鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:688次 | 2021年09月21日
電池是瓶頸,電動(dòng)汽車普及之路任重道遠(yuǎn)
隨著能源消耗的日益加劇,全球氣候變暖問題突出,開發(fā)綠色能源和提倡節(jié)能減排已成為各國(guó)共識(shí)。作為能源消費(fèi)大國(guó),我國(guó)更是把新能源列入十二五規(guī)劃,作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展。從能源戰(zhàn)略的角度考慮,未來的汽車電子應(yīng)更加側(cè)重于整車的能耗管理,相比于其他的國(guó)家和地區(qū)市場(chǎng),由于國(guó)內(nèi)近年新能源汽車市場(chǎng)的加速發(fā)展,將會(huì)帶動(dòng)針有關(guān)這一市場(chǎng)的汽車電子的需求迅速提升。
大挑戰(zhàn):電池產(chǎn)品難以滿足汽車需求
電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車的最重要挑戰(zhàn)在于高性能動(dòng)力源技術(shù)未能得到有效解決,現(xiàn)有電池產(chǎn)品難以滿足汽車對(duì)壽命、動(dòng)力性能的要求。目前,動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)品普遍面對(duì)以下問題:電池安全性得不到保障、電池容量有限,未能實(shí)現(xiàn)突破、電池循環(huán)壽命短(一個(gè)蓄電池的壽命最多為4年,與燃油汽車的壽命相比太短。鋰動(dòng)力鋰離子電池價(jià)格高昂,難被接受)、電池質(zhì)量和尺寸制約、充電的技術(shù)和成本問題并未得到解決。
一個(gè)典型的電動(dòng)汽車(EV)和混合動(dòng)力汽車(HEV)的電池系統(tǒng)要多于100節(jié)單獨(dú)電池,這些電池的大小對(duì)電池組的設(shè)計(jì)有很大的影響。采用大的電池就意味著電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮大型尺寸和重量的限制,同時(shí)電池還可能要被分散安裝在汽車的各個(gè)部位。凌力爾特高級(jí)產(chǎn)品市場(chǎng)工程師GregZimmer就模塊電池設(shè)計(jì)對(duì)本刊表示:一個(gè)多節(jié)電池的電池組通常都采用多模塊設(shè)計(jì),每個(gè)模塊有12~36節(jié)電池。模塊方法供應(yīng)了一個(gè)可擴(kuò)展的解決方法,允許同一個(gè)模塊應(yīng)用于不同尺寸的電池組和不同車型。模塊設(shè)計(jì)最重要的挑戰(zhàn)是如何在連接模塊和重要電池管理系統(tǒng)(BMS)控制單元之間創(chuàng)建可靠的數(shù)據(jù)連接,這些接口的電壓變化有時(shí)會(huì)超過幾百伏。新一代電池管理產(chǎn)品通過內(nèi)置一個(gè)專為在長(zhǎng)電纜上實(shí)現(xiàn)高RF免疫力而設(shè)計(jì)的高速通信接口設(shè)法滿足模塊化系統(tǒng)的要。
菲尼克斯汽車事業(yè)部相關(guān)負(fù)責(zé)人也對(duì)本刊表示:混合動(dòng)力汽車將會(huì)是過渡到純電動(dòng)汽車的必經(jīng)之路,考慮到我國(guó)國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的發(fā)展情況,預(yù)計(jì)5年之后混合動(dòng)力(輕混)將成為主流。而PHEV及BEV則要經(jīng)過至少5年以上的時(shí)間才可能會(huì)被大多數(shù)用戶接受。但假如關(guān)鍵技術(shù)問題能夠得到解決,不排除市場(chǎng)加速發(fā)展的可能性。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池技術(shù)已經(jīng)成為各廠商對(duì)電動(dòng)汽車公認(rèn)的難題。英飛凌方面表示:在新能源汽車行業(yè),以純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車為例,純電動(dòng)技術(shù)的執(zhí)行取決于電池技術(shù),可以說電池是一個(gè)壁壘。假如鋰離子電池在壽命、性能和成本上都能達(dá)到倡導(dǎo)者描述的程度,那么純電動(dòng)汽車會(huì)被市場(chǎng)接受?;旌蟿?dòng)力汽車的難度在于對(duì)汽車電子特別是發(fā)動(dòng)機(jī)電控和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)地相互配合。
電池的重量、價(jià)格、可靠性一直是電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車發(fā)展的瓶頸。從汽車電子系統(tǒng)方面其實(shí)已經(jīng)沒有特別困難。飛思卡爾半導(dǎo)體汽車電子高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理康曉敦對(duì)《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》說道:當(dāng)然除了電池,整車也要有很好的系統(tǒng)集成,也要一定相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累和較長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證。所以真正要大量被消費(fèi)者接受,還應(yīng)該有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間應(yīng)該是在2020年以后。
其他挑戰(zhàn)
2011年四月,杭州的一款純電動(dòng)出租車在市內(nèi)運(yùn)營(yíng)時(shí),突然發(fā)生自燃,整車在轉(zhuǎn)眼間就被燒毀,從杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局給出的調(diào)查結(jié)論可以看出,電動(dòng)汽車整車的系統(tǒng)集成技術(shù)不高,以及動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行監(jiān)測(cè)技術(shù)還不成熟是引發(fā)此次事故的重要原因。
我國(guó)汽車公司與跨國(guó)汽車公司在電動(dòng)汽車領(lǐng)域內(nèi)的最大差距就在整車系統(tǒng)集成方面,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升,必然要求國(guó)內(nèi)車企牢牢掌握電動(dòng)汽車整車集成技術(shù)。凹凸科技技術(shù)發(fā)展副總裁張衛(wèi)表示。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
電機(jī)控制系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車所要面對(duì)的重點(diǎn)部分。另外,政府政策上對(duì)新能源汽車的未來發(fā)展方向和技術(shù)路線的不確定性,以及整車公司和電網(wǎng)公司或相關(guān)利益集團(tuán)在新能源汽車?yán)骀溕系姆制缫矊?duì)新能源汽車有一定的影響。
根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)的預(yù)估,到2013年,在當(dāng)前補(bǔ)貼政策下,電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的性價(jià)比有望發(fā)生反轉(zhuǎn)。在需求和供給雙方面因素的共同用途下,電動(dòng)汽車很可能迎來市場(chǎng)化的機(jī)遇。
各廠商應(yīng)對(duì)策略
目前凹凸科技已針對(duì)電動(dòng)汽車,包含鉛酸電池低速電動(dòng)汽車及鋰離子電池電動(dòng)汽車,推出動(dòng)力系統(tǒng)解決方法,包含電池管理系統(tǒng)(BMS)、車載充電機(jī)(charger)與車載直流電源(DC/DC),2012年更將推出電動(dòng)汽車電機(jī)控制系統(tǒng)(E-Controller)供應(yīng)完整動(dòng)力系統(tǒng)解決方法。
凌力爾特針對(duì)電動(dòng)汽車電池組采用的模塊方法供應(yīng)了一個(gè)可擴(kuò)展的解決方法,允許同一個(gè)模塊應(yīng)用于不同尺寸的電池組和不同車型。模塊設(shè)計(jì)最重要的挑戰(zhàn)是如何在連接模塊和重要電池管理系統(tǒng)(BMS)控制單元之間創(chuàng)建可靠的數(shù)據(jù)連接,這些接口的電壓變化有時(shí)會(huì)超過幾百伏。新一代電池管理產(chǎn)品通過內(nèi)置一個(gè)專為在長(zhǎng)電纜上實(shí)現(xiàn)高RF免疫力而設(shè)計(jì)的高速通信接口設(shè)法滿足模塊化系統(tǒng)的要。凌力爾特已于2011年二月公布了第二代電池組監(jiān)視器LTC6803,這是繼2008年九月所推出并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的第一代器件LTC6802之后,又一突破。
英飛凌在電池系統(tǒng)方面的主動(dòng)平衡解決方法是針對(duì)鋰電充放電進(jìn)行主動(dòng)均衡處理的智能型方法,并在海外申請(qǐng)了專利。該方法采用特制變壓器來將電池單體中的能量轉(zhuǎn)移到電池包中,或者在各個(gè)電池包中轉(zhuǎn)移,可以幫助提高能源效率,減少電池單體不一致而出現(xiàn)的問題,并將電池使用時(shí)間提高至少10%,對(duì)降低整個(gè)電池系統(tǒng)的成本起到極大用途。
另外,英飛凌第四代IGBT功率周次提高了四倍,PrimePACK和EconoDUAL3等模塊溫度周次比工業(yè)級(jí)大電流模塊IHM提高了四到五倍。其它有用于風(fēng)能和太陽能的先進(jìn)產(chǎn)品,包CoolMOS、SiC二極管、分立IGBT、IGBT模塊以及完善的逆變器產(chǎn)品的,可以抓住這兩類新能源汽車的發(fā)展契機(jī)。
凹凸科技2007年就已開發(fā)出全球第一款用于13節(jié)鋰離子電池的管理芯片(OZ890)。另外,根據(jù)鉛酸電池的充放電特性,凹凸科技已開發(fā)出全球第一款鉛酸電池專用的監(jiān)控和管理芯片MG1288,用于凹凸科技的鉛酸電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品,目前已成功應(yīng)用到鉛酸電動(dòng)汽車和鉛酸電動(dòng)自行車中。除了芯片產(chǎn)品外,凹凸科技集團(tuán)也供應(yīng)出色的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品,包含電池管理系統(tǒng)(BMS)、充電機(jī)(charger)與車載直流電機(jī)(DC/DC)。例如電池管理系統(tǒng)的專利平衡技術(shù),就完全解決電池單格落后的問題,智能容量管理,延長(zhǎng)電池組壽命達(dá)200%以上。
飛思卡爾正在推廣新一代的基于32位MCU的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)解決方法。同時(shí)在電動(dòng)汽車的應(yīng)用方面(如主動(dòng)安全系統(tǒng)、通訊娛樂系統(tǒng))也正在陸續(xù)推出很多新的產(chǎn)品和解決方法。我們單片機(jī)、傳感器、模擬器件等所有汽車電子半導(dǎo)體器件以零缺陷的設(shè)計(jì)理念,均能滿足汽車惡劣環(huán)境的要求。另外,針對(duì)汽車產(chǎn)品使用周期較長(zhǎng)的特點(diǎn),我們的很多產(chǎn)品均可滿足最小15年的生命周期飛思卡爾半導(dǎo)體汽車電子高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理康曉敦表示。
菲尼克斯積極參與充電接口標(biāo)準(zhǔn)的制定工作,能迅速把握未來產(chǎn)品的方向,同時(shí)積極與充電基礎(chǔ)設(shè)施公司及新能源整車公司開展合作,推動(dòng)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展。