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电动汽车动力电池系统设计与制造技术》连载(

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2017-12-21 02:56    浏览次数:     

  qy8千亿国际2012年6月28日,国务院下达关于印发《节能取新能源汽车财产成长规划(2012—2020年)》的通知。这是我国新能源汽车财产成长过程中最主要的一份纲要性文件,将节能取新能源汽车财产提高了国度计谋的高度,对市场、产物、手艺都做出了明白的规划。

  本书的目标,正在于通过系统的工程方式和大量的工程实践,为泛博读者展现Pack产物设想取制制的根基流程和环节手艺,鞭策新能源汽车财产的手艺前进。

  2016年10月26日,受国度制制强国扶植想谋征询委员会、工业和消息化部委托,中国汽车工程学会组织逾500位行业专家历时一年研究编制的《节能取新能源汽车手艺线图》正式发布,本项手艺线图描画了我国汽车财产手艺将来15年成长蓝图,对新能源汽车财产的手艺线做出了愈加细致的规划。

  分析使用仿实阐发和测试验证等手段,达到液冷/液热系统的最优化设想,才能做到-30~50℃的利用温度范畴,以及大倍率和长命命利用。

  【编者按】《电动汽车动力电池系统设想取制制手艺》将于8月份出书,该书是继《电动汽车动力电池系统平安阐发取设想》之后系列丛书的第二本专著,由王芳、等多位专家耗时一年联袂打制,内容涵盖动力电池系统的手艺成长综述、系统设想、布局设想、BMS设想、热办理设想、布局仿实阐发、测试验证,以及出产制制手艺,全方位多角度为读者供给最佳的工程实践参考。本文节选自《电动汽车动力电池系统设想取制制手艺》第一章“电动汽车动力电池系统手艺成长综述”。

  第二个阶段:2014年~2015年。颠末第一个阶段的摸索,焦点手艺有了必然的冲破,产物形态呈现多种多样的场合排场,用户也慢慢的接管了新能源汽车这个新颖事物,最主要的是,因为地方财务补助和处所财务补助的双沉刺激,吸引了浩繁的企业和本钱进入了这个财产,从而形成了2014年和2015年的井喷式成长。

  比力合理的快充要求,是正在15分钟内,充满80%摆布的电量,这要求Pack达到3C以上的充电能力,正在电芯的设想、电毗连设想、热设想、平安设想、以及BMS的能量办理方面,都要做出很是大的手艺冲破。

  Pack手艺的成长,涉及到多学科、多范畴的学问,需要跨学科的手艺融合,需要分析性的、系统性的产物开辟思维,我们不克不及简单的把电化学、电子、电气、机械等做为焦点手艺对待,还要看到Pack产物所涵盖的材料、热互换、电磁兼容等方面的手艺特征。

  分歧的国度,对于新能源汽车的成长有各自的考虑,选择了适合本人的手艺线。我国新能源汽车财产的成长,正在财产方针、市场方针、手艺线等方面都有很是明白的规划,对整个财产的成长起到了很是好的推进感化。这此中有三份比力主要的文件,对动力电池及Pack的手艺线会有很大影响,值得我们关心。

  第三个阶段:2016年~2017年(进行中)。我们把这个阶段叫做窗口期,或者扭捏期,是由于这个阶段是政策逐渐让位于市场的阶段,可是因为对于监管的加强,以及消化前期政策所遗留的额问题需要必然的时间,客不雅上加剧了财产成长的波动,使得行业的成长正在一年傍边会呈现大起大落的环境。

  液冷/液热系统的设想,必需取整车的冷却轮回系统彼此婚配,必需取Pack的布局设想高度集成,必需达到极高的热互换效率。

  2017年3月1日,工业和消息化部、成长委 、科技部以及财务部四部委发布了《推进汽车动力电池财产成长步履方案》,以加速提拔我国汽车动力电池财产成长能力和程度,鞭策新能源汽车财产健康可持续成长。

  要开辟一个能够卸车的Pack产物很容易,要量产一个寿命、不变性、靠得住性、平安性都完全合适汽车级要求的Pack产物,则需要大量的工程实践、理论计较、计较机仿实和测试验证,还需要基于脚够数量的产物进行迭代设想,不竭的优化和完美。

  由于电池包的成本很高,若是做不到取车同寿命,车辆的成本将很是昂扬,用户明显不会情愿为这额外的成本买单。

  450km的分析工况续航里程,曾经完全能够满脚运营市场的需求,达到每天只充一次电的方针,也能够满脚小我用户长途驾驶的需要,接近保守燃油车的满油续航里程。车辆利用温度范畴普遍,能够顺应我国90%以上的河山区域。正在快充形态下,能够做到15分钟充满80%的电量,大大缩短充电时间。整车的整备质量小于1.5吨,百公里能耗正在15度电以下,进一步提拔电动汽车的能量转换效率。

  第一个阶段:2009年~2013年。这个阶段,是手艺、产物、用户、市场的堆集期,这个阶段的特点是焦点手艺、产物形态、用户利用习惯等根基上都是空白,到底该怎样搞,大师都不晓得。可是有一点是毋庸置疑的,就是必然要成长节能取新能源汽车这个财产,这涉及我国能源平安,事关我国汽车财产可否做强,也是我国制制业转型升级的必由之。

  想象一下,我们开着电动汽车出门,正在充电坐需要破费1个小时的时间进行充电,若是碰上充电列队,可能需要破费2个小时,以至更长的时间,没有比这更蹩脚的体验了。家用慢充和充电坐快充相连系,是电动汽车普及的环节要素之一,对于出租、公交、物流等范畴的营运车辆来说,快充的主要性以至要大于续航里程,由于充电的时间是无法载客或载货的,充电时间越长,意味着运营效率越低,丧失越大。

  为了达到上述手艺目标,充实满脚市场对于插电式混动汽车和纯电动汽车的需求,Pack手艺必需正在以下几个方面取得较着的前进。

  我国新能源汽车的成长阶段,从2009年起头算起,到2020年,能够大致划分为4个阶段:

  液冷/液热系统的设想方针是正在-30~50℃温度和4C快充工况下,将电池单体的工做温度节制正在15~45℃、电池单体间的温差节制正在5℃以内。

  第四个阶段:2018年~2020年(预测)。我们把这个阶段称做冲破期,成立新能源汽车财产成长的长效机制,补助政策逐渐退出,手艺和产物取得严沉冲破,新能源汽车的市场化运做机制初步成立,从而一举奠基我国新能源汽车财产正在全球的领先地位。

  电动汽车产物要走入千家万户,正在运营市场和小我市场占领很是主要的地位,必然要正在续航里程、顺应性、利用寿命、购买成本等方面可以或许逃逐以至超越保守的燃油车,这也给电池包的手艺成长带来了更高的挑和。

  按照电芯能量密度300Wh/kg和Pack能量密度260Wh/kg的方针来计较,Pack系统的集成效率要做到85%,而当前乘用车Pack的集成效率遍及正在65%摆布,这意味着集成效率需要大幅度提拔,才能告竣方针。

  冬天能够正在零下20℃,以至零下30℃的低温下工做,炎天能够50℃的地面高温而不趴窝,同时还要承受3~4C的快充,这是电动汽车大范畴推广的需要前提。要满脚这一要求,高换热系数和快速热互换的液冷/液热系统将成为Pack的标配。

  要提高Pack的集成效率,有两个可行的路子,一是优化Pack内部的布局设想,大幅度削减Pack内部的组件数量,将更多的组件和功能集成正在模组和箱体上,从而减轻分量;另一个是采用轻量化的材料,如采用铝型材或复合材料取代高强度钢,采用塑胶件取代金属件等,也能够减轻分量。

  以乘用车为例,若是是小我用户采办,凡是需要达到8年/12万公里的寿命要求,若是用于营运,寿命可能要达到5年/40万公里。

  要达到如斯严酷的寿命要求,除了电芯的轮回寿命和日历寿命要达到方针,还需要电子、电气、机械组件也达到8年以上的利用寿命。除此之外,正在电芯的成组手艺、系统的热办理和能量办理、以及Pack的售后等方面,也都有很是高的要求。

  这三份文件中,取动力电池及Pack相关的2020年手艺目标,如上图所示。要达到上述要求,将来几年正在工程手艺方面需要有比力大的立异。

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