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CIBF丨合众汽车马建生:合众新能源汽车规划及动力电池技术路线

盖世直播 2021-03-21 18:33:17

2021年3月19日,由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会联合电池中国网共同举办的第二届新能源汽车及动力电池(CIBF深圳)国际交流会在深圳隆重召开。大会期间,合众新能源汽车有限公司动力电池开发部总监马建生以《合众新能源汽车规划及动力电池技术路线》为题发表了主题报告。

CIBF丨合众汽车马建生:合众新能源汽车规划及动力电池技术路线

以下为演讲实录:

谢谢赵总、谢谢会务组。各位领导、各位同事,大家下午好,我来对合众公司车型规划和动力电池的技术路线做下介绍。合众公司成立于2014年,是一家集创新设计、产品研发、生产制造和销售服务于一体的高新技术企业,是全国首家具备发改委、工信部“双自制”“双工厂”的新能源汽车企业。

(图)这是合众的发展历史,自2018年获取“双资质”后基本每年都有推出新车型,同年11月哪吒N01上市,2019年与哪吒电影强强合作主推品牌升级,同步N01升级推出350续航版,2019年11月哪吒U广州车展预售,2020年9月北京车展哪吒V发布,纯电动轿跑概念版Eureka03发布亮相。

合众车型市场定位在20万以下大众消费市场,车型涵盖A00级和A+级,有HPC平台和HPA两个产品平台,五款车型。2020年合众销量15091台,新创车企中排名第五,2021年1~2月份销量4000多台新创车企排名第四。

(图)这一款是2020款哪吒N01,是2018版在整体设计、技术、智能驾驶方面整体升级的产品,综合续航350km,0~50公里加速4.9s,CTP 磷酸铁锂电池包,有2400L超大内部空间,279L超大行李厢空间。

(图)这是哪吒V,潮玩纯电动跨界车,外观灵动流畅、海豚流线低风阻,能耗低。内饰极简约设计,一款13寸大屏基本上涵盖了所有的车内按键。最高续航401公里,50公里加速4.9秒,配磷酸铁锂高安全电池系统,整车长4070mm。在这款车上首次搭载了车内生命体征监控系统,你的小宠物或者是小朋友在车里时,会智能提供APP信息,避免车内留下生物物体。

(图)这是哪吒U,2019年11月推出,2020年又在它的基础上进行全新的升级改款,近期将上市U-PRO最高续航610公里,配备84.6度电三元电池包,系统比能量185wh/kg,百公里加速小于7秒,以极致敢创的理念,令“极优”品质,“极智”科技、“极美”设计融于一体,轴距2770mm,搭配全球首款透明A柱及22个高精度雷达传感器,具备配置450多项的智能辅助驾驶功能,360°3D随行影响,全自动一键泊车功能,可以体验到L2+级全智能辅助驾驶。

(图) 2022年Q4将推出首款电动轿车,在合众全新架构平台开发,在这款车上重新定义智能驾驶系统,以超智、超快、超长,更安全,更懂您的需求,增程版续航1100+公里,纯电800+公里,部分场景下可以实现L4级自动驾驶,还未上市留些神秘感。

以上是合众车型的简单介绍,下面讲一下动力电池的选型和技术路线,目前动力电池的种类非常多,有三元、多元、高压、无钴、磷酸铁锂等,高性价比的铁锂电芯能量密度20年最好的在180Wh/kg左右,无钴电芯方壳电芯230Wh/kg的已接近批量状态,合众在匹配测试,方型三元已经在250wh/kg批量状态,固态电池包系统合众已完成开发验证。

在电芯选型方面,500公里以下的车型2021年磷酸铁锂电芯可以满足续航和空间布置需求,无钴电芯在测试阶段,后面会同步推进。500公里以上还是三元、多元及高镍电芯。对于续航和充电用户焦虑问题,合众同步推进20分钟快充80%和快换两种方案;快换已经在设计验证阶段,今年6月底可以试运营,2021年会稳步推进市场批量投放。

动力电池系统朝着高集成、高性能、高智能、高安全,高集成从电芯集成、热管理集成和系统集成三个方向深度开发,2021-2022年新开发的电池包效率可以做到75%~80%,能量密度>200Wh/kg。高安全热失控目前的水平是10分钟左右,在2021-2022年是确保30分钟,业内推崇的“永不失火”,我们也在同步做技术预研。目前合作批量应用的域控制系统的功能安全等级ASIL C级,新一代产品功能安全ASIL D级。高性能方面合众自主开发的动力域控制系统已经批量运营,恒温热管理系统目前加热是0.8度/分钟,新一代产品开发目标1.5℃/Min加热速率,未来高集成方案配合自加热系统低温加热目标2℃/Min。同时合众也在规划CTC的技术,把电池包壳体和车身开发高度集成。电池包的高度还想再降一降,因为电池包高度降低后会有更好的离地间隙,会提升恶劣路况的适应性,还有给整车座舱提供更多空间,提高人的舒适性。

合众自主开发的恒温系统已开发到3.0版,具备保温、恒温、降温、均温、低温加热功能,支持远程APP、中控人为控制和本机BMS自主智能控制。全工况测试最优做到电池包系统温差小于3度,低温加热时间小于30分钟,低温续航提升20%,全工况热管理电耗小于5%。

安全方面兼顾行车安全和电池系统自身安全。行车安全,实时监控碰撞信号,不仅仅对通讯信号和硬线信号相互校验,还增加了多ECU诊断冗余校验策略,进一步提高安全识别能力,做到不漏报和误报。电池系统热失控预防和诊断都要做好,高精度采样芯片选型,二次过充防护(电池包充满98%二次充电管理、能量回收过充管理等),高荷电状态小电流二次充电容易出现过充和超高容量存储问题,这对电芯是致命的危害。热管理系统一致性问题,要从从电池包的设计上对温感的布置做好仿真和测试验证,温度信号对每颗电芯的温度具有代表性,它能代表电池包内电芯的最低和最高温度,电流MAP才能跟着电芯性能一致,如果不一致的话,比如说低温的时候电流匹配不好,大电流充电,这对于电芯的寿命和安全影响很大,这方面有大量工作要做细、做实。

热失控诊断对电压信号、电流信号、温度信号、绝缘信号、内网通信状态等关键因子及因子间的特征做校验识别和因子放大分析。从当前策略来看不是很理想包含主流第一梯队的BMS策略。我们做了很多的电池热失控的测试,积累了大量的特征数据分析经验,目前基本能做到精准预测热失控事件,试验验证阶段对行车过程能预测的故障做人为植入,来验证故障诊断的精准度,比如说单体电压丢失了,但是温度没有变化、就未必是热失控。行车过程中对碰撞和热失控信号判断失误,误报的话,对行车安全的影响很大的。

热失控的识别,合众策略具备行车过程和车辆静置均能监控电池包状态,静置阶段BMS会周期性自唤醒自检,一旦有安全问题,动力电池会通过内部网络和TBOX,将信息上传到仪表、大屏和手机APP,以声、光的报警信号提示给车主。

高智能方面,除了BMS自身的智能测算和故障诊断外,合众已经在做大数据分析和云端的策略开发、在线标定功能开发的预研。大数据分析对用户习惯的统计,看一下驾驶的喜好,每次驾驶历程,充电的频次,给用户通过APP推送驾驶习惯。每次都是100%充电,短途行驶或者静置,这对于电芯使用也不是很好。我们会推动一些驾驶模式,比如说把充电的区间降到90%或者是80%,这对于电池的生命是非常好的策略。我们也做了一些分析和测试,如果电芯的使用区间从95%往下走,对寿命的正向影响是比较大的。

在寿命的预估和全生命周期的充放电策略优化,目前看起来大数据分析还是很有必要的。电芯厂和PACK厂给的电流MAP,应用到全生命周期还有很多优化的地方,包括充电策略,在这个过程当中,电流的大小跟电压的匹配、温度的匹配、SOC的匹配,目前看起来不是很好,我们通过后台数据做了很多的分析,在自己的车厂提升了很多,全充电过程的时间缩短了很多, 30分钟左右能充到70%,0-100%能控制到74分钟以内。通过大数据的分析,也可以对用户能针对做建议,刚刚讲到一些问题,就是主动的技术,从刚刚说的驾驶模式的本地自选、后台推送、充电模式、行车低温加热、云端APP推送电池状态行车前加热和制冷、大屏仪表提示加热需求等,充放电深度上有日常使用模式和长途巡航模式,用户也能选择充放电的深度、加热启停,行车加热选择的必要性可以从预先加热或插抢保温解决,如果只跑20公里,事先没有做插枪保温或预加热,车跑起来BMS自主加热,温度还没有完全加热到最佳状态或者性能刚有提升,目的地到了,这是对能量的损失,对长续航来说行车加热是有很大的提升。

我的报告就这么多,感谢各位。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

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CIBF丨合众汽车马建生:合众新能源汽车规划及动力电池技术路线

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202103/21I70246661C109.shtml

文章标签: 电池
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