奇瑞汽车曾祥兵：动力电池系统的前瞻性设计

2018年11月8日，以“新时代·破而立：前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京兴基伯尔曼饭店开幕。奇瑞新能源汽车技术有限公司系统部部长曾祥兵在峰会上发表主题演讲，以下为主题演讲内容。

奇瑞汽车曾祥兵：

尊敬的各位院士、各位同行专家，我刚才看了一下咱们各位专家的演讲，突然发现我们整车厂是在产业链里面最末端的，就是说我们最终要把上游的各个链条整合，最终是要真正的交付给消费者终端客户，所以我今天在这里也给大家分享一下动力电池系统发展的趋势，就是一些想法吧。

从几个方面：第一，整车对动力电池需求的关键；第二，动力电池发展趋势；第三，动力电池系统前瞻性设计的一些想法；第四，从电池系统应用里面隐含充电系统发展趋势的一些分享。

第一，整车对动力电池的需求。

这也是很多年前我们一直做的，关于客户对于我们整车的需求，可以看到这些圈圈的概念里面，消费者以前到现在，对于整车里面电池的寿命、续航里程、电池成本的经济性，这些方面一直都是不变的永恒的话题。

从上面刚才用户的一些需求，动力电池我们从整车分解：1，动力性，整车动力性对于电池来说就是我们电池的功率特性，尤其是更宽的环境适应度，对我们来说要求是很期待的。2，经济性，比如说续航，单度电能够行驶的里程以及单度电的成本。3，安全性。4，可靠性。就是我将来能够使用多长时间，因为这是一个昂贵的产品。5，充电便利性。

我们会从这五个上面，我们做设计的时候也是会进行逐步的分解。1，动力系统，持续放电能力等。2，经济性，单车低能耗、充放电效率等。3，安全性，机械耐用安全、电安全、热失控安全。4，可靠性，循环耐久实验。5，充电便利性，因为要充电，考虑到消费者的需求，充电设施、充电形式、能力都是我们的挑战。

能量密度的趋势，现在综合来看，从当前的230—250瓦时/公斤，未来我们希望能够突破做到550瓦时/公斤，当然这个时间非常长。在这个过程中我们可以看到，从用户的角度来说，希望这个能量密度能够无限的提升，但实际上从我们做整车的平衡度，从平衡性来讲、经济性来讲，我们其实做整车的角度也不希望这个能量密度是一个无限的趋势。另外一方面，我也认为我们这个能量不断提高，电池安全性应该也是值得商榷的一个事情。

如果随着能量密度的提升，我们能够更好的应对顾客，我们希望我们的续航里程也能够不断的提升。从图上来看，希望我们的里程最终电动车能够超到1000公里，这是我们的目标，我觉得这个目标还是非常难的，就是未来5—10年都是非常难的，我们整车也要结合电池的发展水平，我们也应该制定比较切实实际符合消费者欲求的产品。随着现在大家也在讲后补贴时代，我们也做了一些调整、做了一些调研。从消费者来说，长里程、短里程都是有需求的，除了这张表以外我们也在思考，后面我们可能在今年或者明年会陆续推出短续航的，200、250公里以上，真正满足家庭里面的第二辆车或者上下班代步需求车辆的细分市场，同时这样一个目标我们放到更长的，将来去替换家庭的第一车的目标。

这里我们也分享一下前瞻性设计，当然这个图我的本意是想我们有几个方向：

第一个，现在我们讲的一体化的，就是我们电池包这种嵌入式设计上面，希望这方面能够更多的加强咱们电池系统的安全防护。另外，我想提出一个新的概念，我们也希望这个电池可以模块化的装到整车里面，我们电池的下壳体和整车的下底板能够浑然一体，真正把电池以模块化的方式到整车里面进行分装，当然这个理念是建立在我们电池的一致性有足够好的前提下，这个确实能够提升咱们整车电池系统的能量密度，也能降低很多的成本。

第二个，要推出平台化的概念。我觉得行业上，原来我们想从电芯的层级想推进标准化，后来发现很难推动下去，后来慢慢我们发现可以从模组角度进行平台化的推广。模组的推广以后有什么好处呢？对我们整车的电池系统的设计也可以趋向标准化、模块化，对于电池系统的设计能够降低很多的验证或者开发的风险。这个模块化设计尺寸的时候我们是考虑去兼容电芯，各种不同的电芯，比如现在我们还有软包、方形或者是圆柱，我们可以找一个相对合理的尺寸能够结合不同的电芯，这样对技术路线也不可能单一化，其实在我们公司现在这个已经推行的非常不错，如果有跟我们合作的电池供应商应该能够感受到这个好处，最起码我们从方形和软包做成统一化的模块。

第三个，电池轻量化的设计，要坚持不懈的追求。我们从这里做了一个分布的分析，模组要占到74%，第二个就是箱体，这两个要提升电池系统的能量密度，这两个是核心的一个任务，模组这个层级上面更多的是不断的提高电芯的能量密度，箱体占17%的方面，我们可以采用不少先进的材料，我做了一个阶梯图，现在我们可以从普通的钢板到高强度钢板的应用到铝型材的应用，再到塑料件和将来的碳纤维，能够充分的降低电池包整体附件的重量。

第四个，对于电池系统，目前据我了解的各大主机厂，对于电池系统本身赋予的含义，除了充电、放电功能以外，整车层面上做了太多的整车功能层级，我们也希望把整车电池包控制的一些功能要简单地放到整车控制器里面，让电池系统更加趋于简化的外界接口。

第五个，安全性。其实我们本身电池系统都是围绕安全性，像热管理，像电池、电芯随着温度的变化，性能变化也是非常大的，对于消费者来说，是不可能为电池性能技术的缺陷来买单，所以要做好充分的热管理系统，高温要冷却低温做好加热。现在加热普遍的目标是负20度，这样的目标下大概目前兼顾中国的区域，中国的北方还是有一定的极限性的。低温加热方面，现在我们加热时间还是有点长，怎么样结合电池的特性，能够实行快速的加热，现在也是非常重要的一个方面。第二个方面，高压安全，这个高压安全首先是电池系统本身的使用高压安全，应该从电池系统，从装配生产的高压安全，到应用使用的安全，以及到售后维修安全方面，要全方位的考虑到设计。第三个方面，电池管理系统。当前中国电池管理系统相对功能化的，从可靠性方面应该还需要做大量的工作，怎么把SOC算的更精准，而且随着电池不断衰减的过程中和使用过程中能够把SOC去算精准。还有，现在随着智能驾驶、无人驾驶的发展，电池管理系统随着整车纳入互联网应用的时候，智能网联安全的概念设计现在也要逐步应用和推进。第四个方面，结构性安全，就是如何在一定车速的使用情况下，能够从电池系统、整车结构上能够最大限度的保护安全，当然这个目标也不是无限制的，但是要保证结构安全设计。

这一切还要有一个先进的测评系统，我们这个层级里面主要着重于安全耐用这方面的全景图，我们要建立完整的测评体系，不光建立，在实际上实施的时候也是要逐一去验证，真正的保证电池系统的安全性。

第四，充电系统发展趋势。

从这个图可以看到，首先，家用充电，就是家里充电的方式还是要有的，因为不同的客户群体有不同的使用场景。第二个，我们开始用对面的桩充，就是交流慢充，功率最大的已经能做到6.6千瓦，现在还有推到11千瓦的，可以降低局部用电集中的形式。第三个，满足一定场景下，直流快充，因为直流快充的功率特别大，我们如果过度的集中用这种形式，对于用电的集中力度挑战是非常大的。德国也在推大功率的快速充电，从使用角度来说这是非常好的方向，但是从整车研发和对电池本身来说，大功率的快速充电还是有一些局限和挑战的，如果那么大的快速充电，对我们整车超大的电缆布置也是非常有挑战的。第四个，换电的状态，有人一直问我，这个技术是不是很难的一件事情？我说技术上真的实现不是很难，关键是怎么去统一换电标准，怎么去协调换电各个整车厂的利益，怎么能够和谐的平衡，我觉得这个是难点。第五个，我们逐步也在推出一些无线充电，其实说大规模的应用场景我觉得还是有局限，但是无线充电可以跟哪些场景呢？比如咱们的智能驾驶，或者有特定的停车区域，这个其实是有意义的，在这个区域相对比较封闭，它的无线充电安全性的挑战就能够有一些降低。

智能充电，就是能够采用远程预约或者随时随地APP的查询、以及周边充电设施系统的辅助，这样能够帮助消费者找到便利的一些设施。

总结起来几个方面，第一，动力电池系统应该属于初期相对偏中期的阶段，但是还要在多个方面，尤其在咱们中国制造行业里面的精细度和一致性上还要取得更多的突破。第二，电池系统的前瞻性设计，还需要做更多的技术储备、做更多的开发工作。第三，安全性仍然是我们未来设计的重中之重。