动力锂电池技术路线

动力锂电池技术路线（精选8篇）

动力锂电池技术路线 篇1

各位业界的专家、同仁大家上午好，非常感谢咱们大家这么早来参加这个论坛。我是来自杭州捷能科技有限公司的陈敏，我今天跟大家一起分享交流的内容是关于动力电车系统的电连接技术路线，讨论这个题目比较大，但是我会在后面缩小一点。我今天的一个方向内容主要分为四个部分，上面三个部分是技术相关的，最后一个部分大概介绍一下我们公司的情况，我们直接进入正题。

我们来看看动力电池系统电连接的概念，什么是动力电池电连接，包含了哪些内容，在设计的时候需要关注哪些？从广义上来讲，电连接不是一个新东西，只是前面加了一个前缀，所以它就变成了一个看起来比较专业的东西。电连接从广义上来讲是电器产品中所有电器回路的集合。从狭义来讲，是指产品内部不同导体连接起来的连接方式；在动力电池系统中，从广义上来讲包含的内容比较多，今天介绍的话，我会讨论比较多是狭义上的这一块。

在设计的时候我们关注哪些地方？既然是电连接，肯定对过电流能力是一个基本的要求，而电连接是动力电池系统中很重要的一环，需要高安全、高可靠性的，所以我们对它的可靠性和安全性是比较关注的；我们再来看一下电连接在动力电池系统有什么样的定位，这页PPT借鉴了一位老领导的图片。电连接在动力电池系统中有一个什么样的地位？我们要做一个安全、可靠、耐用的动力电池系统，其中一块就是硬件基础，硬件基础是我们设计出来的，首先我们要有一个健壮体魄，要有一个长寿基因，还有一个智慧的大脑。在前面的成组中，电连接在健壮的体魄里面发挥的作用相当于一个人体的神经网络和血管网络的作用，这是一个非常重要的部件。这是从技术层面来讲，我们所说的重要性没有必要用一些事故多危险来说明；我们说一些高兴，一个是技术层面很重要。还有一个从成本层面的占比，电连接在动力系统中，从设计端、工艺端、设备投入端成本占比很大。物料成本将近占了50%，当然我们把电芯除外；从工艺难度和节拍来讲，电连接占比非常高，将近占到50%，而在设备投入是一个非常大的一块。如果是动力电池企业或者PACK企业做这一快，优先要做的就是电连接关键工位，在设备投入占了80%。咱们刚才讲了电连接在动力电池系统的重要性，再来看看它的表现形式是什么样？表现在哪些地方？它其实贯穿了PACK中非常多内容，以多箱PACK系统来看，在PACK层级，有高压和低压，还有一些电器件。在高压箱的层级就更多，这块涉及到一个安规，电气件的选型等。所以在整个系统中它是无处不在，是一种很关键的连接方式。单个电箱的系统呢？相对来说比多箱系统简单一点点，但是也是比较多的内容，它有两条路线-高压连接和低压连接；，有模组级别、模组和模组之间、模组和系统之间。

我们刚才讲了动力电池系统电连接的表示形式，我今天主要介绍电连接的概念和技术路线；在设计的时候第一要满足过流能力，第二怎么做到安全、可靠。当然涉及到安全可靠的就比较多，我就不一一介绍。介绍下狭义上的电连接设计安全要素，我们知道在电连接设计的时候，在做安全可靠性设计时，一个很关注的就是怎么去保护电池，在电连接位置我们怎么去做到保护电池，因为电连接之后是要连接可靠，同时它是一些机械连接，在装配的过程中很可能对一些器件产生损害，在这个过程中我们要怎么保护电池，是一个很重要的点。举个例子，大家可以看一下，这是一个方型模组输出的设计方案，两种设计其实单纯从过流来讲都可以满足，但是从安全性、可靠性来讲是有区别的。就前面来讲，前面这个对电芯受伤的损害较小，后面一个比较大。这是安全的一些设计要素

今天主要介绍狭义上，广义上我只是大概介绍一下，在看看部件的设计，我们设计Busbar，如果在座有比较多做PACK的话比较了解，在做Busbar设计的时候，首要一个关键的因素就是过流能力，我们怎么去判断？它很重要的一个点就是温升，如果我们单纯是说宽多少，厚多少一层，截面积多少，再查一个表，一个电流值出来了，这是比较简单的一种方式。实际在运用的过程中不是单独存在的问题，这是在设计过程中需要关注的。

当然，我们刚才说的机械方面可靠性、安全性我们在设计的时候怎么去避免对薄弱结构的损害，在Busbar的设计时候就需要考虑这些东西，还有一些我们的焊接区域。其实焊接区域很重要，我们可以看到这张图，电流密度跟磁场很类似，我们连接的部位在哪个地方，这也是比较有讲究的地方。再有就是零件级，我们对高低压线束有什么要求？在选型过程中，导体的过流有相应的依据可寻，这相对来说简单些，另外温度对过流能力是有很大影响的。在温度不同的时候，有一个降额的因素在里面。我们在制造里面，对加工过程有一些加工的要求，例如：压接的方式和可接受度。

动力电池系统的里面高低压连接器也有一些要求，其实在座也有很多上下游的企业，我们对低压有了一些要求，我们对高压也有比较多的要求。因为这一块高压、低压连接器做得还是成熟，我们关注点当然有一些安全性，从机械方面的结构，例如：二次锁紧结构等，但这些都已经做得比较成熟，我们主要关注还是连接器温升情况。其实这个判定点，温升多少合适？这是大家比较关注的点，当然这是有相应的标准，现在一些测试报告上面基本体现比较多就是一个范围值。

还有一个就是在高压箱层级，对电气选型是一个比较关键的部位，我们怎么去选型？我们布置的时候有一些合理的布置，当然在我们的两本书里面有相应的介绍，我在这里就不讲得比较详细。

从上面来讲，我们主要是讲动力电池系统，电连接的一些组成，动力电池里面有哪些内容，这都讲得比较广泛。下面讲动力电池系统电连接路线，我们看一个发展趋势，从2007年第一辆商用的尼桑开始，到现在正好10年，它的发展趋势很明显，咱们可以看一下，在电芯层级就是材料更新比较快，但是从连接方式和组成方式还是比较接近的，当然也有一些发展，比如多极卷绕。PACK其实曾经也是，原来的连接方式可能是快插，锁螺栓等，现在也是类似的；而一些跨界技术的应用，主要集中在模组这个层级以前，咱们看到的一些技术基本都是拧螺栓（我们对焊接技术和一些拧螺栓快拆技术的分析，在下面会有一个实例）。现在比较多的是一些高安全性，低内阻的焊接连接方式应用比较多，它的一些形式和连接方式发展得比较快，这是在头几年的。其实现在咱们来看，原来都是高压连接发展比较快，其实在今年、去年这两年，在低压连接这一块，现在的发展趋势也是非常快的，今天我就没有具体地讲这一块，新型的低压连接方式可能对后面的成组方式会产生很大的影响。

我们刚才看到模组级别的变化是最大的，在哪些变化最大？主要在连接。不光是电连接，还是机械连接，它的发展趋势和发展的方向是最大的，我们所说的技术路线也是针对模组层级，因为现在在国内来讲，还是全球来讲，现在能实现自动化或者全自动化，集中在模组层级，在系统层级现在还是半自动居多，所以基本上从这一块的发展是比较关注的重点。不管是动力电池企业还是PACK企业，如果想做这一块，怎么去考虑技术路线，这是一个很关键的因素。咱们先看一下方型电芯的连接路线，主要有三种，从焊接形式来讲主要就是两种，可能接触比较多就是激光焊接，各位用得熟比较多，但是激光焊接也有两种，一种是穿透焊，一种是缝焊，这张图片看到的是激光焊接，其实在高压连接的时候，现在也有一些超声波连接的应用。

因为出于时间的考虑，我就没有一一地讲。在这个里面大概可以讲解一下，我们做模组的焊接，我们在设计端怎么考虑？我们考虑到后期的工艺难度和设备的，你激光焊接的功率越大，你的投入就越大。在一块的时候，我们需要在设计端、工艺端、设备投资端都需要考虑。低压的话，因为不管是方型模组还是别的类型都有点类似，我就没有一一列出来。其实方型模组有一个很重要的原因，输出极相对比较简单，就是双铝极柱的应用，当然还有少量铜铝的，在外面模组层级的连接要更多地考虑。软包电芯能量比较高，还有一个就是灵活性比较大，把一部分PACK转移到模组层级，我们看软包电芯的模组是比较复杂的方式，我们要考虑我们铜铝怎么转接？你是在电芯级别转接还是在Busbar转接？现在一般用的金属转接，大部分用得还是超声焊接，是一个冷连接。他焊接的时候其实没有达到金属材料的熔点，所以可靠性怎么样，这块其实现在没有非常权威的数据。大家都是这么干，特别是这种国外的，甚至在电芯级别，也有使用；上次跟一位老前辈聊天的时候，他们也提到，这种方式如果在大电流的情况下，一定时间会产生一些变化的，是比较明显的。但是也没有数据支持现在这块不靠谱，大家还是这么用。到底怎么样？这应该是后面探讨的方式，如果在座有一些这方面的专家，我们欢迎大家一起来交流这块的内容。

我们在向下面介绍。激光焊接也有不同，有折弯平焊、顶缝焊、竖直平焊。你顶缝焊的时候Busbar一定是很薄，在生产焊接的时候，这个地方可能焊接对设备要求会弱一点，但是工艺难度是非常高的，每一条技术路线都有从设计端、工艺端、设备端有一些需要去考虑的，当然工艺路线没有好坏之分，只有我们适不适合，就跟特斯拉一样，它选择一条全新的路线，如果它吃透了也是一个全新的亮点。

圆柱电芯的电连接方式，大家看得比较多，一个就是比较传统的，应用得很成熟的电阻焊，它有两种方式：一种是尖针焊，一种是凸点焊，现在也有比较多的应用，还有一种是新型的铝丝健合焊接，这三种都有应用。他们之间不同的焊接方式，也有比较多的不同，比如说尖针焊对设备的要求高，它需要去磨针，而对汇流排的设计要求相对来说低些；凸点焊接对设备要求低些，但对汇流排的设计又会高些，需要有凸点的设计。

我们看上面的几种路线，这是现有的，不排除一些新技术的应用。低压这一块其实比较多的，下面这个是比较传统的，从刚开始也不能说传统的，其实在前几年的时候，他们还是拧螺栓的方式居多，但是就这两块来讲，这是应用比较成熟，但是这上面的应用其实很多挑战，现在FPC的应用，我们在连接的时候需要注意什么？实际上现在FPC因为比较薄，没有办法用软线，所以对它提出很多要求，特别是在温度采样，我们比较常见的软线相连的很难适应，这就需要一些新技术的应用，这块我也是借用了上次一个专家讲的一些图片。这块和这一块，这上面的应用可能对我们未来两三年的影响非常大。上面主要是这几块的内容，几种技术路线，里面具体有什么内容？由于时间的关系，我就不一一去分析，时间太长。我就分析一种软包电芯，我们做技术路线怎么选择？软包刚才看到也有四种连接路线，我们在这里跟大家分享两种。其实从过流来讲，两种都是没有问题了，但是我们从设计来讲，我们高压连接和低压连接，因为折弯平焊的转接如果放在Busbar做转接，它是要求比较高。因为这一种连接方式，要求Busbar比较厚，如果它去做转接，普通的超声焊接机根本做不了，会要求比较高。现在应用比较多的两种方式，一种是用铜铝复合，但应用比较少，为什么？现在基本上没几个人抗得住，价格太贵。另外一种方式是电芯极耳转接，这种方式现在开始慢慢使用，但是里面有什么问题，或者说有什么困难点在里面，是一个比较模糊，需要去研究的方向。当然还有采样，这是一个比较传统的方式，这也是比较传统的方式，如果用FPC和PCB的话，连接方式截然不一样。顶峰焊做的时候，Busbar的设计可能相对来说比较薄一点，可以到Busbar去转接，因为它没有空隙，而折弯平焊一般都是需要有一些穿孔。从工艺端来讲，折弯平焊设计比较简单，而且比较好控制，特别是精度要求不高，但是不高不代表没有，只是做了转移，它转移到了后面的工艺端，而顶峰焊在设计端要求很高，在工艺端的时候要求相对低一点，就是在这个地方不一样。但在激光焊接的时候，有一个很重要的原因，如果中间有间隙或怎么样，激光焊接会产生很大的问题。因为连接方式的困难我们就选择另外一种吗？其实每一条路线有很多坑，用折弯平焊去做的时候，我们要压紧工装，做得很精密。而适应顶峰焊去设计，有一些结构件可以替代部分工装的功能，我们看起来工装要求低了，但是其实是转移到后面去了，它对设备的要求就高了，一个功率要求比它大，还有很重要的因素，要么在折弯平焊做很精密的工装，要么在顶峰焊上视觉跟踪系统，是很贵的一个东西。在这个技术路线对比的时候，是从技术层面来讲，过流、安全可靠这一块其实他们都是激光焊接，所以一个可靠性和过流都是毋庸置疑的，都是可以满足的。

但是在这个地方怎么去选择哪一个路线？最后达成什么样的效果？我们不可能说只是设计出来，不制造出来，所以这个技术路线选择的时候，不仅仅是对技术人员的要求，还是对公司、企业的一个方向的选择思考。在前面讲的就是特斯拉，可能大家都很了解，说特斯拉大家都比较兴奋，但其实我们印象很深刻特斯拉系统有几块，一个很关键就是模组层级的连接方式，还有液能系统和BMS。其中一个跨界技术的应用-铝丝健合，是很有特点的，我不知道特斯拉做过多少研究；但在这电阻焊这一块的方式我们摸索得比较全，做得比较成熟。它要求一个，我们焊接的时候平整度要求比较高，但是特斯拉的工艺在应用的时候有一个很关键的点，因为是超声焊接，零件需要固定得很牢靠，特斯拉电芯安装的时候是有一个很重要的部件，就是需要把电芯固定起来。如果单从工艺来讲，这种工艺相对来说比较简单；还有最后一个就是焊接机，虽然说在二极管行业应用得很成熟，但是在电芯行业，国内来讲现在还没有非常成熟的一些技术，大家在说就是进口的，其实进口做得到底怎么样？我们也只是看到他们用，在国内的研究还是比较少。当然我们除了这一块的话，主要是技术路线的问题。跨界应用对我们的PACK重组可能会产生一些颠覆性的应用。我们再看一下，刚才讲了那么多的连接方式，安全维护性好，维修性也好，甚至在后面的梯次利用的时候也很方便，就是这种非焊接类的，不管是软连接也好，还是锁螺栓连接也好。咱们可以看，如果是锁螺栓，基本上都是以扭矩法来控制，但是旋转角度对预紧力的影响也是很大的，需要角度和扭力都达到才能正好在中间；螺栓表面有一些防锈的土层，对螺栓的预紧力影响也是很大的，当然这些都可以通过设备来搞定，即使搞定这些还有一个。这是一个实验，同一个螺栓，这个里面我没有写清楚。这四个组的连接内阻很不一样，根本没有规律可寻，而我们的焊接技术的一致性和规律性还是比较强的，还有一个你在应用的过程中，不动的情况下其实还是挺平稳的，大家可以看得到。但其实后面两个图，如果是一个法向螺栓的方向振动，相对来说比较稳定，但是如果是同轴的时候，咱们可以看得到（现在有一些用胶的方式去加固，但是毕竟不是一个融合的连接，是靠压紧力去做的方式）在生命周期的末端，它的波动性是很大的。在一些不能用焊接的地方，现在也有一些另外的设计，比如说双紧固去弥补。非焊接类在设计端，在工艺端和设备投入端都是比较少，我也听过可以当过笑话来讲的东西，某家企业做PACK的时候投入非常低，最贵的也就是扭力扳手；但是我们设计要回归根本，就是要满足性能。我们的动力电池系统价值很大，70%的价值应该发挥在车上，为了后面30%损害前面70%的利益，这是舍本逐末的。这个上面就是今天我主要的分享内容，当然可能没有太多东西，因为时间有限，我也没有讲得很透。如果有兴趣的话，我们可以进行交流。

下面，给大家介绍一下我们公司的情况。我们公司从2016年5月份成立，我们走过的路程很多，我们从开始的华立总部，我们生产搬到一个新工厂这边，具备一定的产能。当然大家说一些贡献也好，技术这块只有交流才有进步，我们都再做一些工作。这是我们的总部，我们的生产基地，我们有四条产线，应该算是一个比较有优势的地方，软包、圆柱和方形电芯我们都可以整合、设计、制造，而且我们都有相应的产线支持。我们从乘用车、物流车、商用车都有，还有方形电芯、软包电芯等等，这是我们夏总和王芳博士主编的一些书籍，我们在高效热管理系统中，我们的研究院也在做很多的工作，降温速度、均温性、还有流量的均匀性做了很多的工作，也取得了一些比较不错的成效。我们在一些关键技术的开发，就轻量化这一块，我们现在的乘用车，最高能做到73%以上的效率，最高能做到155左右，这是我们在做的一些工作，我们的第一本书就是安全设计与分析，安全是一条底线，所以安全、可靠也是我们的底线，感谢大家的一些交流，谢谢。

主持人：非常感谢陈敏的演讲，大家有没有问题想做探讨和交流？我们有2—3个人的提问时间。要不先给大家留一个思考的问题，我有一个问题想探讨一下。关于圆柱、方形、软包都有电连接，这三种电芯在具体应用的时候有哪些不同，同时应该注意哪些问题，在具体设计的时候。陈敏：其实这个问题都大，我也接触了几种路线，我们专门有做软包的分析，其实这块的话，我们刚才说了技术路线没有高低之分，只是说看你吃透了哪一块，所以你说方形电芯、软包电芯和圆柱电芯有哪些优缺点，电阻焊工艺成熟，设备比较容易购置，但是从设计端考虑的话，还是有一些不同。那种工艺在设计端其实还没有吃透，我电芯固定得比较紧，有没有一些别的限制点或者缺陷，我们还是不太知道。所以这一块的话，我们不能单纯地从一方面比较，还要从一些实际情况、设计端、工艺端不同地面比较，这块的话今天比较紧，如果大家有兴趣的话，咱们可以私自下交流。主持人：我们台下的小伙伴有没有问题？

提问：您好，我是做售后服务。我想了解一下现在电池重组与快速充电这方面有什么样的影响和影响？

陈敏：快速充电是电连接必须面对的问题，从部件来讲，首先电芯必须满足，第二就是电连接。我们电连接必须要做到一个大电流，大电流我们怎么做到连接可靠，是一个很关键的部件，具体说这个东西比较大，我们怎么去做？我只能分享一个内容，我们公司现在能做到500A的过流，而且温升非常小，这块如果有兴趣，咱们可以交流。

主持人：关于快速充电，大电流我们在下午沙龙会有几位专家共同探讨，其他的伙伴还有需要交流的吗？

提问：我想问一下关于标准模组并联的，比如说做12个，里面并数有没有什么要求？

动力锂电池技术路线 篇2

随着更多的混合动力车型被开发出来,汽车厂商如今将目标锁定于进一步提升混合动力系统效率,以满足政府在燃油经济性及排放上更为严格的要求,从而在日益激烈的竞争中胜出对手。为了进一步提高效率,电力驱动水平需要得以提升,从而要求锂电池要能储存更多的电量。

对于启停技术的应用,下一代系统正在寻求增加一项“靠惯性滑行”功能,允许汽车在运转时可以关闭引擎。这一功能的实现也对汽车电池提出了更高的要求。传统的铅酸化学很难满足更大的电容、更多启停循环以及更高充电/放电率这些要求。

Strategy Analytics汽车电子服务(AES)分析师Kevin Mak表示,“这些电气化发展的需求给锂电池化学带来优势,近年来锂电池化学的发展(例如莱顿能源公司的新技术)提升了功率密度和循环寿命,这些都是新动力系统所需的。”

动力锂电池技术路线 篇3

【摘要】在我校汽车与交通工程学院车辆工程专业中，针对高年级学生新设置了必修课——《动力电池技术》。该课程涉及化学材料、能源动力相关知识与理论，是一门多学科交叉的综合性课程。本文分析了该课程的特点和学生的学缘特色，对《動力电池技术》课堂教学与实践教学进行了初步的探索，并提出了科学的课堂教学与实践教学相结合的教学模式，提高了学生学习主动性和课程的趣味性，培养了学生的动手能力，达到了较好的教学效果。

【关键词】动力电池技术  课堂教学  实践教学  教学效果

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）35-0215-01

世界范围的能源和环境危机，使得节能和环保正日益受到重视。新能源汽车尤其是纯电动汽车，由于其零污染低能耗的优点，已成为全球汽车行业研究开发的热点，各国政府和汽车企业正加紧布局其相关产业。动力电池作为电动汽车的动力源和核心零部件，严重制约着电动汽车的快速发展和市场推广，动力电池技术成为电动汽车开发中亟待需要解决的关键技术。《动力电池技术》是一门新开设的车辆工程类专业的必修课程，技术性和实践性很强。通过该课的学习，使学生牢固掌握动力电池技术的基础知识和基本理论，了解新一代动力电池体系的发展方向和电池技术前瞻领域，并能有效地应用到将来的生产实践活动中，对于增强学生就业竞争力和拓宽学术视野具有重要的意义。

一、《动力电池技术》课程特点

《动力电池技术》是一门多学科交叉的课程，主要涉及到电化学、材料科学和能源科学。受专业水平的制约，上述知识体系对于车辆工程专业的学生来讲是比较陌生的。如何上好这门课，让学生能听懂、理解并充分应用所学知识理论到实践中去，教学前期我们也进行了长时间的思考和论证。根据当前社会对车辆工程专业人才需求的变化，结合我校车辆工程专业人才的培养目标和教学计划，本课程从课堂教学活动和实践教学活动两方面进行了初步的探索，达到了预期的效果。该课程理论知识体系包括：动力电池的主要种类和性能特点;电动汽车对动力电池的要求;电池管理系统及其关键技术;电池的安全与保护。

《动力电池技术》的实践教学主要是学生自己完成电池电极材料的制备、纽扣电池的组装、测试以及材料物性、电化学性能分析等过程。事实上条件允许还可以参观动力电池工厂车间，对其实际生产过程有一定的了解。以上四个理论部分和课外实践构成了《动力电池技术》的主要内容。

二、《动力电池技术》教学方法改革

《动力电池技术》课程涉及的图形图谱很难用语言具体地描述，因此该课程的知识体系主要是多媒体教学授课，多媒体教学具有很丰富的表现手法，图文并茂，使空泛的内容具体生动。在课堂教学中，首先要确保基础知识和基本理论讲解到位，对于涉及电化学、材料科学的内容，要做到层层深入，举一反三，对讲稿要进行细致讲解，并时刻与学生进行互动和探讨。在讲解动力电池的主要种类和性能特点时，采用对比法将各种电池的性能和优缺点一一比较，同时向学生展示实例，从而加深学生对所学知识的印象。除此之外，课余时间让学生登录汽车与交通工程学院网站上的国家级车辆工程虚拟仿真实验中心，通过教学平台上的新能源汽车虚拟仿真模块自主学习。这样一来，学生的知识体系得以丰富和补充，学生还能对这门课程产生积极的学习兴趣，课堂教学就能取得很好的成效。

三、《动力电池技术》实践技能操作

现有的实践教学存在着课堂教学活动与工程应用结合度不高、各实践环节关联度差以及实践教学内容空泛等问题，无法使学生真正从实践活动中学到知识和技能。因此，让学生走进实验室，让学生自己动手操作是培养学生工程实践能力的有效途径。勤动脑多动手才能培养出高层次高水平的高级专门人才。实践操作教学首先是教师讲授相关实验仪器和实验设备的使用、实验过程中的注意事项、实验各操作步骤等。比如以组装纽扣电池为例，我们首先要制备正极材料或者负极材料，这阶段就要用到药品、天平、烧杯等物品和一些加热设备，这些对于车辆工程专业学生也是陌生的。再有就是组装电池过程，包括纽扣电池壳、手套箱、电解液和金属锂片。最后是电池测试，我们用到电池测试仪器，以及对电池采取什么样的充放电方法。经过这一流程下来，学生对电池组装就有了一定的了解，学生也乐于在实践中接受新事物。实践教学不但能显著加强学生的基础实验技能，加深对专业知识的认识和理解，同时使得枯燥的理论变得趣味浓浓，教师乐于讲授，学生的专业实践能力和创新能力得以提高。

四、结论

结合车辆工程专业的专业特色和学生的学缘特点，根据人才培养目标，在《动力电池技术》课程教学中，采取课堂教学与实践教学的授课模式，以学生为主体，鼓励学生主动学习，积极探索，鼓励学生积极进实验室进行实验操作，发挥他们的想象力和创造力，让学生在实践教学中更加牢固掌握专业知识，促进了学生专业知识体系的形成，使原本枯燥无味的、陌生的知识体系生动化、趣味化。增强学生的创新能力和就业能力，符合高校创新型人才的培养目标。

作者简介：

动力锂电池技术路线 篇4

金申请报告

项目编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司

资金申请报告编制大纲（项目不同会有所调整）第一章 先进动力电池及其系统集成产业化项目概况 1.1先进动力电池及其系统集成产业化项目概况

1.1.1先进动力电池及其系统集成产业化项目名称 1.1.2建设性质

1.1.3先进动力电池及其系统集成产业化项目承办单位 1.1.4先进动力电池及其系统集成产业化项目负责人

1.1.5先进动力电池及其系统集成产业化项目建设地点

1.1.6先进动力电池及其系统集成产业化项目目标及主要建设内容

1.1.7投资估算和资金筹措

1.2.8先进动力电池及其系统集成产业化项目财务和经济评论

1.2先进动力电池及其系统集成产业化项目建设背景

1.3先进动力电池及其系统集成产业化项目编制依据以及研究范围

1.3.1国家政策、行业发展规划、地区发展规划

1.3.2项目单位提供的基础资料

1.3.3研究工作范围

1.4申请专项资金支持的理由和政策依据

第二章 承办企业的基本情况 2.1 概况 2.2 财务状况

2.3单位组织架构

第三章 先进动力电池及其系统集成产业化产品市场需求及建设规模

3.1市场发展方向

3.2先进动力电池及其系统集成产业化项目产品市场需求分析

3.3市场前景预测

3.4先进动力电池及其系统集成产业化项目产品应用领域及推广

3.4.1产品生产纲领

3.4.2产品技术性能指标。

3.4.3产品的优良特点及先进性

3.4.4先进动力电池及其系统集成产业化产品应用领域

3.4.5先进动力电池及其系统集成产业化应用推广情况

第四章 先进动力电池及其系统集成产业化项目建设方案 4.1先进动力电池及其系统集成产业化项目建设内容

4.2先进动力电池及其系统集成产业化项目建设条件

4.2.1建设地点

4.2.2原辅材料供应

4.2.3水电动力供应 4.2.4交通运输

4.2.5自然环境

4.3工程技术方案

4.3.1指导思想和设计原则

4.3.2产品技术成果与技术规范

4.3.3生产工艺技术方案

4.3.4生产线工艺技术方案

4.3.5生产工艺

4.3.5安装工艺

4.4设备方案

4.5工程方案

4.5.1土建

4.5.2厂区防护设施及绿化

4.5.3道路停车场

4.6公用辅助工程

4.6.1给排水工程

4.6.2电气工程

4.6.3采暖、通风

4.6.4维修

4.6.5通讯设施

4.6.6蒸汽系统

4.6.7消防系统

第五章 先进动力电池及其系统集成产业化项目建设进度

第六章 先进动力电池及其系统集成产业化项目建设条件落实情况

6.1环保

6.2节能

6.2.1能耗情况

6.2.2节能效果分析

6.3招投标

6.3.1总则

6.3.2项目采用的招标程序

6.3.3招标内容

第七章 资金筹措及投资估算 7.1投资估算

7.1.1编制依据

7.1.2编制方法

7.1.3固定资产投资总额

7.1.4建设期利息估算

7.1.5流动资金估算

7.2资金筹措 7.3投资使用计划

第八章 财务经济效益测算

8.1财务评价依据及范围

8.2基础数据及参数选取

8.3财务效益与费用估算

8.3.1年销售收入估算

8.3.2产品总成本及费用估算

8.3.3利润及利润分配

8.4财务分析

8.4.1财务盈利能力分析

8.4.2财务清偿能力分析

8.4.3财务生存能力分析

8.5不确定性分析

8.5.1盈亏平衡分析

8.5.2敏感性分析

8.6财务评价结论

第九章 先进动力电池及其系统集成产业化项目风险分析及控制 9.1风险因素的识别

9.2风险评估

9.3风险对策研究

第十章 附件

10.1企业投资项目的核准或备案的批准文件； 10.2有贷款需求的项目须出具银行贷款承诺函； 10.3项目自有资金和自筹资金的证明材料； 10.4环保部门出具的环境影响评价文件的批复意见；

10.5城市规划部门出具的城市规划选址意见（适用于城市规划区域内的投资项目）；

10.6有新增土地的建设项目，国土资源部门出具的项目用地预审意见；

10.7节能审查部门出具的节能审查意见； 10.8项目开工建设的证明材料；

动力锂电池技术路线 篇5

1.总量急速扩张，龙头逐鹿争霸

1.1.锂电头部产能部署加快，主格局已凸显

龙头扩张竞备赛已过半程，头部公司竞争力突出，维持行业增持评级。我们认为，动力锂电池的主力战场将集中在前十家左右的动力锂电池企业之间。CR10企业锂电企业的战略规划、产能部署及配套基地建设进度，不仅反映了其资本实力及市场拓展的实力，更预示着锂电行业格局成型的加速。通过对比国内主流的10多家动力电池企业的产能及技术研发，我们认为产业集群的效应已经凸显，产业集群已奠定了市场的基础格局，未来的产业竞争赛将在部署完善的头部企业中胜出。行业集中度提升加速头部公司价值凸显，维持行业推荐评级。

头部产能占比升高，中小企业生存空间持续受压。17年以来，以宁德时代、比亚迪为首的动力电池龙头扩产幅度高于行业均值，CATL（17GWh）、比亚迪（16GWh）、国轩高科（10GWh）继续产能位列前三，亿纬锂能、北京国能、孚能科技、天津力神紧随其后，这导致行业集中度进一步提升。动力锂电池行业产能CR10指数由2016年的44%提升至2017年的52%以上。当前18年一季度装机量前十分别为CATL、国轩高科、BYD、比克电池、远东福斯特、国能电池、万向、智航新能源、孚能科技、哈光宇。

产能的被动扩张临近结束，产能占比共41%的中小企业产能均值约为2.5GWh，与大型企业差距进一步拉开。从澳洋顺昌、远东福斯特、南都电源等公司的资本开支来看，基本上没有再继续投入的规划，17年的投入也不及之前的规划目标。随着产能的集中度在快速攀升，中小企业受限于资金及技术人员储备，产能拓展趋于理性停滞，在总体产能规划方面相对保守。当前产能的扩张不局限于企业当地的政府资源，更多的是为配套项目而形成的以车企客户为中心的运输半径内的部署。

2.技术路线全面铺开：方形已成主流、软包占比提升迅速

2017年方形、圆柱、软包三种类型电池产能分别达到68.5GWh、63GWh、23GWh，占比分别为45%、41%、15%。2018年底全行业总产能将达到182GWH，根据我们的产业分析显示，其中方形产能达到93.5GWh、圆柱产能50.5GWh和软包产能达到38GWh，占比分别达到51%、28%、21%。

从趋势来看，①方形产能占比达一半，已成为最主要的技术路线，产能扩张增速达到36%，方形企业的产能主要集中在CATL、比亚迪、国轩、力神等，仅这4家产能2018年共达71.5GWh，占比高达85.6%，同比提升4个百分点。这些企业的扩张手笔较大，是方形整体的高增速的主要驱动力。②圆柱产能扩张最为快速，增速达到8%，我们分析认为主要是由于圆柱企业竞争激烈，目前正在经历技术升级，圆柱厂的产能原本基数最高，其扩张主力正在从18650向21700转变，整体增速已趋缓。③软包电池凭借高能量密度迅速崛起，但是由于技术门槛较高，与方形、圆柱的技术原理相差较大，所以扩张主要集中在孚能股份等软包龙头企业，整体产能38GWh，其中孚能、国能、卡耐的产能分别达到13GWh/13GWh/5.8GWh左右。

3.三元已成主流

新增产能集中在三元锂电，占比提升至46%。三元扩产势行业扩张的主流趋势。2017年底预计磷酸铁锂电池产能达73.7GWh，占总产能比例为48%，较16年占比提升20个百分点。2018年从当前企业的规划来看，延续三元锂电扩产加速的态势，三元电池产能将增至112.3GWh，占比也提升至62%。此外观察头部公司，比亚迪由于前期在三元锂电发力不足，18年在三元方面扩张新增5GWh。行业龙头CATL三元产能已将有8.5GWh提升至19.5GWh，新增产能达11GWh，已满足众多乘用车车企的配套规划需求。

4.中游扩张、全面崛起冲击全球供给

4.1.独角兽CATL持续扩张，冲击全球巨头宝座

CATL 2017年总产能达17.09GWh，其中8.5GWh为三元锂电，主要材料体系为三元532/622，目前811体系电池正处于研发当中，预计明年有望量产。2018年产能有望达到31.5GWh，19年达到45.9GWh，2020年产能达到54GWh。基地主要集中在福建宁德、江苏溧阳、青海西宁等。

宁德基地：福建宁德是主要生产基地，2017年宁德基地产能达15GWh，公司上市募投为宁德湖西锂离子动力电池生产项目，规划三期产能24GWh，到2020年公司产能将达50GWh。因此，预计2018年宁德基地产能有望达31GWh。

宁德基地：软包产能预计1-2GWh。软包电池是公司持续拓展国际客户的主力产品。随着国际客户如戴姆勒、日产等车企对软包电池技术路线认可度提升，公司加强在软包电池方面的研发力度，目前已有3条软包线，其中两条是软包中试线，系统能量密度250wh/kg左右。其中软包电池有望在19年初步实现量产，预计1-2GWh左右。

江苏溧阳基地：2016年9月投资100亿元开建，规划总产能10GWh，2018年预计达产5GWh。目前公司的主材料供应商如科达利等均已在溧阳基地附近配套相应工厂，提供配套产能。

青海基地：青海一期技改后年产2GWh电池，二期4.26GWh已于17年底完成厂房建设及部分设备订购，18-19年有望达产。

4.2.BYD分拆，期待三元发力 技术路线处于快速切换中，三元外供值得期待。比亚迪17年总产能已经达到16GWh，其中LFP产能达10GWh，三元电池产能6GWh，三元产能持续扩张，17年启动青海10Gwh的三元电池产能扩充，预计完全达产时间为2019.06月。2018年规划产能21GWh，2019年达到26GWh，2020年产能有望达39GWh。生产基地：主要产地以深圳坑梓、惠州两地为主、另外在青海等地也在新建生产基地。

坑梓基地产能达14GWh。2016年比亚迪自动化生产基地在深圳建设，项目分为两期，分期建成动力锂电产能6GWh、经过扩张产能达14GWh。

惠州基地产能2GWh。2011年在惠州建成了产能2GWh 的LFP锂电池产能。

青海生产基地为三元工厂，产能10GWh。位于西宁经济开发区南川工业园和海东临空园区，共规划为三元锂电产能共10GWh，项目已于2017年启动开建，预计完全达产时间为2019年06月。周边目前已有华泰汽车泰丰先行（5GWh以上的正极材料产能配套）。

4.3.国轩高科—发力三元高镍、冲刺第一梯队

产能扩张节奏快速，多基地同步进展。国轩高科的主力产品为方形磷酸铁锂电池，16年具备三元锂电池产能，目前在客车及乘用车方面客户基本覆盖主流车企。公司正在加快三元622动力锂电池的研发。公司位于庐江材料基地的生产线确保下半年三元622基本可以自供，未来622生产线可切换至811生产线，NCM811预计在2019年年底、2020年年初投产。

2017年产能7.5GWh，磷酸铁锂产能为5.5GWh，三元产能达2GWh。2018年是公司加快产能释放的关键年，预计将增加7GWh，其中合肥四期将增加5GWh三元622产能，庐江和唐山共增加2GWhLFP产能，18年底共计可达14.5GWh。其余产地包括江苏昆山、南京、河北唐山一期（在建）。

合肥总部共三个厂，经开区布局5GWh，预计18年9月左右投产。合肥三厂刚投产，生产43Ah的电芯。

青岛工厂是三元622产线，主要产品为38Ah的电芯，主要是为北汽EC180供应，然后再配套其他车型。南京是1GWh的磷酸铁锂。

庐江是新增1GWh圆柱电芯的生产线。







4.4.力神—依托21700技术，动力扩产 力神厚积薄发，发力布局21700产能。电池种类较为全面，圆柱动力及消费、方形硬壳动力电池等。圆柱技术国内排前三，21700产线是国内最早产能最大的产线，方形电池产品型号正逐步向大容量发展，主力产品为51AH，76AH、43AH左右，100AH以上的产品后续也会出来。

公司依照“一院、两区、五基地”的战略规划，重点产能部署地将是华东区域，17年目前产能10GWh，主要生产基地是天津，青岛、苏州、绵阳，武汉等。预计2018年产能将达15GWh（7.5GWh方形LFP+2.4GWh三元方形+5.2GWh三元圆柱），2020年规划达到30GWh。

天津本部共六期产能，圆柱具有18650型圆柱电池产能为1.2GWh，方形LFP铝壳产能3.5GWh，天津六期新增2.4GWh三元方形产能共计约7GWh。

苏州产能共4GWh，以21700型圆柱为主，一期于2016年4月15日开工建设，2017年7月20日正式建成投产。青岛产能规划为4GWh，青岛的产线以100Ah的大容量方形LFP为主，预计2018年投产。



 4.5.亿纬锂能

公司2016年底产能2GWh，公司17年产能约7GWh，18年产能增至9GWh，主要是荆门新增1GWh三元方形和1GWh的磷酸铁锂，所有产能分为：1GWh软包叠片、3.5GWh三元电池、4.5GWh磷酸铁锂电池。预计19年将达到11GWh，2021年达到22GWh。

湖北金泉生产基地，分为南北厂区。

北区：于2016年底建成产能2.5GWh 的LFP方形铝壳电池产能。其中一厂0.5GWh、二厂1GWh、三厂1GWh。

南区：规划7GWH。圆柱动力电池（三元18650/21700）2.5GWh，三元方形铝壳（乘用车）1GWh，磷酸铁锂方形铝壳（客车）1.5GWh，方形铝壳储能动力电池2.2GWh。合计7GWh。三元方形铝壳厂房预留2GWh。



  惠州金松一期：具备1GWh的三元18650电池产能。惠州金牛项目：2017年三季度建成1GWh的叠片电池产能。

4.6.中航锂电

公司17年产能2.5GWh，其中三元电池约0.21GWh，磷酸铁锂2.23GWh。均在洛阳生产，公司18年常州部分产能达产，产能约5GWh，其中三元1.21GWh，磷酸铁锂3.7GWh。根据公司规划2020年产能达15GWh。

生产基地主要为洛阳和常州。其中洛阳一二三期产能合计约2.5GWh，洛阳一期和二期合计约1GWh，磷酸铁锂与三元比例为4:1。洛阳三期产能以铁锂为主，达1.54GWh，其中磷酸铁锂1.5GWh，三元0.04GWh。常州：新建产能主要在常州，合计12GWh。常州一期规划2.5GWh，包含1GWh三元和1.5GWh磷酸铁锂电池，已于2017年上半年开工，预计2018年完全达产。常州二期5GWh三元锂电项目，预计19年有望达产。后期仍有规划常州三期约 4.5GWh。

4.7.国能电池

2017年总产能达到11GWh，目前磷酸铁锂软包电池产能占比90%，其余为三元软包，预计2018年将在郑州继续扩产，总产能达到13GWh，公司规划2020年总产能升至20GWh，未来国能磷酸铁锂电池和三元电池的产量也会根据市场情况灵活调整，比例约为6:4。

生产基地：公司在2017年加速了在全国范围的战略布点，已经建成的基地有北京、郑州、襄阳、重庆、海宁、南昌、新余、龙岩等八大基地。北京主要以研发、中试为主，磷酸铁锂产能约1GWh。郑州为主要生产基地，目前磷酸铁锂软包的产能达5Gwh，配套宇通等客车企业。其余新余、襄阳、海宁等地产能均为4亿Ah左右。龙岩基地生产三元软包电池，产能为1GW。重庆仅为pack工厂。

4.8.孚能科技

公司是国内软包龙头，2017年孚能产能约为5GWh的三元软包电池，2018年预计产能最高达13GWh，北京顺义规划8GWh产能有望于年底至19年投产。此外18年年内将开工赣州三期10GWh产能，预计将于19年开始陆续投放。

生产基地主要包括赣州、北京等地。其中赣州生产基地自2009年开始筹建，现在一期二期合计5GWh已投产，三期规划10GWh，后面还会10GWh产能，最后形成35GWh产能。三期的10GWh产在做前期铺垫，为19年产能做储备。北京顺义基地规划8GWh产能，2018年已开始厂房等基础建设，预计将于18-19年投产。主要满足北汽的配套需求，后续多余产能有望辐射周边车企需求。

4.9.卡耐新能源

公司专业从事动力锂离子软包电池生产销售，2017年三元软包电池的产能为0.75GWh，主要分布在上海基地产能为0.25Gwh，南昌基地的产能为0.5Gwh，2018年将持续大力扩产，南京产能分布达产后供预计年底可达5.8Gwh以上。2019年产能预计将达到13.2GWh。

生产基地：公司具备南京1个技术中心、日本、北美两个海外技术中心、5个生产基地（上海、南昌、广西、两个核心基地）。

南京：一期产能4GWh和二期规划产能6GWh，预计18年年底至19年初可达产，达到10GWh生产能力。

柳州:产能规划1GWh，2018年5月达产，未来柳州基地的产能有望继续扩至2GWh。

上海: 产能为0.24GWh，未来规划产能可达 0.45GWh。南昌: 产能为0.54GWh，未来规划产能可达0.74GWh。

4.10.比克

公司是国内三元圆柱领域内的优质公司，2017年三元圆柱产能达5GWh，其中具备811产能1GWh，2018年公司产能达8GWh，其中最高可具备4GWh的811电池，预计2019年产能有望达到12GWh，2020年将达到20GWh。

生产基地：主要集中在深圳和郑州两大生产基地。深圳基地主要做消费类圆柱电池，主攻三元18650锂电池，产能3GWh。郑州基地自2013年起建设，主要生产动力锂电池，目前产能共4GWh，目前有6条产线正规划做21700。5.乘用车供应链格局初具雏形

我们认为国内动力锂电池头部格局基本清晰，但具体企业的成长性仍需跟踪观察，锂电与车企的供应关系基本显现出雏形。

1）头部企业的产能基本已满足车辆全年销量的需求。目前前十家企业的达产产能为87GWh，全年若以100万辆销量测算，商用车25万辆，新能源乘用车75万辆测算，共需动力锂电池48GWh。商用车领域头部锂电巨头的市占率较低，有大量中小锂电企业参与竞争。乘用车企的34GWh动力锂电池已可被前十锂电企业基本满足。

2）锂电配套模式多，合纵连横消除运输半径，降低成本。参股或合资，合纵连横利益共赢。国轩高科2016年开始转型三元，参股北汽新能源（2016年占股3.75%）取得EC180等车型供应权。CATL除广泛绑定乘用车和商用车客户外，5月联手上汽集团，新设动力电池公司和电池PACK公司，分别为时代上汽动力电池有限公司（CATL持股51%）与上汽时代动力电池系统有限公司（CATL持股49%）。通过明确的利益及分工划分，深度绑定上汽。

3）锂电产业集群基地及围绕车企工厂的配套建设正在进行。北汽供应链：CATL、国轩高科、孚能科技、普莱德等。北汽新能源汽车制造基地为大兴采育镇，普莱德作为核心pack供应商，同在一个工业区。当前进入供应体系的电池企业孚能在顺义区投资进行动力锂电池的生产，紧密围绕北汽新能源的产能供应。其他如CATL与上汽，也在积极的在缩小运输距离，加快扩产。

上汽供应链：CATL、万向A123、中信国安等。

吉利供应链：CATL、国轩高科、波士顿、多氟多、哈光宇等。江淮供应链：国轩高科、天津力神、华霆动力等；

动力锂电池技术路线 篇6

毕业设计（论文）开题报告

题

目

混合动力电动汽车电池管理的分析

系（院）机械系 年级 10级 专 业 汽车检测与维修 班级 学生姓名 学号

芜湖职业技术学院教务处

2012 年 10月

一、选题背景、研究意义及文献综述

1、选题背景



汽车在给人类带来无数便利的同时，也伴随带来了众多不利影响。目前世界汽车保有量约8亿辆。预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。2003全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。在汽车保有量高和使用集中的大城市，汽车噪声和尾气排放对城市环境己造成严重污染，对生态环境构成严重威胁。因此从节约资源、保护环境、降低汽车污染物的排放量、以绿色环保汽车代替燃油汽车也是社会可持续发展战略的需要，成为世界共同关注的问题。

我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展混合动力电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。

混合动力电动汽车在不降低动力性的前提下，可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放。因此，许多国家政府和大型汽车公司加大了混合动力电动汽车的研究开发工作，并取得了卓有成效的成果。可以相信，在蓄电池技术没有根本性突破之前使用混合动力电动汽车是解决能源与排放问题的最具有现实意义的途径之一。

2、研究意义

混合动力电动汽车在能源、环保方面的意义是重大的。据统计，2000年我国进口石油7000万吨，预计2010年后将超过1．5亿吨，相当于科威特一年的总产国家量。环保中心预测：到2010年，我国汽车尾气排放量将占空气污染源的64％。传统的内燃汽车在国外开发的历史已有百年，中国费了很大的力气却仍然只是抓住了尾巴。相比之下，混合动力电动汽车还属于产业化初期，尚未形成新的工业体系，中国和其他国家一样处在同一条起跑线上，因此中国在混合动力电动汽车领域参与

世界的竞争是公平的。“863”电动汽车重大专项规划组组长、同济大学新能源汽车工程中心主任万钢教授说：“在传统汽车领域，我们与发达国家的差距是20年，而在电动汽车领域的差距只有5年。” 作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，混合动力电动汽车在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代是一个刻不容缓的问题。

降低我国石油对外依存无非两个方面：一是节约用油，二是替代。跟其他发达国家一样，交通运输将成为我国石油最重要的消费行业。预计我国2020年汽车将消耗石油3.5亿吨左右，约占石油总消耗量的65%。因此，如果我们可以控制汽车增量，在一定程度上，就可以控制石油对外依存量。那么，我国的汽车产业发展状况如何？

2001—2009年，我国汽车需求年均增长24.9%，远高于全球汽车增长幅度。2010年我国汽车销量约1800万辆。随着收入的提高，汽车产业将继续保持高速增长态势，汽车市场规模将长期处于世界首位。

石油最具潜力的替代应该与交通运输相关，如果汽车的数量(增量)无法减少，那么，汽车燃料的石油替代将是我国减少石油对外依存的一个最重要的方面。从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代则是一个刻不容缓的问题。如果政府愿意将发展混合动力电动汽车提高到保障我国能源安全的位置，我们就可以预期混合动力电动汽车产业将有一个快速发展。

3、文献综述

随着全球经济的复苏和发展，汽车已经大量进入家庭，尤其是发展中国家。但是，能源紧缺，环境污染这些问题也日益突出，如何解决这些问题，实现可持续发展，这一课题摆在了我们面前。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位。美国三大汽车公司只是小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国混合动力电动汽车的研究发展。

通过对文献资料阅读和分析，了解了混合动力电动汽车的一些关键技术，而且通过对于国家标准GBT19751-05混合动力电动汽车安全要求、GBT19752-05混合动力电动汽车动力性能试验方法和GBT19753-05轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法的查询，知道了对于混合动力电动汽车的检测是十分严格的。因为是电动汽车，能源是全车的核心，通过查阅资料和相关信息，对于混合动力电动汽车电池的种类及它们的优缺点有了一定的认识，也会在以后的研究中关注比较常用的电池。

除了电池以外，混合动力电动汽车的其他关键性能指标也是要求严格，如混合动力电动汽车的动力系统、驱动电机、电池管理、绝缘保护、制动系统、电气信号等。这些内容都是 在接下来的研究中需要特别注意的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：研究电池单体结构设计以及体系配比技术，研究系统SOC、SOH和SOF估算和控制技术，电池系统高效管理技术，系统热、电、结构设计一体化集成技术；研究系统试验验证评价技术；可靠性满足整车集成要求，安全性、电磁兼容性等满足国家标准或相关规范要求。

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：研究电机与发动机、电机与变速箱等机电耦合装置集成技术，研究双（单）电机控制器的集成技术，研究电机及其控制系统的性能提升与安全控制技术，研究电机及其控制系统的可靠性、耐久性、环境适应性、电磁兼容以及减振降噪技术，研究批量生产的先进制造和质量控制技术。3.超级电容器：研究标准化和模块化的混合动力汽车电源模块。在保持超级电容器高比功率、长寿命和快充特点的基础上，大幅度提高比能量。4.相关检测方法技术经济分析

三、研究步骤、方法

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：以单片机为核心，采用分布式网络控制系统结构，可以实时检测动力电池的各种运行参数。可以根据电池状态进行故障诊断和报警, 同时具有热管理功能等；系统参数通过PC进行标定，通过CAN总线与整车其他系统进行通信实现信息共享。

车载充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，充电机依

据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。2）可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。3）完备的安全防护措施： 交流输入过压保护功能； 交流输入欠压告警功能； 交流输入过流保护功能； 直流输出过流保护功能； 直流输出短路保护功能；

输出软启动功能，防止电流冲击；

在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电；

充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动； 高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出； 具有阻燃功能。车载充电机技术指标：

输入电压：AC220V，50Hz±1Hz； 输出电压范围：DC140～360V 输出电流范围：1A～12A 最大功率：5KW 转换效率：≥92%（满载）功率因素：≥0.99（满载）

环境温度、工作温度：-30～70℃（50℃以上限功率输出）保护功能：输出过压、过流、短路、过热、电池反接保护

混合动力电动汽车车载充电机

系统总体：（1）具有CAN总线接口及功能：充电模式可通过CAN（2.0B）总线接口自动控 制； 电池管理系统通过CAN通讯控制充电机实现分阶段恒流恒压充电；工作状态和故 障信息可以通过CAN接口读取。

（2）必要的保护功能：短路（交流和直流侧），输出过流、过压、欠压、过热等。（3）在交流电源欠压保护后，电源电压恢复正常后，可以自动恢复充电的功能； 停电后恢复供电时，充电机具有自动恢复充电功能。（4）电磁兼容性：满足车辆电气系统电磁兼容性

（5）输入输出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN通信、250—400VDC。充电机系统技术及考核指标（1）额定功率：2.8KW（2）输入电压22010%，50~60Hz

（3）电压输出：高压250-400VDC，精度FS 1%；低压：13.5VDC（150W）（4）输出电流：0~7A，精度为FS 1%，充电电流<1A时自动停机（5）整机效率：85%

（6）输出电压纹波：小于1%

（7）外形尺寸：小于370mm230mm180mm。

（8）连续工作时，环境温度-20~40℃，箱体内系统温度-20~65 ℃。（9）系统连续工作时间7~8小时（10）使用环境：车载

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：从电机、功率电子装置和控制技术三个方面论述了当前的研究现状，指出了其未来的发展趋势。混合动力电动汽车对驱动电机及控制系统的要求主要有：

(1)以转矩为控制目标，油门和制动的开度是电磁转矩给定的目标值，要求转矩响应迅速，波动小；

(2)混合动力电动汽车要求驱动电机要有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作；(3)为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数，为保证汽车能跑到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出；(4)驱动系统高效、可靠性好、电磁兼容性好且易于维护等。

3.超级电容器：研究碳材料、电解液等关键材料技术；研究单体电容电性能设计和结构设计、模块设计，模块均衡及热管理等技术等。

四、主要参考文献

郑敏信，齐铂金，吴红杰，等.混合动力客车锂离子动力电池管理系统[J].高技术通讯，2008.2，18(2)袁方伟，陈思忠.电动汽车电池管理系统的研究[J].汽车研究与开发，2003,(3)万沛霖.电动汽车的关键技术[M].北京：北京理工大学出版社，l998,12 王玲.混合动力大巴用高比功率镍氢电池的管理系统设计[D].北京：北方工业大学，2004 张扬，王峰光.铅酸蓄电池维护与测试现状及测试技术发展趋势[J].电源技术应用，2005,(7)陈清泉,孙逢春,祝嘉光,等.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2002.1l 张锐，张维戈，文锋.一种电动汽车绝缘性能的测量方法[J].国外电子测量技术.2007,26（10）黄勇，陈全世，陈伏虎.电动汽车电气绝缘检测方法的研究[J].仪器仪表与检测.2005,4

系（教研室）评论意见

评议人：

动力锂电池技术路线 篇7

随着石油资源的日益紧缺,新能源汽车的发展变得愈加重要,在这种背景下,全球许多汽车企业都投入了较大精力来开展新能源汽车的技术研发,动力电池做为新能源汽车的核心零部件,其技术水平将直接决定着的新能源汽车的发展方向。根据新能源汽车的开发项目要求,动力电池总成不仅应能提供车辆正常行驶的动力,还应确保其在全寿命周期的可靠性、耐久性和安全性,因此为确保动力电池总成的可靠性、耐久性和安全性,首先必需要确保承载动力电池总成的壳体结构强度能够满足整车的开发需求。本文就某纯电动轿车动力电池总成的壳体结构如何实现优化设计展开了具体的分析和讨论,以下是具体的说明。

1、动力电池总成壳体结构设计

设计一种动力电池总成壳体结构在保证占用整车空间不大的基础上,合理地将动力电池总成分布在整车的底部和座椅的下方,该种动力电池总成的布置方式使整车载荷的分布更加合理,有效的保证了整车制动性、转向性能以及操稳性。

动力电池总成壳体结构是由内胆、内横梁和外横梁三大部分焊接而成,其中内胆的材料为DC04,由冲压工艺加工而成,而内横梁和外横梁的材料均为B340,同样采用冲压工艺加工而成。装配时,先将上述左侧电池模组、右侧电池模组和后部电池模组分别通过螺栓连接的方式固定在壳体结构上组装成动力电池总成,再将动力电池总成同样通过螺栓连接的方式固定在车身上。下面是对动力电池总成壳体结构优化设计的具体说明[2]。

2、动力电池总成壳体结构设计优化

2.1流程框图(见图3)

2.2动力电池总成壳体结构强度分析

随着有限元分析技术能力的提高,各种计算机辅助设计分析软件为汽车车身设计提供了一个技术平台,极大地方便了汽车的设计。动力电池总成壳体结构作为汽车最重要的组成部分之一,直接影响汽车的整车静态、动态性能。点焊是动力电池总成壳体结构常用的一种连接方式,对这种结构进行有限元分析必须建立相应的点焊模型。对于由几百个焊点连接而成的动力电池总成壳体结构来说,焊点的有限元建模技术是保证计算结果具有较高精度的关键技术。由于动力电池总成壳体结构具有焊点数目多、空间曲面复杂及几何特征多等特点,要建立精确的动力电池总成壳体结构模型极为困难。在建模时,一般都会对动力电池总成壳体结构进行了简化处理,目前常用的焊点建模方法有:节点与节点之间以CBAR单元直接连接来模拟焊接关系,以及用实现单元面对面连接的ACM、CWELD单元来模拟焊点的连接[3,4,5]。

本文基于Hyper Works有限元前处理比较常用的ACM焊点模拟方法来研究探讨不同焊点布置对动力电池总成壳体结构强度的影响,即通过优化焊点位置的方式来解决动力电池总成壳体结构强度不足的问题,从而为动力电池总成壳体结构设计提供技术解决方向。

动力电池总成壳体结构分析模型如图4所示,动力电池总成布置在整车的底部和座椅的下方,具体重量分布如下:动力电池总成壳体结构重量46.5KG、后部电池模组的重量为96Kg、左侧电池模组和右侧电池模组的重量均为38Kg。表1为对分析工况及边界条件的具体说明。

接下来考察垂直冲击工况的应力分布情况,先通过Hyper Mesh对导入的数模以壳单元的形式进行网格划分,设置Elem Size=3,Mesh Type为Mixed,网格划分方式为手动(具体操作为抽中面、几何清理等),网格处理好后再定义Com-ponents的材料属性steel,弹性模量为2.1e+05、泊松比为0.3、密度为7.89e-09等,再导入壳体结构的焊点数模,生成ACM焊接连接模型,具体设置参数如下:Type选acm,Num layers选total2,FE Configs为Custom,FE Type为Optistruct 70ACM,接下来再进行载荷施加、边界条件设定,最后运行Opti Struct并在Hyper View中观察动力电池总成壳体结构在表1中垂直冲击工况下的应力分析结果[1]。

从上图5内胆的应力云图中可以看出模型的应力最大值达到366.29Mpa;从上图6内横梁的应力云图中可以看出模型的应力最大值达到201.67Mpa;从上图7从外横梁的应力云图中可以看出模型的应力最大值达到271.93Mpa。

将以上图5至图7的分析结果汇总如表2所示,单位Mpa。

从表2中可以看出动力电池总成壳体结构的内胆在垂直冲击工况的实际安全系数低于目标安全系数,不满足整车的强度要求,经分析该问题是由于2个焊点与凹槽位置太近造成的。基于该问题,在满足整车给定的动力电池总成壳体结构的总重量不大于46.5kg的前提条件下,从壳体结构的焊接工艺上进行优化,决定将该2个焊点移至设计上可允许的距凹槽位置的最大位移处。

从上图8和图9内胆的应力云图中可以看出,优化2个焊点的位移后,内胆应力的最大值已降至305Mpa,该应力值完全满足目标设计要求,具体结果如表3中所示。

图10为在振动台架上进行振动试验的动力电池总成,经过试验验证焊点位置优化后的动力电池总成壳体结构完全满足整车的强度要求。

3、结束语

本文就如何利用Hyper Works软件进行强度分析展开了具体的论述:即先用Hyper Works软件的前处理工具Hyper Mesh对动力电池总成壳体结构进行网格划分、ACM焊点连接模拟,再用Hyper Works软件的后处理工具进行求解、分析,接着通过Hyper Works的强度分析结果对动力电池总成壳体结构的焊点布置进行设计优化,最后再通过动力电池总成的振动试验加以验证。总之,该种借助于仿真分析软件的正向开发技术为产品设计提供了非常有价值的理论分析依据,进而提高了产品的设计效率。

摘要：在某电动车基础之上设计一种动力电池总成的壳体结构。在考虑到动力电池总成壳体结构轻量化的前提下,使用Hyper Works软件对动力电池总成壳体结构的模型进行了网格划分、ACM焊点连接模拟、仿真分析,通过仿真分析的结果对壳体结构的焊点位置进行优化。最后再通过动力电池总成的振动试验证明,优化后的壳体结构满足整车强度要求,大大提高了设计效率,进而节约了产品的研发成本。

关键词：动力电池总成壳体结构,Hyper Works,ACM焊点

参考文献

[1]刘涛.基于Hyper Works的某动力电池总成固定支架结构优化技术[J].农业装备与车辆工程,2016(05):78-81.

[2]李成.CATIA V5从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2010.

[3]张胜兰,郑冬黎,郝琪,等.基于Hyper Works的结构优化设计技术[M].北京:机械工业出版社.2007.

[4]李楚琳,张胜兰,冯櫻,等.Hyper Works分析应用实例[M].北京:机械工业出版社,2007.

动力电池应缓行 篇8

从2014年开始，我国政府出台了一系列优惠政策，从此，中国新能源汽车产业开始进入了高速发展时期。与此同时，电池投资的高速增长带动了电池产业的增速发展，但依然出现了供不应求的情况。那么，出现这种电池跟不上的原因在哪里？我国电池的技术路线又是怎样的？在电池技术方面，我国跟国外相比又处于一个什么水平？合理的电池续航里程到底是个什么范围？

针对这一系列问题，《汽车观察》记者在中国电动汽车百人会论坛（2016）新闻发布会现场对清华大学教授、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高进行了专访。

电池技术路线合理

针对目前中国新能源汽车发展存在着一些不平衡、不协调的问题，欧阳明高指出，新能源汽车整个产业链所谓的不协调是指整车跑的快，电池供不上。

关于核心动力电池，欧阳明高认为动力电池技术路线还是比较合理的。从不同车型搭载电池种类看，客车领域搭载电池以磷酸铁锂为主，占比达88%，三元锂电池仅占12%；乘用车领域，搭载三元电池占比达69% ，磷酸铁锂电池占比29%，锰酸锂电池占比只有2%。从电池消耗量看，客车部分电池消耗超过了60%（纯电动客车占比约54%），占比偏大，而且客车的电池质量很不一致，全国客车厂多如牛毛，而且地方保护比较严重，欧阳明高认为这应该也是推广过程中需要特别注意的。

总的电池用量，目前全年突破100亿瓦时，到2020年会到600到1000亿瓦时。根据电池行业的报告，2015年电池投产大概1000亿瓦时，在建和拟建的电池工厂已达1800亿瓦时，基本满足到2020年的需求，今年供不应求，明年下半年基本平衡，后年总体将过剩。但是，高质量的电池永远是供不应求的，性能价格比好的电池永远是供不应求的。

供不应求是暂时的

既然目前新能源汽车的电池技术路线合理，为何产能跟不上？

在欧阳明高看来，中国电动汽车电池技术的产业基础总体较好，与国际相比，中国在电动汽车动力电池方面存在很多问题。一方面，中国先进材料和机理研究较差，电池结构设计技术先进性较低，另一方面，自动化程度较低，精工艺的开发能力也较弱。

“以前我们研究电动汽车，认为电池系统只要将单体组合即可，现在才明白电池系统是很复杂的技术。电池技术的复杂的还体现在它要进行安全性验证，这个过程需要时间。你不能随随便便就把开发出来的电池拿到车上去，这个电池厂很担心的，出事了算谁的，所以电池厂家就不敢扩大产能，即便要扩大产能也是要从小规模到大规模，这是有一个周期的。其实我们现在的周期已经偏短了，不能这么快的上，上的太快之后必然会引起一些质量参差不齐，甚至制造缺陷等。所以你可以想像，这么大规模对于电池行业来讲，简直就是历史上从来没遇到过或者全世界都没遇到过，它需要有跟上的时间。但是现在应该说电池产能跟的还是很快的，2015年电池行业的投资就接近1千亿，会新建1千亿瓦时的产能，在建和已有的产能会达到1800亿瓦时”欧阳明高指出。

另外，电池所需的高端材料供给尚不足，一致性、良品率、安全性、可靠性、产品性能不能完全满足市场要求，企业创新能力总体不强，优势产能不足。

同时，中国电动汽车动力电池还面临韩国等国外电池企业的挑战。

据欧阳明高推测，预计到2025年，锂离子电池将会接近性能极限，达到约350瓦时/公斤到400瓦时/公斤。美国能源部对锂离子电池发展现状和趋势判断，电池极限可达到300/公斤到350瓦时/公斤，到2020年至少可以达到约200瓦时/公斤。不过，目前技术攻关的重点是如何解决硅负极的相关问题，来提高电池寿命。

进入第一方阵

在电池技术方面，跟国际的相比，中国现在处于一个什么水平？

在欧阳明高看来，全世界电池水平数中、日、韩排名靠前，都是第一方阵，我国新能源汽车电池核心技术不比国外差，甚至在很多方面比国外要好。比如，连老牌的汽车强国德国的电池产业跟我国都是没法相提并论，现在德国基本上用我们中国的电池，包括宝马顶尖汽车厂都在用中国的电池。

“我们新能源汽车市场现在是世界第一，从技术水平看，我们核心技术是动力电池，动力电池我们现在的领先企业至少有比亚迪和宁德时代新能源这两家，他们应该说是世界领先水平的企业，现在能跟我国竞争的是韩国的LG和三星，但是目前宁德时代新能源也在给宝马供货。总的来看，所以从核心技术的角度，我相信你们可以再到电池厂去看一看，比如说比亚迪的新厂以及宁德时代新能源的研究院，他们有100多个博士，国外也在跟他们合作，能体会到这种民营的高科技企业的创新能力绝对是一流的。

此外，我国现在电池研究的队伍，在全球从人数来看还是最多的。

300公里将成为常态

对于我国来说，多少公里才是合理的电池续航里程？

欧阳明高认为，中国的电动车要适合中国的交通体系，中国的电动国民车应该是一种小型车，主要是在城区来用的车。如果要把它做成500公里续航里程完全没有这样的必要，同时这也对纯电动汽车提出了要求过分。所以，到2020年300公里左右续航里程的电动车会是一个常态。

对此，欧阳明高解释到：“就算是电池技术继续发展，500公里的电动车价格仍然是偏高的，2013年电动车续航里程是120公里，冬天降到80公里，现在新出来的电动车续航里程都是200公里以上，我相信在2020年会在300公里左右。但是一定要把它提到500公里，每增加100公里就要增加一些钱，这个钱的数量级至少是1万块以上，同时我们还要考虑舒适度。前几天有人做过一个测试，开特斯拉从北京出发到哈尔滨，结果开的还是觉得很紧张，走着走着就觉得怕没电了，空调少开一点，特斯拉可是80度电的豪华版价值七八十万的，而且特斯拉电池的比能量是比较高的，这就说明我们纯电动车都要求500公里，这个价格是很难下来的，不是做不到。”

总而言之，欧阳明高特别指出，电池产业的发展不是简单的投资问题，在研发方面的投入比重更为重要。对于电动汽车的动力系统，无论是增程插电式混合动力系统、纯电动力系统，还是燃料电池动力系统，都要综合考量与分析各个系统的核心技术以及优劣势，进行稳步增质、增量的发展。他特别强调，出于安全考虑，我国动力电池的发展，不宜一味图快，应该缓行。