陈旸:万向团队将研究更高能量密度的电池

陈旸:万向团队将研究更高能量密度的电池

 2015年5月15日-16日,由中国汽车技术研究中心主办,中汽中心汽车试验研究所、汽车技术情报研究所、常州新能源汽车研究院等合作承办的“2015国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州召开。

本次研讨会以“从产品示范到商业应用”为主题,以纯电驱动和充电系统测试评价为研究对象,重点围绕“整车开发与测试评价”、“关键部件开发与测试评价”、“电池系统集成与测试评价”、“充电系统测试评价”四个技术领域进行深入解析,为电动汽车整车及关键零部件步入市场规模化应用,以及充电基础设施创新升级提供技术指导和借鉴建议。

在本次研讨会上,万向A123系统有限公司副总裁陈旸发表了题为“万向A123纯电驱动用电池评测技术”的主题演讲。在演讲中陈旸介绍了A123和万向A123在电池研发方面的一些经验和体会。而随着EV和PHEV对电源的功率要求可能更加严格,陈旸介绍万向专门有一个基础研究团队在做高密度能量电芯的研究,同样在功率性电池研究方面LTO就是当中的一项技术。未来团队的研究方向就是做更高能量密度的电池或者是硅碳负极的电池,以达到电动车和PHEV对电池能量密度更高的要求。

以下为嘉宾发言实录:

各位领导各位嘉宾大家下午好,首先谢谢给我这样一个机会,今天我介绍A123和万向A123在电池研发方面的一些经验和体会跟大家做一些分享。

A123和万向A123这个名字最近变的大家有点不清楚,所以我给大家介绍一下,A123是国内一家知名的电子研发和生产企业,2013年万向集团收购了A123,所以A123是万向集团的全资子公司,A123的总部现在设在美国,现在公司在全球有1700多名员工,每年产值在2亿多美元。万向A123是A123负责中国及亚泰市场的分支部分,所以和原来万向电池有一点点的区别,所以我想利用这个机会跟大家解释一下。

和我刚才讲的,A123和万向A123是国际比较知名的电池研发企业,所以我们有电池研发能力也有生产的能力,我们在电池研发方面全球有80多名科学家和工程师从事这方面的工作,他们从事工作的范围是在电池、电芯方面的模拟和仿真的工作,用于下一代电池的开发提供一些扶持手段,我们也做材料的研发。

我们电芯有原著型的研发,也有大量的软包电芯用于EVPCEV,也开发小型VDA的硬壳电心,从事也从事电芯工艺的加工等等这方面的技术。

A123的电化学体系被万向集团收购之后,我们重新考量电化学体系应该怎么样满足市场的要求,所以现在技术发展方向是要考虑市场对EVPHEV能量型坚持的要求和12V的要求,所以我们有很宽广的电池化学体系,这里面在EVPHEV我们主要采用三元电芯,在12V的起停方式我们有纳米磷酸盐的技术,在双电源系统我们采用超级纳米磷酸盐的技术,甚至我们正在研发更高工艺的LTO技术,这个是我刚才讲的对EV和PHEV是酸盐,有小的高功率48V的要求。

随着技术的发展,EV和PHEV对电源的功率要求可能更加严格,所以我们专门有一个基础研究团队在做高密度能量电芯的研究,同样在功率性电池研究方面LTO就是当中的一项技术。我们现在炼厂的酸盐电池在160、180的能量密度范围内,下面团队的研究方向就是做更高能量密度的电池或者是硅碳负极的电池,以达到电动车和PHEV对电池能量密度更高的要求。

在产品研发过程中,A123严格遵守APQP的过程,虽然APQP是一个对做车的人来说非常熟悉的概念,但是电池这个行业要真正严格遵守这项过程也不是非常容易,而且严格遵守这个过程对这个行业的健康发展非常重要,因为严格遵守这样的过程可以保证产品开发的质量,可以避免很多不应该出现的问题,在这方面因为A123的员工大部分出自于汽车行业,所以大家对这方面很重要,A123被万向收购之后,万向A123也严格按照美国产品开发的程序来做产品的研发进一步提高产品的质量和可靠性。

为了适应电池研发和生产高速的发展,和中国电动汽车市场高速的发展,我们公司投入了大量的资金,我们最近投入将近880万美元建造实验室,我们计划建三千平方米的实验室,这个实验室在年底1季度投入运行,这个实验室包括电芯的测试、模块的测试。

对A123的产品我们主要有4条明显的产品发展战略,一条是微混系统,微混磷酸铁里面化学体系对锂电池有得天独厚的帮助,所以我们有很多产品在欧洲市场正在生产,同时利用超级磷酸盐开发超级纳米磷酸盐用48V微混系统对这种小的微混系统提供动力的需求。

在高压系统方面,我们主要是用酸盐电池用EV和PHEV,我们把这项工作主要的市场在中国,所以万向A123在这一个市场起了很重要的作用,同时我们另一个战略是商用车、电动商用车和电动大巴和混合动力大巴,最后一个领域是赛车这个领域,赛车这个领域不是赚钱的领域,但是可以把技术推向极致的领域,我们利用这个机会把我们电池研发推向极致。

像我刚才讲的A123和万向A123不仅做电池方面的研究,也做系统集成方面有研究,在系统上我们从系统级的要求到零件级的要求到软件硬件级的要求,在这个基础上一步一步验证,保证产品开发出来的质量,保证系统的可靠性,在产品开发上我们基本是模块开发方式,用标准的模块组成各种不同的PACK,A123原来有A123自己开发的模块它有很多这方面的有点,结构的紧凑性、容易冷却的特性,万向EV原来也有自己的模块,也有自己的特点和优势,下一代模块基本把这两个模块优势整合一起去开发下一代模块系统。

刚才我提到48V,这里面我多说一句,48V系统是当前国际和国内市场非常活跃的微混系统,这套系统优势在于投资可以投的很少,相对EV和PHEV价钱相对低一些,但是对燃油节油率有一定汇报的比例,所以同投入产出比相对吸引人,所以受到国内国际市场上广泛的注意了,欧美市场在这方面很活跃,中国也是一样。

A123和万向A123针对这样的市场开发超级纳米磷酸盐电芯,用这套PACK由于功率高、电阻低所以我们采用被动式的冷却系统,这样系统非常简单造价也很低,这样一套系统基本可以满足现在48VBST在10到12个千瓦的能量回收和瞬间放电的要求。

国内现在也有一些主机厂用我们的电池做他们的项目,在这里我专门准备这个图介绍一下48V电池怎么评价它的耐久性和可靠性。以往我们做电池系统的时候大家可能都很清楚,通常根据ISE的2380、ISO的标准做振动和冲击测试做疲劳性的实验,A123在做这些疲劳性演示的时候,我们通常考虑更复杂给切合实际的做法,比如套系统,48V系统里面是塑料壳,里面是一个电路板,首先让他接受热环境的冲击,然后放在高温箱里面让他老化,然后把两个放在一起变成PACK,然后根据OEM主机厂多年积累下的随机振动和冲击的输入,它每一个振动的输入比如振动1个小时相当于实际开车中的多少个小时,我们设计10年的寿命要做上百次的冲击,做几十次的振动,这样做出来的东西才可以真正反映这套电池在整车应用当中它的可靠性和耐久性,所以在这个项目中我们采用很特殊的实验方法,而且我们也在这个过程当中加了很多加速实验的方法,这样可以把整个疲劳实验的时间缩短。

PACK的测试能力我不再讲了,最后我想强调的一点,做验证测试在产品开发当中是非常重要的环节,但是我们尤其像中国市场产品开发的周期相对都比较短,所以要想适合很快的节奏计算机仿真模拟在产品开发是非常非常重要的验证测试的手段,A123在过去的几年当中开发出很多,从电芯、寿命、性能评价的方法到热管理评价的方法、结构上CAE评价的方法,这些方法对我们产品开发都起了很重要的,产品开发的质量对产品开发周期都起了很重要的作用,非常重要的是A123这些计算机仿真模拟都是经过很多实验的,我们做寿命的实验和仿真,在实验室我们做1年零8个月的实验,相当于车在实际使用中12年的实验,有了这样一套工具就可以为车的设计、先期的设计提供很重要的依据,同时为决策也提供很重要的数据。

最后我想总结一下,万向A123具有多种电化学系统的产品,满足在市场上对不同电池的要求,万向A123在产品开发过程中严格遵循APQP这套过程以保证产品的质量。第三个我们在万向将拥有国际级的测试中心,保证电源系统开发的产品,提供有效的支持。最后计算机仿真技术和科学是这个产品开发过程中很重要的科学验证方法,在保证产品开发质量的前提缩短产品开发的周期,这个是国内市场急需的一项技术,谢谢大家。


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    【责任编辑:赵卓然】
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