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陈平:北汽新能源电动车的电池系统开发及产业化推进

日期:2016-05-25    来源:中国电池网

国际充换电网

2016
05/25
09:18
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关键词: 北汽新能源 动力电池技术 电动车电池

陈平:各位嘉宾下午好,非常感谢主办方给我这个机会来跟大家分享一下北汽新能源在电池系统开发上的一些做法和我们的一些规划。

我们的演讲分为三部分:

1、介绍一下我们北汽新能源汽车产业化的现状以及我们的一些技术规划;

2、讲一下公司电池系统开发的情况;

3、我们对电动汽车电池的技术发展方向的一些看法。

1、介绍一下我们北汽新能源汽车这个公司,我们是北汽下面的一个二级子公司,专注于纯电动汽车的研发与制造的这么一个企业,承担了北汽集团在新能源汽车板块从研发一直到销售所有的环节。

成立于2009年,到今年3月21号我们公司累计销售的纯电动汽车已经突破了3万台,在纯电动汽车这个领域排名是全国第一位(自主品牌)。

在市场上,因为我们的产品也推广到了全国18个省、直辖市,实现了市场的突破与领先。其实值得我们骄傲的是,在所有的销量里面,很大一部分,70%左右是私人领域的(购买)。

电动车大家也知道,前面更多的还是靠公务、补贴这种情况,但是令我们比较自豪的是,我们私人的用户是70%以上。

从产品来看,经过这几年的努力,从2011年开始,我们的E15上市以来到现在为止已经销售了10多种产品,形成了纯电动汽车的一个产品群,并且,从现在开始我们也会持续推出高性能、高竞争力的全新车型。

在技术方面,我们最早的E150、E1500这个系列,在去年中国汽车工业科学技术评奖中获得了一等奖,是唯一获奖的新能源汽车的车型。

在研发方面,我们建立了以用户为核心,形成了新能源汽车特色的整体开发流程。在这里举了一个例子,是我们整个控制系统的开发,是采取了微流程的开发方式。

在技术领域里面,我们定了6个技术领域,这里面有传统的,三电的核心技术,就是电池、电机以及电控。另外还有三个新的领域,就是轻量化、智能化、网联化。到现在为止,就在去年,我们公司就投入了4.5亿元的研发经费。目前,这个研发技术人已经超过了600人。这几年累计的专利已经达到了600多项。

面向“十三五”后面的规划,我们制定了一个“5615”的发展规划,年产销量达到了50万凉,年营业收入达到600亿元,市值得达到10000亿元,实现实施5大核心举措,品质增长、创新发展、服务转型、互联网+、开放合作。

技术战略,1、2、4、12,坚持一条纯电驱动技术路线,掌握3大核心技术,打造3大新兴优势,具备400公里续航能力,12是企业产品平均能耗百公里低于12KWh。

这个是研发布局,打造世界级的新能源汽车创新中心,总部当时是在我们的北京,同时在美国硅谷、底特律、在德国、西班牙巴塞罗那、日本的东京建立了研发中心,根据各地的优势也给几个研发中心赋予了它在产品开发、技术积累上的定位。

另外在北京,我们的全球研发中心这一块我们按照我们新的9个技术领域,重新打造我们整个的新的研发中心,使我们的技术研发向“高精尖”方向去发展。

在产品规划方面,我们将继续提升我们的性能,实现全面的产品领先。到2020年为止,我们计划推出新车型15款,覆盖轿车、SUV、MPV三大品类,打造轻量化全新纯电动车。

2、这是重点,我们北汽新能源在电池系统这个部件上一些开发的现状。

应该说电动车开发的目标是很明确的,就是围绕着客户需求来不断提升我们电动车这种产品的性能,这些性能包括动力性、智能安全等等性能。这一块我们举了一个例子,从目前最早开发的E150这个产品,一直到EV200这个产品,这个不是最新的,但是是前年底上市的。

举一个例子从E150到EV200性能的提高,大家也可以看到最高车速、动力性、续时里程都有明显的提高,在电池的电量功率、电池的电量、驱动的功率和扭矩方面也有一个明显的提高。这说明我们在电池的开发方面还是以产品性能为目标,这个是不会变的。

我们认为这个动力电池在当前是决定电动车性能的一个非常关键的因素。

这一块我们也把我们自己的产品进行了一个分析,从乘用车到商用车,乘用车里面的私人用户到公务用户进行了一个分析,虽然侧重点不同,但是总结出来无非是对动力性、安全、充电时间等等这方面的需求是非常明显的。如果说再往下看一步,落到电池这个零部件上,对电池的要求是非常明确的。

首先,寿命问题,我们要求要有10年以上的电池寿命,另外是安全性,这里面有抗压、耐热等等,也包括成本问题。具体体现到性能指标上就保证充电的时间、使用环境、温度、范围都有一个明确的需求。

另外,我们也分析了,在产品上用到的不同体系的电池在性能方面的特点,特别体现到客户比较敏感的电动车的性能和特点上。目前有四种,锰酸锂、磷酸铁锂、三元NCM和三元NCA。磷酸铁锂寿命、安全成本等方面具有一定优势,三元材料的容量优势更加明显,具备大幅提升续驶里程的潜力。

我们说到了北汽新能源在电池开发方面的一些做法,跟我们密切合作的供应商这几年也是在不断地开展电池性能提升的这种工作。

现在我们主流的有一款新兴的三元NCM的42氨时的电池是我们最早的产品,跟我们最早用的磷酸铁锂的电池相比,大家也可以看到,它整个的性能也在不断的提高,成本应该是处在一个下降的趋势,这个是经过这几年,我们也是在不断的从材料以及它的整体设计上来提升我们的电池性能,从而起到降低成本的作用。

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除了刚才说的能源密度以外,电池的使用环境,特别是对低温使用的需求,我们公司也是在这些年来持续开展了这种热管理方面的研发设计。比如说在电池包里面,我们在电池模块上采取了电池组加热的方案,同时采取了在零下20度以下,我们会采取加热与充电同步进行的控制策略,改善我们低温环境的效果是非常明显的。同时,我们采用保温设计或者是液冷热管理的措施,也进行了电池系统的加热,这个效果也是很明显的。

安全方面,这个是最基本的要求,我们也是不断的通过设计来优化、提升我们电池的安全性能。在这里面我们从电池的材料、电芯、模组以及到系统,在我们的设计里面,应该说材料的选型一直到整个系统的设计,都在不断的考虑电池的安全,通过这种层层的安全设计来保证我们在电动车上电池系统的安全。

成本问题,我们认为这几年来也在不断的降低,我们认为在近期,三元材料的这种锂电池是短期以内的这种最理想的选择。这块我们有一个对电芯价格的判断趋势,我们人为到2020年,这块磷酸铁锂的电池会到9毛钱每瓦时,三元会到0.6毛钱每瓦时,这是我们认为的一个趋势。在这一块可以看到三元材料的下降要超过磷酸铁锂电池。

在电池成本不断下降的驱使下,再考虑整车续时里程,我们认为电动车的续时里程达到250公里以上是一个比较理想的选择。当然这一块也是需要用三元材料的电池的。

核心技术方面我们有一个1、2、3、4战略,在保证我们在电池领域的领先,一个是核心能力,就是对电芯性能的把控,虽然我们现在没有生产制造电芯,但是我们在使用这个电芯,我们必须对电芯的性能把握的非常清楚,这里面有一系列的实验方法、标准等等。

另外,在这个研发方面的一个方向是什么?一个是电芯、模组,包括电池包的这种标准化和平台化,这个对我们提高产品性能和降低成本是非常关键的一个点。

另外,在整个电池包的设计上,我们会有三个核心技术,一个是模组设计技术,另外是BMS电池的控制技术,还有电池包的集成技术,包括热管理和安全的设计等等。达到目标应该说是四个产品的优势,安全性高、成本低、性能优越以及回收便利。

3、对电动汽车电池技术发展趋势的一个研判。

首先电动汽车将向更轻、更快、更远、更智能的方向去发展,这就是轻量化,更快是动力性,我们同样也在一直不断的提高,更远说的是关键指标,续时里程,更智能肯定就是现在的智能化的趋势,需要搭载到产品上来。

在这几个趋势下我们也把我们国内电池的技术与国外先进的电池企业的水平进行了一个比较,我们认为,差距还是不小的,尤其是在本身产品上,这个产品质量,特别是一致性上,包括技术水平,对这种高性能的三元材料专利的掌控上,还是有很大差距的。

另外,在成本方面,跟韩国的这种三星、LG这种企业比起来,我们是不占优势的,如果他们来国内建厂生产的话,还会受到很大的挑战。

对电池关键指标有这么一个预测,能量密度从现在的160到220,我们认为会向着250、300这个水平去发展,循环寿命是在2500次以内,以后肯定是在2500次以上,后面的固态电池的这种体系,我们认为这个安全性更高的电池也会投向使用。现在整个电池系统的成本认为是在2.5元到2元这个水平,今后我认为应该会到1.5元到1元左右。

对电池材料的研判,我们认为会按照三个阶段进行发展,2020年以前仍然会以三元材料、石墨体系为主,从2020到2030年这个阶段,我们认为是以富锂状氧化物、硅基为主。

这个是一个低温环境的使用下,我们认为会通过单体电池的改良设计进行低温性能的提升,这也会成为一个技术上的趋势。在这里面包括正负极材料的改进、电池工艺的改进。另外,我们也注意到现在有一种全新的研究的一个成果叫全气候电池,通过改良结构能够增加这种瞬间的加热冷却的这种装置,能够提升动力电池的低温性能。我们也注意到这个技术也可能会成为今后的一个发展方向。

另外,在安全方面,同样也是通过这种新材料和新设计来改善电池的安全性能,比如说,这种阻燃、耐高温材料的使用、电池隔离技术,发现危险的地方马上隔离开,包括电池的热失控的预警技术也会大量的投入使用。在前燃技术(前期燃烧)领域方面,我们也看到了过热的自动断电技术的电池,我们认为也可能是今后的一个方向。

在整个产业方面,我们认为电池的全生命周期的设计对未来电池整个的设计会产生影响,未来将形成从原材料一直到动力电池,以及到回收,整个循环使用的产业链,从这个产业链整体来考虑成本最低、性能最优的这种电池的设计方案,我们认为这个可能是今后电池设计方面一个新的市场。

我们认为应该加强电池材料的研发,包括在安全角度的新材料,包括这种新兴的电池体系,加强电池材料的研发。

2、在电池尺寸的标准设计方面,我们应该更关注,这里面包括了电芯、模组另外电池的整个产业应该进行深度的整合,包括后面说到的不断回收来看,要通过整合来把我们这个产业的成本降低。

谢谢大家!我要说的就这些。

提问:您提到了一般的电池组可以帮助减少电池的成本,你们有没有就这个话题已经进行过一些实际的生产?比如说在汽车的生产当中用标准化的一些方式去降低它的成本?

主持人:你刚才说的标准的模块能够降低成本,现在有没有开始制定相关的标准,或者是整车企业开始考虑设计标准的模块?

陈平:其他的企业我们还不是很清楚,其实我们自己也在做这方面的规划,首先从电芯上来看,包括VDA的体系,我们现在自己在考虑,但是还没有跟其他的企业联合。这是现在的现状。

提问:您好,陈总,我想请教一个问题,北汽新能源在纯电动车的规划上,对于电池类型的选择,是倾向于以后用方型电芯还是圆柱的?圆柱也有新的尺寸,比如说特斯拉将来也会使用,方型的也有VDN尺寸的,在这个选择上北汽将来有什么样的规划?

陈平:我们也在不断研讨关于电池的几种形式的选型上。可能不同的车型会有不同的需求,我们目前考虑的,总体来看,应该说方型的电池我们认为应该是我们今后一个主流的方向。当然了,有一些产品,比如说需要高续时里程的也可能会用到圆柱形,或者是说基于其他的考量,从产业发展的考量,从整个产业合作的考量也可能会用到其它的形式的电池。总体来说我们认为方型电池可能会是一个比较好的选择。

提问:陈总您好!有一个简单的问题,我刚看到我们北汽新能源开发的这个EV200的这个车,它里面是装了大概30度电多一点。这个30度电是怎么保证它能跑到200公里以上的?是车的轻量化的原因还是什么?

一般理论上来讲,1度电大概能跑5到6公里那样子。

陈平:因为轻量化,能耗这个东西是一个车的综合指标,也不见得说只是电池好就可以了,它需要有一个整车的设计,包括重量、各个方向的阻力,包括里面内部各单元的效率,它是一个综合的表现。

这个产品我们用了30度左右的电,你可以算一下,它的百公里能耗是多少,大概是15左右,这个是A0级车,我们把它的重量尽量降低,阻力尽量降低,效率提高,是可以达到这个水平的。

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