【2017泰达论坛】中汽中心窦汝振：动力电池系统关键技术解析

中国汽车技术研究中心首席专家 窦汝振

尊敬的叶秘书长、尊敬的参会嘉宾，这个时间段我就动力电池系统的关键技术，结合我们的工作和目前的研究给大家做一个汇报。在这之前因为这次论坛本身内容还是面向行业的，所以虽然我的PPT里面会有一些技术内容，但是通过这些工作更多的还是介绍一些观点判断和一些看法。这次论坛的主题就是新业态，新的理念，从目前的论坛的两天的内容上来看，从我个人的感觉比前几年回顾的话从我们的内容上更丰富，也更有冲击力，或者说几年前的一些提法预见到今年已经变成了现实，还有更多新的内容在加入。

在旁边的论坛上午有一个主题就是传统产业和新进入者的交锋，非常激烈，在这里面的具体观点不再重述了，给我自己的一个启发，我们新技术产业发展变革过程当中对于产品的技术路线，产品的实现路径提出了更多的挑战，其实这种差异化恰恰本身也是我们新旧产业变革过程当中非常重要的一个原因。

（PPT）这是电动车百人会做的一个统计，我讲一个数字，我们现在产业的集中度会越来越高，从动力电池系统的角度或者动力电池的角度现在前十家企业已经实现了集中度超过了80%，这里的统计数据的口径不管具体数字多少，产业集中度的选择无论是从数字还是从整车厂对于配套厂家的选择上大家也可以看到这种快速的发展。这个其实也是我们目前从零部件产品目前发展的阶段，正是处在一个市场快速变革的一个发展过程当中，所以对零部件的要求支持新产业特别是新能源汽车产业的发展应该说比以往的要求更严苛，从性能质量的要求会更高，研发周期甚至迭代的周期会更加快。报告想从三个内容给大家做一个介绍，一个是对电池系统的要求，这个其实我们刚才说了也是分享一些观点，另外作为实践，因为我本身也是天津汽车研究公司的总经理，目前我们在技术路线的选择以及相应的电池产品开发方面，也通过一些实际工作分享一些我们的看法和判断，最后对于电池回收利用的产业政策包括目前的基本现状跟大家也简要做一个汇报。

电池系统的要求按照国标要求是这些内容，不一一介绍了。现在目前的从产品的关注度上来讲，一方面是我们安全性，另一方面就是可靠性，这是作为零部件必须要实现的基本要求。另一方面从系统研发的角度，对于电池系统，电池单体以及电池管理系统方面都有更具体的要求内容，这里表的内容不一一去念了，实际上这也是在从另外一个角度说明我们整车产品特别是新能源汽车产品目前阶段所面临的一些复杂性的要求。是通过实实在在的产品和技术路线去实现的。

比方说这里从整车对于动力电池系统从安全性能角度我们也罗列了一些内容，这个还不是全部，所以这些内容会对我们的产品设计以及我们的控制策略、技术实现方式方法提出更高的要求，包括对于后续产品检验、生产制造过程以及对生产装备的要求都提出了跟过去传统汽车生产制造和传统的电子产品或者是电池生产工艺要求完全不同的内容。所以这是我刚才前面讲到的，从新旧产业变革过程当中一个是由产业的机遇，另一方面它的要求实际上并不是在简化，因为有一些专家可能认为纯电动汽车变得更简单了我想从理解或概念上是一这样一个说法，但是从产品的技术保障和实现上面临着全新的与以往不同的内容，这个也很难讲是更难还是更简单了。所以这是我的一个基本看法。这是对电池管理系统BMS的一个要求，后面在研发路径当中也会结合这个介绍一下我们的做法。

这是我们从安全性能角度，把电池包的一些部件罗列出来，从结构安全性的角度，这样的一些部件，从我们一些考核要求和考核内容有哪些必须是完成的，完成程度要到多少。

说到刚刚说的技术路线或者是实现路径，其实目前来讲从产业发展过程来讲存在着很多不确定性，这给新进入者提供了机遇，但是无论对于原有行业的传统车企或者传统零部件还是对于新进入的造车者，或者新进入的零部件都还存在不确定性，比方说我们现在的燃料，这个会场主题就是能源多样化，这里的新能源汽车包括清洁燃料，包括氢燃料电池以及动力电池不同的材料体系这里应该说到目前为止对于我们无论是从纯电动、插电式还是增成式，作为中国纯电路径的选择都还没有形成一个归集到大家完全认同的阶段，能够实现所有要求的技术路径。

所以比方说我刚才讲的磷酸铁锂、三元体系，包括我们不同的封装，是方盒、圆柱还是软包，所以大家从整车厂的配套体系或者电池厂，虽然我们前十位电池企业聚焦了80%的产能，但是实际上在我们这个行业当中还有几百家所谓的动力电池企业也在做着相应的产品。所以这一块我想这种发展对未来的目标的一个判断实际上跟我们现在面临的一些困难之间是进行技术路线选择以及产品路径的背景，所以我们和我们的股东力神电池以及美国PBI公司在圆柱方面选择的一个技术路径。我们也是从产品、技术以及生产制造和整个体系的完备方面都做了全面的分析。

比方说我们现在讲圆柱动力电池的优缺点，当然不同的体系和封装各有各的优缺点。这里包括一些利用率，特别是对乘用车，现在商用车包括客车还有物流车是容易做到相对标准的封装，但是乘用车目前来讲因为车身的尺寸还有一些个性化的设计要求，另外钢壳在模组支撑强度上也有优势。电池一方面劣势是数量会多，但是多并联的方式也会降低容量内阻的不一致性。所以我们通过设计是可以提高数量更多的圆柱电池系统的可靠性。这里对于21700的电池单独再说一下，大家都知道18650是前期消费电子类产品延续过来的封装结构，这在我们新能源汽车当中有很多的设计也采用了18650，所以有名的就是特斯拉这样的跟松下的合作，其实特斯拉model3已经进入到了21700，我们国内一些电池厂包括整车厂也采用了这样的技术路径，比方说我们和力神，我们也采用了21700的技术路线，当然是基于我前面的分析和判断，特别是从成本，从性能指标要求上来说是一个方面，另一方面从安全性和成本也是我们不得不去解决的一件事。所以这方面我们认为在21700或者延续圆柱动力电池的一个相对成熟的体系方面有它的优点。后面我还会提到回收利用，我们也会牵扯到这方面的一些看法和观点。这是我们21700应该说一些厂家在刚才提到EV，包括HEV，PHEV这些不同的应用方面也有了更多的性能上的进化（PPT）这是力神三组不同的规格。

我们和美国一家公司PBI在进行电池包模组的开发和设计，它的出发点是安全、性能和成本，因为有一些基本性能内容大家也耳熟能详了，就不再过分强调。从现在产业进化的阶段来看，我们对于生产效率、生产效能、一致性保障，对于生产环节我认为现在是更值得去关注的。这是我们认为的一个安全性的技术路线，这里提一点，我们对于电芯的温差控制能够达到两度的范围，这是很难做到的，但又是不得不做到的。因为电芯的安全性和寿命跟整个电池包内部温差和寿命是密切相关的，所以我们要提高成本丧失能量密度，但是对于安全性保障包括我所说的电池寿命的保障都是不得不解决的，所以这是我们对于安全和性能，或者从安全性和寿命的角度应该是摆在第一位的。

（PPT）我再补充一下，右上角这个图，在保障这种情况的前提下我们对于成本要通过一些技术手段，比如说更高效的散热能力，其他的一些技术设计，要去实现，这是我们预计的一些性能和要求。比方说左下图我们通过铝，我们用蜂窝铝的形式进一步做减重，进一步做降低成本的工作，包括我们可靠性的提高，我刚才提到了一些控制设备，我们的一些控制方法。我们现在按照汽车厂商的要求，对于过去电池生产或电池模组的生产，按照他的供电管理应该有更高的要求，只有这样才能做到整个批量产品的安全和可靠。

时间所限不一一介绍了，（PPT）这是我们做的一款电池包，而且按照刚才前面吉利李总提到的，实际上按照整车厂的要求，我们面对不同的产品希望做模块化的产品的设计和开发。这是我们生产过程的一个流程图，我们希望或者说现在我们的设计提高进一步的生产效能，比方说模组的生产线我们设计产能是达到16万/年的产能，这是我们一条线的产能，这是步骤。不一一介绍了。

这块我们对于Pack希望一年能够做到十万的产能，只有这样的量才能支撑我们的质量目标。支撑我们刚才讲到的成本的目标控制。这是按照整车厂的不同阶段的开发验证，我们电池系统都要完成相应的工作。这是技术路线图的要求，这里不一一说明了，这里强调的是我们希望电池成本随着行业的发展满足客户的进一步的要求。

最后一点，花两分钟时间我们把电池回收利用简单介绍一下。当然原因我想一个是重点是环保，另外一个我们必须实现资源的可循环利用，因为这种新能源的对于回收利用的要求实际上是跟我们传统产业面临着完全不同的情况。

按照目前的法规的要求已经发布的，已经有相应的标准，正在起草的，包括正在计划的，也正在推动过程当中，这里额外插一句，也是天津市新能源准入的审核专家，在我们天津市已经越来越追施我们的安全和售后环节对于电池的拆卸，包括回收利用的关注度，因为这个从我们整个运输、储存包括回收的安全性，包括环保方面确实对政府也提出了很大的一个挑战。所以我想贼个法规的发布和进化可能会也是我们目前行业工作当中一个重要的方面。这是一个完全闭环的循环利用。这是回收的一些方法。模式有很多，包括这是北汽给出来的一个整车的回收利用的方案，所以很多企业已经在进行相关的工作，这是我们受到的一些因素的影响，这块会提升我们的安全处置的一些工作，但确实目前来讲还在提高企业成本，这又是不得不面对的。

这是中汽中心做的动力电池回收联盟的工作，如何推动我们目前面临的挑战和要求。这就是全部的报告内容，跟大家做一个简短汇报，谢谢大家！