王子冬：新能源客車動力電池技術(shù)的路線問題
時間:2016-01-07 09:50來源:中國客車網(wǎng) 作者:西顧
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新能源汽車動力電池關(guān)于三元和磷酸鐵鋰的安全性爭議由來已久，尤其是商用電動車究竟該使用哪種電池一直眾說紛紜，為此，筆者針對新能源客車動力電池技術(shù)路線問題，向國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬特別約稿。
以下內(nèi)容為王子冬老師撰稿。
電動公交車爆燃起火事故時有發(fā)生，備受行業(yè)關(guān)注，這些事件在提醒人們：新能源汽車還存在著許多問題，路還很長，業(yè)者應(yīng)該時刻保持清醒的頭腦。特別是不能一出現(xiàn)安全事故就說動力電池不好，這是整個新能源汽車行業(yè)要共同面對的問題。
電池組不安全五大因素
2015年12月份香港巴士起火原因表面上看是動力電池造成的，但是導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐脑虿淮_定。電動車電池組的成組技術(shù)、充電方法、使用方法、維護(hù)方式、保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、通信協(xié)議的有效性等都會對電池組的安全性造成影響。在我看來，這些問題主要體現(xiàn)在以下五個方面，造成了目前新能源汽車產(chǎn)銷量和起火事故數(shù)量均呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢！
首先是整車企業(yè)長期以來與電池生產(chǎn)企業(yè)沒有形成可靠的戰(zhàn)略合作關(guān)系，把動力電池生產(chǎn)企業(yè)按照采購零部件的方式對待，沒有按照需求進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)工作，相互忠誠度不夠。比如說以前整車企業(yè)經(jīng)常壓電池生產(chǎn)企業(yè)周轉(zhuǎn)資金的現(xiàn)象嚴(yán)重，電池生產(chǎn)企業(yè)很難全心全意替整車企業(yè)考慮，也不會為整車企業(yè)開發(fā)合適的產(chǎn)品，由于動力電池生產(chǎn)企業(yè)的周轉(zhuǎn)資金緊張，經(jīng)常也會欠材料供應(yīng)商的錢，材料供應(yīng)商也為自己的利益考慮，往往也不會把最好的材料給電池生產(chǎn)企業(yè)。這就安全埋下了隱患！
其次，因為整車企業(yè)的過度壓價，電池生產(chǎn)企業(yè)沒有足夠的利潤，所以服務(wù)方面不夠到位，雖然有相應(yīng)的數(shù)據(jù)積累，但是不去分析，沒有興趣投入人力和物力為整車企業(yè)去做故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)，因此沒有能夠提前發(fā)現(xiàn)事故苗頭。
第三，新能源汽車起火主要集中在電和熱方面。在研發(fā)過程中，pack、電機(jī)、電控、整車等各個領(lǐng)域的企業(yè)普遍缺乏深厚的技術(shù)積累，一些能力差的企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程不完善，以滿足基本功能為主，對新能源汽車和零部件的特性沒有足夠深入的研究，特別是在安全功能設(shè)計過程中，如果沒有得到有效的驗證，就很難控制電池組出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。
第四，高壓系統(tǒng)中的鏈接結(jié)構(gòu)不合理、不可靠也導(dǎo)致了這些事故的發(fā)生。
第五，對車輛運(yùn)行的日常合理使用、保養(yǎng)維護(hù)和安全監(jiān)控工作不到位，造成電池組工作負(fù)擔(dān)太大，出現(xiàn)小問題時，不能及時調(diào)整，造成問題的疊加，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。
客車安全關(guān)系到更多人民群眾的生命財產(chǎn)安全，風(fēng)險不容忽視。目前鋰電池供不應(yīng)求，什么樣的電池都能賣出去，存在產(chǎn)品質(zhì)量下降的現(xiàn)象，事故發(fā)生概率在增加。隨著時間的推移，電池性能、質(zhì)量良莠不齊，如何面對即將到來電池性能衰退、質(zhì)保、維修、抱怨等問題？所有的企業(yè)和地方政府部門對此要做好一些思想準(zhǔn)備。
為了避免電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象的發(fā)生，需要對電動車電池組的成組技術(shù)、充電方法、使用方法、維護(hù)方式、BMS保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和有效性等技術(shù)，開展有針對性的研究和驗證，才能避免電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象的發(fā)生，提高電池組的安全性！
整車企業(yè)和電池企業(yè)的依存關(guān)系
現(xiàn)在新能源汽車這么熱，建議整車企業(yè)要按照用戶使用要求、根據(jù)動力電池組的性能去開發(fā)和設(shè)計新能源汽車，而不是把傳統(tǒng)車上的發(fā)動機(jī)和油箱取下來，換上電動機(jī)和電池組就變成新能源汽車了！在目前動力電池組技術(shù)還不太成熟的情況下，應(yīng)該選擇合適的應(yīng)用領(lǐng)域、能夠提供商業(yè)模式的領(lǐng)域去進(jìn)行示范運(yùn)行，而不是像現(xiàn)在這樣在多領(lǐng)域同時開拓。
作為動力電池生產(chǎn)企業(yè)，要明白在電動客車上動力電池的安全性和循環(huán)壽命是第一的，而不是能量密度。特別是事關(guān)電池組安全性的成組技術(shù)、充電方法、使用方法、維護(hù)方式、以及BMS保護(hù)系統(tǒng)的研究，提高主動安全防護(hù)能力。
企業(yè)在開發(fā)產(chǎn)品時，要拓寬視野，多角度尋找解決問題的辦法。電池組需要解決：滿足電動車的工作特性的功率需求、滿足環(huán)境適應(yīng)性需求、滿足使用的安全性需求、滿足可靠性要求、滿足固定的強(qiáng)度要求、滿足電連接的可靠性要求、滿足電池組內(nèi)部熱管理要求、滿足電池組長壽命使用要求、滿足電池組快速充電要求、滿足電池組維護(hù)方便的要求、有可能要滿足電池組快換要求、滿足低成本要求、滿足提供電池組狀態(tài)參數(shù)的要求、滿足梯次利用的要求、滿足回收方便性要求。
整車企業(yè)需要考慮與動力電池生產(chǎn)企業(yè)形成長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系。我建議關(guān)注：對動力電池結(jié)構(gòu)理解比較透徹的、只做動力電池的、企業(yè)不太大、沒有負(fù)債的、成長性比較好的、企業(yè)團(tuán)隊有活力的、動力電池產(chǎn)品有出口的企業(yè)。建議整車企業(yè)在確定動力電池供應(yīng)商的時候，按照1(世界領(lǐng)先水平)：1(國內(nèi)先進(jìn)水平)：1(自己參股合作的企業(yè))布局。
電動客車適用磷酸鐵鋰還是三元？
我個人不贊成磷酸鐵鋰和三元材料電池之間的爭議，我認(rèn)為我們現(xiàn)在要想使動力電池在短期內(nèi)使安全、可靠的商品化的電池組能量密度達(dá)到160Wh/kg是不太可能的！因為目前我們連能量密度達(dá)到100Wh/kg的電池組還都不能商品化呢。為什么我們現(xiàn)在要去爭論磷酸鐵鋰和三元材料電池誰好誰不好呢？目前我們衡量電池組性能好壞的尺子在哪里？不是國家標(biāo)準(zhǔn)，是評價標(biāo)準(zhǔn)。
有些人說：三元材料比磷酸鐵鋰能量密度高。 實際上這個“比較”不公平，存在不可比的因素。磷酸鐵鋰可以做大容量，三元材料只能做小容量。我建議能量密度的比較一定要在電池容量相同的情況下去比較，且以相同的安全性和循環(huán)壽命做基礎(chǔ)。如100Ah，200Ah。
磷酸鐵鋰壽命、高溫特性和安全性比三元材料好，低溫性能與三元材料差不多，磷酸鐵鋰電池的體積能量密度比三元材料低。
磷酸鐵鋰和三元材料誰能夠用在哪個電動車上？要看那個電動車的使用要求而定。下面這個表可以使大家從另外一個角度來比較磷酸鐵鋰和三元材料誰更合適于電動車。
建議國內(nèi)的整車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該有戰(zhàn)略布局，可以考慮采用1：1：1的動力電池供應(yīng)商選擇機(jī)制，不能讓某一個電池生產(chǎn)企業(yè)獨大，否則你就會沒有議價權(quán)。
我認(rèn)為短時間內(nèi)，國內(nèi)動力電池市場的瘋狂狀態(tài)還將持續(xù)。從長遠(yuǎn)來看，這種“一哄而上”的投資擴(kuò)產(chǎn)模式，還暗藏了產(chǎn)能過剩的危機(jī)！一定會重蹈光伏行業(yè)當(dāng)年的覆轍！
2016年動力電池供需將達(dá)到暫時平衡
2016年以來，眾多電池企業(yè)加大產(chǎn)能，擴(kuò)大規(guī)模，根據(jù)目前新能源汽車在國內(nèi)市場的發(fā)展趨勢，供大于求的出現(xiàn)是大概率事件。2016年動力電池的供需將會達(dá)到一個短暫的平衡點。
我的根據(jù)是：一方面，由于投資加大，比較好的動力電池生產(chǎn)廠商會繼續(xù)釋放產(chǎn)量；而另一方面，新能源汽車經(jīng)過一年左右的市場爆發(fā)式增長，會進(jìn)入一個冷靜期。同時，在急速增長的市場中也將充分暴露出新能源汽車存在的各種問題，市場競爭下的優(yōu)勝劣汰現(xiàn)象一定會出現(xiàn)，一些品牌將遭淘汰。這也將使新能源汽車領(lǐng)域中的動力電池供需矛盾有所“緩和”。
對于國內(nèi)動力電池行業(yè)而言，除了需要預(yù)防產(chǎn)能過剩外，還有技術(shù)、安全等方面的一些瓶頸技術(shù)需要突破。假如不能取得技術(shù)上的創(chuàng)新和突破，中國動力電池業(yè)發(fā)展的就僅僅是巨量產(chǎn)能、過剩產(chǎn)能，而非優(yōu)勢產(chǎn)能！
特別是政府的補(bǔ)貼政策應(yīng)該鼓勵人們多使用新能源汽車，即補(bǔ)貼運(yùn)營，如把補(bǔ)貼分期補(bǔ)給使用者。而不是補(bǔ)貼給新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)，去大批量生產(chǎn)不符合市場要求的電動車。
補(bǔ)貼政策本身是一針對推行新能源車發(fā)展的催化劑，國家與地方政府齊上陣，讓消費者購買新能源車得到雙重實惠，可以有效促進(jìn)新能源車的銷量。但是大家要注意，任何一個產(chǎn)業(yè)，特別是新能源汽車產(chǎn)業(yè)，長久靠政府補(bǔ)貼是發(fā)展不起來的！
新能源補(bǔ)貼政策無形中消磨了車企的研發(fā)積極性。換個殼子、加塊電池就能拿到市場上去銷售，并坐享政策紅利。那些本可以沉下心來去搞基礎(chǔ)創(chuàng)新的企業(yè)，也不得不多留一些心思盯緊當(dāng)前市場。畢竟搏出個未來，遠(yuǎn)不如趁熱打鐵來得實在。
除此之外，電動汽車作為一個新興門類，其生產(chǎn)鏈條也與傳統(tǒng)汽車大不相同，有著一套獨特且完整的設(shè)計、生產(chǎn)體系。對于傳統(tǒng)車企來說，如果啟用全新的生產(chǎn)模式，則意味著資本蒸發(fā)，這也影響了傳統(tǒng)車企在電動車領(lǐng)域?qū)さ猛黄啤?/span>
電動車的推廣是否能夠成功，前期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營成本控制、車身輕量化結(jié)構(gòu)、節(jié)能電機(jī)和電池組的性能提高，至關(guān)重要。
我個人認(rèn)為，電動車的推廣商業(yè)模式是關(guān)鍵，根據(jù)不同的商業(yè)模式需要對動力電池特性進(jìn)行有針對性的設(shè)計，才能對不同的技術(shù)路線給出正確評價。
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