EV/HEV用动力电池组选型原则和商业化方案

中心议题：
    *  EV/HEV用动力电池组选型原则和商业化方案
    *  单体电池的八大原则
    *  系统对电池组的七大要求

新能源汽车的核心部件是锂动力电池组，如果设计不过关，那么你的纯电动汽车在充电时就有可能会爆炸。而如果消费者不确信他的纯电动汽车制造商解决了这一问题，那么再便宜的纯电动车他也不会买。那么，怎样才能解决这一问题呢？本文将很好地解答你的这一疑惑。

深圳景佑能源龚总CNT Networks举办的新能源车研讨会上，教大家站在系统的角度和汽车控制的角度看电池组，因为从动力电池的角度看单体电池，换一种思路又站在汽车控制的角度看电池组，因为你只有站在这样的高度看电池组才能把电池组看清楚，如果你站在电池组的角度看电池组，永远也看不清楚……

本文导读：
第一页：站在系统的角度，从站在动力电池的角度看单体电池
第二页：汽车控制的角度看电池组
第三页：动力电池系统知识
第四页：电池选型
第五页：安全保障
第六页：结构要求
第七页：控制策略
第八页：采样与通讯
第九页：工艺要求
第十页：工艺方法
 
首先从产业对单体电池的要求来看动力电池，其实动力电池也是一样的，当动力电池成熟以后，应该说电池单体权重看起来就降低了，所以系统对单体电池要求：
   


第一，方便控制为第一原则。这个电池2-3个连在一起怎么控制，用什么方式来控制很重要。如果你连控制都不方便的话，你把很多电池组合在一起就会看到你动力电池里面有很多线，如果有机会看到动力电池的时候，很少有人把动力电池打开让你看，都是封好的，不会打开给你看，为什么呢？打开看就觉得惨不忍睹。
   
第二，安全第一为否定原则。首先我们看这个电池安全不安全，如果安全才能用，因为不安全就会出问题，只要不安全你再好的东西也没法用。但是安全是相对的，你看看能不能控制，能控制住就是安全的，控制不住就是不安全的。
   
第三，稳定性强为重要原则。稳定性我只是来做一个比方，我们很多说我们家生产的电池一直很好，跟三星比怎么样，其实比都没有条件。最近我们做了一个实验， 为什么说比都没有条件？因为电池在标准25度的时候，很可能你认为这100个电池都是一样的，可是到了到30度的时候或者再高一点的时候，那电池就不一样 了。客观说如果你控制得好，在25度常温下选择去一致性没有太大的意义，只要温度一高所有东西都调节了。动力电池的设计有两大核心技术：一是散热；二是隔离。如果不把散热做好，温度稳定不到一个区域，你检测再多的一致性都付诸东流，没有意义。
   
第四，比能量高为优选原则。因为电动车能量是很精贵的，如果我这个电池容量很大，但是却很重就失去了意义，所以经常你看看网上会有这么一句话：我们家生产电动车充一次电能够跑300公里。其实这句话不对，因为充一次电跑300公里没有前提，什么叫没有前提？就是比能量你没有说清楚。我充一次电跑 300公里前提是我装了除了人全部是电池，跑800公里也没有问题。一是装多少电池不知道；二是车子有多重不知道。这两大参数都不知道的情况下，你说你充一次电跑300公里、500公里都不管用，所以说动力电池对单体电池要求来说，比能量是一个优选，你的比能量越高，你的承载量，你单位功率承载率就越大， 你车子的重量就会降低。
   
第五，循环次数为经济原则。最近“十二五”要求是做到1200次，单体2000次，存储以后循环次数1200次，1200次也就是60%，其实循环次数要想做到1200次，好像现在也没有谁敢说动力电池在车上跑能循环充1200次。为什么存储以后做1200次会如此难，单体很多企业都能够做到2000次， 一点问题都没有，但是一旦存储这个循环次数就会急剧下降，其主要的原因是我们现在动力电池组里面有一个常规认识——管串不管并。首先把一个电池并起来好大 一个，如果并不好干脆生产一个500安的电池，所以说我在有些会议上，有些人说我们最近生产了500安的电池，今年没有机会跟大家探讨大电池和小电池到底 哪一个好，很难探讨，这一点我可以准确的把两个人的话告诉大家，国网储能电站单体电池20安时，最近863检测的时候也有一个说法，10-100安时的 OK，100安时以上暂时不讨论，安时数不是越大越好，循环次数因为安时数不是那么大，就会有很多的电池聚合在一起，聚合在一起以后就说一句纯哲学的话， 这话没有其他的意思，只是说来听听，典型是一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没有水吃。电池组一旦存储以后就像一群人一样，让每个人能力发挥到极致，就需要有一个乔布斯这样的人物，否则你做不到，所以说动力电池组一旦存储，循环次数就会急剧下降，下降就要有很多办法。
   
第六，响应速度为习惯原则。我们很多人说，你这个动力电池装在车上以后提速太快，你们是几倍的放电呢？能不能10倍的放电，20倍放电。我想一个问题，如果我们这里有人学电机，我想问一下，好像电机额定电流和峰值电流也就是3-5倍，如果你一个电机峰值电流只有3-5倍，你动力电池20倍放电干什么，好像说不清楚的，所以说响应速度是一个习惯，你一定要用电动车满足汽车响应速度，不是做不到，那就是必须有足够的能量。
   
前不久，有专家来我们公司一起讨论电池响应速度的时候，这是他做的电动跑车，0-100公里3.7秒。为什么呢？因为除了人都是电池，这有什么做不到。我跟他们专家讨论时就开一句玩笑，我也做得到，他笑了笑，我说你后备厢打开我看看后面装多少电池，除了人都是电池肯定能够做到，我全部是很低的放电倍数，有 很大的电流，肯定容易实现，所以响应速度是一个习惯。乘用车在城市里面开有必要那么快的速度吗？有必要追求指标吗？电机有那么大峰值电流吗？所以说那是标志的一项技术，一点都不假。在写论文、带学生、讲学术可以，但是在工程上还没有那么大的意义。
  
第七，嫁接方便为保障原则。我说一个很简单的例子，我们看到的电池，从你出生那天开始，你认识电池到今天，电池结构有大的变化吗？没有很大的变化，说明50年以前所生产的东西到今天来讨论动力电池之间连接怎么做有人去研究过吗？所以说如果连这个问题都没有研究，那么你存储的时候就会遇到很多的问题。
  
最近我们做的一个实验，我们两个电池焊接大概2毫欧左右，我们换一种方法来做0.2毫欧。你想想看，100个电池串到一起，2毫欧到0.2毫欧，你想想内部电阻有多大变化。你想想你动力电池的效能怎么评估。
   
如果一个电池在选择的时候没有良好的嫁接功能，他的性能再好装不出来的东西也不好。
   
第八，快速充电为理想原则。说你充电多少时间，我想这样说一句，充电多少时间，如果今天全球的每一位都是给你一个人免费吃，三分钟吃一顿，不要付钱，我想你也无法享用。从今天动力电池产业，人们认为今天快充还不是太好。快充还有一个问题，如果你想想看今天深圳突然有200辆车都在充电桩上快充，你问问国网该怎么办？所以说前不久在北京的时候，跟他们一起讨论的时候，乘用车还是以慢充为主，环卫车和大巴以快换为主，用这样的方式来解决电动车充电问题。我自己总结的，不知道对不对，反正大家一起分享。
   
价格合理为商业原则。很多人都问，你电动动力电池多贵，你动力电池有多少钱一个，现在动力车就太贵了没人买。我要问一下，你看过100万、200万以上的电动车在路上跑，电动车不是价格问题而是技术问题，电动车是一门系统工程，不是一个简单做某一行业的人来完成的。米其林做了一个轮毂电梯，号称全球对轮毂电梯投资最大的，站在米其林的角度，他想得很简单，我是做轮胎的全球老大，做轮毂电梯，我应该理所当然。其实轮毂电梯这种产业既不是轮胎做的，也不是做电梯做的，也不是做控制器做的，也不是做汽车做的。轮毂电梯是一个做系统工程的人做的，没有系统工程的概念，你做轮毂电梯做不好。
   
钱学森为什么伟大？就是中国航天之父，他有一本很有名的书《系统工程论》，你说两弹一星他画了多少幅，但是没有他，就没有中国的航天工业，他是从系统的角度考虑整个东西应该怎么做，而不是从哪一个单向的技术考虑问题，做这个动力电池是一个很复杂的东西。
   
最后一个是慢充更换为施用原则。回到家里面晚上充上十多个小时，每天早上有车子用，我们算过帐一个车平均每天就跑40-50公里，上下班足够，你说我一定 要越野，就要买越野电动车，而不是乘用电动车。如果有固定路线，从东走到西，从180号走到250号，走这样的车用快换是比较合适，动力电池就是这么一些 想法。
   
系统对电池组的要求。刚才是站在系统的角度，从站在动力电池的角度看单体电池，刚刚是站在这样的角度，我是站在动力电池的角度看单体电池，现在换一种思路 是站在汽车控制的角度看电池组，因为你只有站在这样的高度看电池组才能把电池组看清楚，如果你站在电池组的角度看电池组，你永远把电池组看不清楚，你站在电池组的角度看电池组永远看不清楚。

从系统的角度怎么看电池组：

 
第一，结构合理最为先。现在很多人找我就说我们公司做BMS，我们公司做BMS刚从美国回来，他们很有经验。我给他泼冷水，我个人认为BMS今后不会成为 一个产业，因为BMS必须融入到电池存储设计里面才能发挥它的作用，如果单独的一个BMS，比如说电池都做好了，把BMS拿过来接上就叫动力电池吗？不是这样的。没有良好的结构就不可能支撑整个BMS的合理架构，没有合理的架构就不可能有一个良好的系统工程，所以说结构合理最为先。如果没有结构支撑，没有好的 结构支撑，您的控制器也做不好，散热器放哪里也不知道，你说如果都能够放，就是体积很大，那你的比密度和比能量都做不到。
  
第二，热量交换是条件。动力电池组两大核心技术：一是散热；二是隔离。我们今天可能没时间讲隔离，我只讲散热，散热是最基本的条件，很多人做的动力电池很 漂亮，外面是模具压出来，你看看我们动力电池组多漂亮，等于零。动力电池核心技术里面第一个是散热，而且散热的热均度分布越均匀越好，如果没有散热的动力 电池是靠不住，因为有很资深的专家跟我说，我们做的电池不发热，我说那可能是最高技术，当然你用一千瓦的东西拉一瓦的东西，那当然不散热，因为你有非常高 的能量储备就不散热，你有相当最经济的比能量，散热是你第一前提，否则没有办法控制电池组的参数。
   
第三，电压波动难避免。如果作为电池动力的输出，我一定要稳定到什么样的电压，其实好像没有太大的必要，因为你要考虑电动车电机负载适应能力满足动力电池 的设计，这才是合理的。您没有必要追求太高的指标，因为你知道车站的电机是什么特征吗？如果你了解了你就知道动力电池怎么设计。
   
第四，高压可控是优选。最近动力电池的电压越来越高，我最近做了一个法拉利的跑车电池800伏，因为只有电压高，您的电机的绕阻的比功率才会降低，电机比功率才会降低，整车重量才会降低，整车重量降低10%相当于你电池能量提高10%，从另外一个角度提高电池能量。
   
第五，充电优选慢中换。慢慢充最好，而且还要满足浅充浅放。我们很多买手机的人告诉你，手机打开的第一次就告诉你第一次充电要充10多个小时，要充满，那不对的，电池应该浅充浅放，不应该满充满放，今天让你吃的胀，明天再饿你三天，一定短命，应该慢慢吃。
   
第六，快换快充任你选，这是一种应急措施。比方说你在咖啡厅喝茶，突然想到你的车没有电了，你打一个电话给服务公司说，我的车没有电了，一台车开过来取一个电池给你换下，这是你享受。但是你可以任选，这不是你主要的商业模式。
   
第七，全程均衡是关键。均衡就很多，等一会儿我会讲。从系统的角度看动力电池，我不是故意说得很复杂，事实上就是这样。
   

讲一下动力电池系统知识，如果您想玩动力电池就努力组织这样一个团队才能把动力电池做好，如果仅仅知道BMS、电化学，结构，您把动力电池做好。

第一，电化学是基础。电池要做好，电池最好要做到温度的响应范围比较广。
   
第二，电力电子学，你输出对充放电的管理均衡都会跟MOS这样的东西打交道，所以电力电不能少。
   
第三，电子电路与自动控制。比如说恒温控制怎么做，安全怎么做，你怎么响应，你撞击以后怎么断等等一系列安全问题都要通过自动控制来解决。
   
第四，振动学。动力电池最难做的是振动，你振动不过什么都过，你做得再好都打一个圈，所以就是振动学。我们过去大家都看过我做的动力电池，上面有很多螺丝，我告诉你，我这一年很难得出来，就把里面900个螺丝一个都不剩，全部取掉，只做这一样事情动力电池组里面不能有螺栓，因为你振动的时候，螺栓很可能 松，你没有办法控制。从振动学的角度你要考虑。
   
第五，流体力学。散热怎么在狭小的空间里面让你的流体，把你电池的力量带走，而且要体积小，又要流到丰富，把每个电池都照顾到，这才是关键，所以说流体力学不能少。
   
第六，结构学。要有良好的结构支撑。为什么3毫米厚，2毫米行不行，1.5行不行，1.3行不行，因为你有比能量问题，你只有把它降到最低才有比能量，所以结构力学是非常重要的。
   
第七，热力学。你温度高了会不会有安全问题，你怎么样利用你的热能量解决你应该解决的很多问题。
   
第八，计算机。软件不用说，你的上位机，你看发到上位机以后怎样跟上位机进行连接，你的主控板，你五个动力电池合在一起以后哪一个为主，哪一个为从，你的主从架构怎么设计。
   
第九，计算机软件工程问题。
   
第十，高频高压抗干扰技术。因为你做得很小，因为你有比密度问题，车里面没有很大的空间，一定要做得很小，小了以后怎么解决抗干扰问题，这些全部合在一 起，凝聚在一起，凝结到一项高密度立体组装技术，把所有的控制器、电池所有结构件都要合在一起才是最小，未来单独做一样东西，很可能这个产业会很小，因为 BMS无法管理一个任意组合的电
   
最后就是集成，把这些技术全部集成起来才能形成动力电池。


电池选型。谁的电池都好，我说一下电池选型。

第一，安全；
   
第二，寿命，寿命决定你的充放电次数，还有你整个的连接率、可靠性；
   
第三，嫁接，如果我们两个人握手，两个人手都断了怎么握，能找到感觉吗？什么感觉都找不到，两个圆球碰一碰，握什么手，回家该干什么干什么去，你嫁接的水平直接体现你动力电池组的水平。
   
第四，比能量，这就是电池选型要做到这个东西。




安全保障。安全保障里有两个问题，动力电池组里面有两大核心技术，我再次重复：散热、隔离，这两项东西一定要做好。散热保持一次性选型有意义，那么隔离因 为你要做高压，每一个采样每一个信号的来源，如果没有良好的隔离技术，你高压非常危险，所以只有两大技术，把两大技术突破了动力电池才会有大的进展。



结构要求。对结构的要求一定是负容量，散热体能够过，和电池又糅合到一起，在糅合的过程，你才有相结构，强度和刚度才会更好，同时又可以做介质的介入，这样热平衡设计才会有基础。



控制策略。控制策略就是全局电池管理，这是我们体会最深的，只管串不管并的电池组您不可能有寿命，你不要说并的电池组一致性很高，你一致性很高，但是你发 热的时候不是同样的位置就没有一致性，只要没有一致性并联的电池组自循环就会很快残害电池组，所以寿命就会降低。所以全局管理，管到每个电池是电池组提高 安全可靠性，提高寿命的前提保证。均衡有很多方法，有脉冲均衡，全程均衡，最近炒得比较热是主动均衡，如果这个电池组里面有150或者是300个电池，最 顶上的电池电压高，最底下的电池电压低，你怎么把300的能量转到最底下，那不是主动均衡，两个电池说主动均衡有意义，3个、5个还可以，100个、 500个怎么说？如果不行的话就只能写论文。



采样与通讯。采样与通讯主要是隔离，我们很多人做了一个很简单的例子，一个电池人们采温度的时候把温度片贴在这儿，把温度采回去，电池是这里的温度高吗？ 不是。在什么地方采？怎么采样才是关键技术，所以我们经常开玩笑，我们很多人做电池温度采样的时候经常会犯一个很常规的问题，这是非常不合适的。



工艺要求。可以给大家一个信息，4月1号北京推行一种新的动力电池检测标准，4月1号以前动力电池标准叫做门槛，是合格和不合格；4月1号以后北京动力电 池要按照新标准检验，新标准里面有一个最强调的就是工艺，也就是说未来动力电池会走向3C认证，这就是工业化。所以我们公司1月25以后很少在外面走，我 们只做一样事情就是做生产线，再有3个月，我们动力电池存储生产线就可以用了，有了生产线你才能保证动力电池做出来是一致的，才有意义。



工艺方法。流水作业、边装边检，固定在后，老化必备的意思是你在装的过程中不能打螺钉，不能动焊枪，凡是有可能有渣子掉进动力电池组里面任何一个工艺措施都不能在那个地段做，必须退出，才能保证你的动力电池是可靠的，因为你封闭以后就没有办法了。
   
我就讲以上这么多，谢谢大家！