产品未来的性能和运行方式。该公司与物流公司和消费电子等公司合作，看到了在整个电动汽车电池供应链中对这项服务的需求。

他表示，公司在早期阶段研究了特斯拉(Tesla)和苹果(Apple)这两家制造商，它们的电池产量和质量似乎都很稳定。

PDF Solutions的Extensio平台有一些模块，可以分析生产制造、工艺控制、装配和测试操作的数据。PDFS先进解决方案集团的副总裁Michael Yu说，与Voltaiq的合作将加快他们进入电池市场的脚步。“我们拥有4万多个工艺、测试和装配工具，在全球范围内培训了1.5万多名工程师，双方合作助力我们的一流半导体工艺控制方法进入电池制造领域。”

两家公司在最终分析中都采用了人工智能和机器学习技术，Sholklapper表示尽管两家公司的产品现在都可以使用，但最终的目标是将综合数据放在一个单一的仪表板中。他说，虽然过程中的任何时候都少不了数据分析，但在电池生产过程中至关重要。研究发现，最初电池单元充电/放电循环过程中发生的关键化学反应会影响电池的长期能量密度和可靠性。美国能源部科学和技术信息办公室说，这通常需要很多天或几周的时间，特别是在锂离子电池的制造过程中会遇到巨大的瓶颈。

对于他们的共同努力结果，Sholklapper给出了一个惊人的数字：前三大汽车制造商之一最近进行了一项分析，结论是，通过与Voltaiq和PDF Solutions合作，他们可以实现比主机厂手工操作高出2万倍的效率提升。

Voltaiq首席技术官和联合创始人Eli Leland在1月份时曾强调：已经获取电池数据。他解释说：“当我们在2012年创办公司时，它其实就已经存在了。因此每部手机都有其电池性能的记录，从今往后，每辆车的电池管理系统都通过测试实验室保存数据日志，很多客户都在使用我们的软件。他们有丰富的设施，可以同时测试成千上万的电池--每一个都是独立的--所有这些数据都流向文本文件等东西，有时间戳、电流和电压，这些数据在制造线上就已经存在了。制造过程的最后一步叫做形成循环，你在电池上非常严格控制充电和放电循环，这是它第一次产生那种电、化学的心跳。其实这些数据已经存在了，我们意识到只是没人收集，并缺少真正严谨分析数据的步骤。”

去年，该公司发布了Voltaiq数据格式（VDF），这是一个收集标准，有助于顺利开展分析工作。    

分析通常是第三方的工作

与此同时，PDF Solutions是来自制造设备、其他物联网(IOT)设备和测试过程的数据大师，拥有30年的历史，在全球培训了超过15,000名工程师。他们是计量学、测量本身的研究和验证以及数据分析方面的集大成者。Sholklapper说，PDF Solutions已被证明比制造商自己提高产率快50%。

Sholklapper在1月份谈到了为什么和一些最大的垂直行业创建了特定分析的软件市场，这可能是一种铺垫。“我们的客户有谷歌、亚马逊、微软和meta，都是世界上最大的软件公司。他们意识到，垂直领域的特定软件肯定会有市场，你可以看看故障模式和影响分析(FMEA)工具，探索性数据分析(EDA)工具，但没有一家公司自己生产这些工具。”“他们过去也生产电脑，人们也可以依赖数据库，他们有聪明的软件工程师，可以建立自己的数据库。因此特别是在垂直的特定软件领域，最终会拥有价值数十亿美元的软件产业，它已经存在于半导体领域，所以也会有电池领域的产业价值。”

Sholklapper表示，粗略计算一下，电动汽车电池行业将需要大量帮助来建设和增加100到200个电池超级工厂，支持预计2030年让1亿辆电动汽车上路的行业，实现很有挑战性的气候目标。而且该行业也有过因未知质量问题延误生产的经历，他们了解成本损失会有多大。

最近一个案例，由于电池起火，福特公司决定在2月中旬停止生产F-150闪电。该公司表示，问题的解决方案已经找到，生产将于3月13日那周重新启动。即使按照福特2023年5.5万辆的低产量目标，也会有1000多辆卡车无法交付。福特可能自己来消化这些成本。对于一家新势力公司来说，这样的延误可能会危及公司生存。

Shoklapper表示，对于未来的电池质量，好消息是汽车行业现在“想明白了”，正在积极为开发中的和未来的千兆工厂寻求数字化战略合作。他表示，新的合作伙伴关系可扩展，因为Voltaiq的产品主要是软件，而PDF Solutions在工厂实地工作和培训电池工程师使用平台方面经验丰富。