姚振辉:长安新能源汽车研发情况与市场布局

姚振辉:长安新能源汽车研发情况与市场布局

中国电池杂志至中国电池网11月13日讯(武月 杨阳成都报道)于11月13日在成都召开的2014年第二届中国锂电新能源产业国际高峰论坛上,上重庆长安新能源汽车有限公司技术总监姚振辉做了《长安新能源汽车研发情况与市场布局》的专题报告。以下是姚振辉的演讲报告:

姚振辉:各位领导、各位嘉宾和锂电行业的嘉宾们,上午好。我是重庆长安新能源汽车有限公司的姚振辉,主要负责动力电池系统的研发,很荣幸今天能参加锂电行业的盛会。大家也知道,我们是整车企业,不管是做混动、插电式动车和燃料动力车,都是用电气化来解决现在面临的问题。归根到底都离不开电池这个最重要的部件。借此机会,介绍一下我们公司的发展情况以及电池系统技术研发方面的介绍,希望会后能够结合公司的情况,和大家做一个进一步交流。

长安从事新能源汽车的研发是2001年参加863项目开始混合动力的研究开始的,走到今年已经十几年的历程。2008年的时候,为了专注在新能源领域的发展,成立了重庆长安新能源汽车有限公司,推出了纯电动、混合动力在内的多款产品。最新情况是,我们的第二代纯电动产品C206将在明年上市,第三代混合动力上市已经开发上市。重庆长安新能源汽车公司由重庆长安汽车股份公司与重庆市科技风险投资公司共同出资,发展到现在拥有员工400余人,其中技术人员300余人,包括海归专家、兵装特聘专家、重庆市两江学者等为代表的技术研发领军人物。主要业务是新能源动力总成系统集成及匹配,以及关键零部件的研发、制造及销售。我们总部在重庆,在北京有一个分中心。

我们是“5+1”新能源研发能力。“5”是指系统设计能力、仿真分析能力、验证评价能力、提升匹配能力、部件开发能力。“1”是支撑研发的“新能源研发体系”。

系统设计能力主要负责控制系统设计方案的设定,提出子系统的设计需求,包括系统原理图的开发设计。集成匹配,主要和新能源动力系统以及整车的匹配,包括能量管理、扭矩控制等等。零部件开发能力,主要集中在三大电:电池系统集成与控制、控制器开发集成、电机开发集成(和供应商联合开发)。

仿真分析能力,包括性能仿真平台、结构可靠性仿真体系、CFD热流程分析技术。

验证评价能力,具备发改委授予的“国家地方联合工程实验室”,建立了比较完整的实验开发体系。

产品及示范运行情况,目前有四款产业化产品,杰勋HEV是第一代产品,志翔是第二代,第三代是CX30HEV,E30EV是新型产品。已研究的产品,包括奔奔LOVE-EV、奔奔mini-EV等等。零部件产品包括电池控制器、整车控制器,动力电池系统包括镍氢混动动力电池、锂离子混动动力电池,电机刚才说了是跟供应商联合开发的。2009年开始至今,推出多款混动纯电动产品,在20多个城市示范。累计销售2800多辆公务拥车、出租车、私人拥车,混合动力行驶里程超过1.亿公里。单车行驶动力达到17万公里。

我着重介绍一下长安电池系统集成技术的情况。对长安来讲,因为我们是整车企业目前没有计划在短中期介入电池本体的研发制造,目前的长安战略是选择供应商做单体和模组,做电池系统的集成。目前具备的集成能力有五项:热管理设计、模组及总成结构设计、电池管理系统设计及匹配、电池集成验证及评价、电池系统生产制造。

刚才各位专家都提到了,对电池系统来讲热管理是非常重要的,我们从整车需求的角度与电池包需求的角度,通过CFD分析工具,研究电池系统串联、并联、混联等结构形式的热场情况,包括自然散热、强制风冷及强制水冷的热管理方案和热管理策略选择最佳的热均匀管理方式,确定电池箱体热管理结构。温差控制达到5度之内。模组及总成结构设计,做这项工作,我们的想法是基于高能量密度的电芯,在轻量化角度多做工作,包括箱体、模组以及其它零部件,多采用高强度高及各类轻量化复合材料(SMC、铝合金等)综合利用,现在我们也在探索碳纤维材料的应用。包括连接方式的轻量化设计,通过CAE辅助设计保障满足强度刚度和保障安全。电气平台化设计,立足系统原理图,上下电/充电流程,CAN协议及接口定义四个维度形成电池电气系统平台化规则,通过平台化,可以实现各个项目通用,加速开发进程,缩短开发周期。

从整车厂的角度讲,对安全控制是非常重视的,基于机械安全、电气安全、电池安全的多层高压安全控制技术保证电池安全,避免电池在系统热失控、绝缘丧失、机械失效及功能安全失效导致的人身伤害。E30纯电动车成功通过了中国电动汽车的带电第一碰撞实验,我们比国家的标准还要苛刻,举例来说,对于乘用车标准,侧面碰撞主要是保证层面安全,撞击点都比较高,常规的纯电动车汽车电池包放在底盘,所以在做侧面碰撞实验时没有办法考验到电池,因为根本撞不到。实际发生的情况有各种例子,我们增加了侧面的触碰实验,也是能够达到要求,电池安全得到保证的。电池状况(SOC/SOH)精确估算,对电池做出精确理,特别是SOC和SOH的算法上做了很多工作。集成验证是非常重要的工作,我们投入了大量资源,现在具备了6个专业实验室13个实验台,拥有电池相关实验设备43万套,形成了企业内部的动力电池系统开发体系,最近刚做的实验是UL2580,六项安全性实验全部通过。另外有一个中试的电池系统集成生产线,已经通过了TS16949体系认证,具备了年产5000电池的生产能力。这是我们的成果研究,包括发明专利47项、学术成果/检测报告、关键技术形成标准、重庆市高新技术产品等。

接下来是电池系统集成技术研究的方向和考虑点,主要基于四个角度进行电池系统的研发:高安全性、高能量密度、低成本和耐久性(高寿命)。

说到高能量密度,实际上是提升电池系统的能量密度,主要工作是轻量化。为什么要做轻量化?一个是续驶里程的要求,很多消费者要求200公里、250公里。要做到这一点,现有情况下就要多布电池。但是,仅仅靠电池的增加,我们认为这不是合理方式。首先可以对很多电池增加续航里程,但是从能的角度说,增加了电池,车子也重了很多,并不能提升能效。从安全性的角度说,电池增加车重增加很多,底盘可靠性等都会受到影响,所以最好的方式是提高电池能量密度。在整个电池重量不增加的情况下,电池本身能量密度要增加50%。通过分析,70%的贡献来源于电芯的能量密度提升,剩下的在结构包括轻量化方面,可以做到20%至30%左右。从我们的角度说,能做得比较有限,主要工作还是来自于在座的各位和电池行业把电池能量密度提升。第二点是安全性,现在的考虑是不仅仅从电池的单体或者模组考虑,我们是从整车的角度保证电池的安全。虽然大家都说电池通过了挤压,但是不代表在整车高速碰撞的情况下,光靠电池就能达到安全的。另外说到寿命,这是一个很重要的问题,一般之前是十年十万公里的质保,现在是五年十万公里的质保,对整车来讲要求是设计十年的寿命,二十四万公里,现在缺乏一个验证的手段,特别是对混合动力和插电式混合动力,很难通过电池的循环连续到整车下面的里程寿命上。普锐斯推出的时候,为了消除消费者的担心,给出了十年质保的许诺。在推出的时候,能不能达到十年的寿命,不确定。另外一个是成本的问题,我们也评估了,70%左右来自于模组,整车角度为了降低成本,尽量复用模组。还有一个跟成本相关的是使用成本,通过补接往往可以承担电池的费用,但是考虑到电池跑了十几二十万公里需要更换时,如果没有梯次利用方式,消费者很难接受这样的情况,花那么大代价更换电池。

简单说一下公司在新能源上的发展,以纯电驱动为主线,同步发展插电式混合动力和纯电动两大技术平台,深入关键核心零部件,打造经典产品。加强研发能力建设,加大技术合作,突破关键核心技术,稳步推进合资合作,提升产业链能力,形成市场竞争力。

谢谢大家。


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    【责任编辑:赵卓然】
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