国内主流车厂对动力电池性能的要求和开发流程

今天给大家简单分享一下整车厂对动力电池的性能具体要求到底是什么样的，需要走什么样的开发测试流程。

一.车厂对电池性能的需求

其实对电芯的基本需求包括：能量密度（续航里程），安全，快充，成本，寿命，尺寸兼容。

1.能量密度

根据中国汽车动力电池技术路线图计划，到2020年系统级能量密度要达到250Wh/kg，成本要降到1块钱以下，续航里程达到400km以上，可选择的成熟材料体系着实不多，目前基本上确认使用高Ni三元材料和硅基负极材料或者相应的高电压材料。



国内外的主流电池企业实际的目标如下：



电芯能量密度提升、Pack轻量化与紧凑化设计、系统能量利用效率提升对提升续航里程及降低成本贡献巨大。

2.电芯安全性能

电芯能量密度快速提升对应电芯安全挑战增加，市场急迫需要产品规模化投放。此外还应加强系统安全设计投入，从系统角度通过多层级、多维度设计实现产品集成应用安全。



3.快充特性

综合充电设施及电池技术进步认为:30~45min快充会作为主流技术需求,10-15min快充会局部研究并应用。换电模式主要出现在出租车的运营上，目前水平为3-5min快换。



4.电池成本和尺寸兼容

材料技术进步及规模化、标准化、整车能耗降低、梯次利用促进电池降本。标准化最大限度减少开发成本，同时对梯次利用也是一个很重要的基础。整车企业未来将会定义模组规格（比如VDA或新国标电动汽车用动力蓄电池产品尺寸规格），在模组规格范围内进行布置，有利于跨平台应用，同时便于回收梯次利用。随着整车布置的优化需求，滑板式电池包布置在电池底盘，对于Z向要求越来越高，高度在120mm进一步压缩到100mm，对于电芯的高度91mm优化到80mm。





5.寿命

电池寿命需要做到质保承诺: 10年或16万km，寿命目标:10 年,240,000 km，随着车辆续航里程增加，对电池的循环寿命相应放宽。

二.车厂对动力电池的开发流程

以北汽为例，基于整车的开发总体流程如下：



北汽的整车EVDP流程，每级子系统的开发验证流程要先于母系统，保证产品开发过程的可靠性。以上是基于电池系统与电芯同步开发情况下定义的开发流程。根据实际开发情况，会优先选择成熟度高的电芯产品。



上汽集团共把它分为四个阶段：预筛选-电池确认和评估-单体确认和评估-系统验证。各个阶段都有严格的测试流程和控制。

1.电芯类型的选择

电芯从正负极材料的角度来看目前有NCM（111，523，622，811），LCO，LFP,LMO，LTO等。车企要从能量密度，功率特性，循环寿命和安全性的维度进行筛选。另外从电池封装形状上又可分为圆柱，软包（叠片和卷绕），方形（叠片，卷绕，并联卷绕）。各个类型的电芯主要特点总结如下：





2.电池测试评价体系

三横四纵评价体系。三横:以电芯为核心的关键零部件、电池模组、电池系统三大产品维度，根据不同开发阶段开展不同的测试评价; 四纵:认可试验、标定试验、拓研试验、虚拟验证四大试验类型，验证项目近158项，其中系统热安全、电安全及机械安全33项。其中热安全又包括11子项，29分项; 电气安全包括15子项，33分项; 机械安全包括17子项，35分项。

3.认可实验

五步四级电芯管理办法，包括技术状态管理、工艺、材料信息建档管理。





对电芯从外特性到内部材料、工艺进行分级开发管理，实现从应用的技术可行性向产品的批量可行性进行评估管理。



4.标定实验

这是对整车动力性，经济性，环境适应性，耐久性，热平衡，SOC算法验证的过程。



5.拓研实验验证

电池全生命周期性能评价
整车高水位涉水
高湿环境下的电气安全距离研究
高空跌落试验
持续火烧试验
动力电池系统剖切试验
6.虚拟仿真验证

在产品开发阶段虚拟验证共计进行两类(结构、热)两级(模组级、系统级)40项仿真分析。



狼来了？看外资如何开始布局中国动力电池市场
徐少说
中国作为全球最大的新能源汽车市场，2017年产销突破70万辆，保有量已突破180万辆，连续三年成为全球最大的新能源汽车生产和消费国，受新能源汽车产销拉动，2017年动力电池装机量达到36Gwh。行业的迅猛发展也吸引了大量外资企业进入，动力电池方面，自2013年以来，三星SDI、LG化学、韩国SK、日本松下等纷纷开始在中国建厂，但很快，外资动力电池企业在中国遇冷。其主要原因是外资电池在国内装车是拿不到国家补贴，这对其销售带来很大压力，这导致外资电池企业始终被排除在主流市场之外。

随着时间的推进，新能源补贴也开始逐步退坡，并且在2020年取消补贴，目前时间也剩下2年半左右的时间。今天我们就来盘点下各家外资企业，包括主机厂及电池厂商，在国内对于动力电池的布局动作。

宝马

2017年9月，华晨宝马发布公告，在沈阳发动机厂内新建厂房，形成3.3万套动力电池组的生产能力，为新能源汽车配套。高能量电池组包括电池模块，产品为G38高能量电池组，总投资3.2亿，计划2018年1月投产（目前可能延后，但18年还是会投产）。此次宝马在华建设电池中心选择中国本土的供应商仍是“宁德时代”。

戴姆勒

2017年7月5日，戴姆勒与北汽签署了新的框架协议，双方将共同投资50亿元在北京奔驰建立纯电动车生产基地及动力电池工厂（主要为电池包Pack），生产梅赛德斯-奔驰品牌的纯电动车产品。在此基础上，同时开展动力电池的本土生产和研发，并采用国产电芯，最终于2020年在北京奔驰投产纯电动车型。

通用

2016年8月25日，通用正式宣布，今后将投资17.2亿元人民币在上海金桥建设一座锂电池组装厂，目前该工厂已经建成并投入使用。据悉，该工厂是通用汽车全球第二家及北美之外第一家电池装配中心，这个工厂与通用全球同步生产新能源车动力电池组，以实现上汽通用新能源车型核心部件电池系统的国产化。供应商以前是来自LG化学和日立，但受制于国内新能源补贴政策，目前电芯正在更换为国内供应商。



大众

大众将在华建造动力电池工厂的消息是从2017年9月份的法兰克福车展中传出来的，目前为止大众官方尚未宣布具体规划和合作对象。原计划于2018年在中国投产的大众高尔夫电动版 e-Golf ，将会采用宁德时代的电池单体。此次大众自建动力电池工厂挑选供应商时，不知会否优先考虑宁德时代。

特斯拉

2018年5月3日，特斯拉公布了今年一季度的财报，在财报电话会议上，埃隆•特斯拉CEO马斯克表示：“可能在下个季度，我们就将公布有关特斯拉中国超级工厂的信息，最迟也不会晚于今年第四季度。”这是在上个月中国政府颁布新规定允许外国新能源汽车制造商在中国全资建设工厂之后，特斯拉关于在中国建厂的首次表态。

日本松下

今年3月松下位于中国大连打造的“新能源专用方形锂电池工厂”已经正式开始生产供货。这家电池巨头在去年推出了全新的电池制造设备，并宣布将在大连工厂部署，为中国新能源汽车提供产品。同时，松下也在考虑推进对于中国工厂的投资力度，据说松下已经在考虑在中国生产特斯拉电池的可能性。



SK电池

今年5月，SK Innovation将旗下SK电池中国控股公司更名为了“SK蓝龙能源”，并投入了864亿韩元用于在中国建立电池材料生产合资企业。

LG化学

2015年10月已经竣工，2016年已经量产，公司计划将汽车动力电池的产能，从2016年满足全球5万辆电动汽车，增加到2020年满足20万辆电动汽车，即增长到原来4倍。



三星SDI

2015年9月开始运营投产，全名三星环新（西安）动力电池有限公司，年产4万台动力电池规模



综合以上高端汽车品牌及日韩系电池厂家的动作，车企更倾向于投资建设Pack工厂，电芯采用外购；日韩电池厂在华已建的工厂规模不算太大，更多产品供应到海外市场，但考虑到补贴正式取消在2020年，因此其扩建的动作已建很明细，只是细节还未公布。近日也有消息称，一些中国汽车制造商正在与日韩电池企业洽谈，计划在2019年之后的新车型中重新采用对方的电池产品，也由此日韩电池厂商正加大在中国工厂的投资力度。

国内电池产能已经过剩，外资又开始加大动力电池投入，笔者感觉一阵凉意渐浓，真的是“狼来了”。