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纯电动车用动力锂离子电池的发展方向

发布日期:2009-12-30 来源:电池产业网  作者:Admin  查看:1124 返回

中信国安盟固利公司安平在第四届华南锂电(国际)高层技术论坛上的演讲实录:


【安平】女士们、先生们,我今天报告的题目是《2008北京奥运会纯电动车用动力锂离子电池及今后的发展方向》。


首先我介绍一下电动大巴上的大容量电池的一些情况,因为在座的各位可能对我们公司的单体电池的情况已经比较熟悉了,我在这里就不详细介绍了。在这里我首先把有些名词规范一下,我们把单体电池在整个的报告当中叫做Cell,因为这个电池需要进行并联,大概需要并联4块在一块,我们把4并的电池,然后做成比较大的是叫做“箱子”,最后构成一个整个的系统是 “系统”,我把这个名词规范一下,避免大家在这个报告当中大家容易搞混。


这个就是已经进行4并以后的电池箱的一些情况,电池箱分成两种,一种是16串、一种是8串,为什么要弄成两种?主要是根据车的形状和车的设计来设计成不同的大小和摆放,最后设计成两种电池箱。这是整个电池系统整车里面的一些参数,整个这个系统是用了3个A号箱和7个B号箱做出来的,这个是车上面装的电池的情况。


我现在先介绍一下在2008年奥运会电动公交车上使用的一些情况,这是2008年奥运会上使用的50辆专供运动员和记者交通使用的电动公交车,这个电动公交车因为考虑到充电的时间,所以专门做了一个充电站来进行快速的更换,这是充电站里面的一些情况,我简单介绍一下这个里面的情况。这个充电站两边都是电池,中间是车,车从这个门过来,然后过来之后你看到这两个快换电池的机械手,然后对这个电池进行更换,更换完了之后这个车从前面的门再开出来。更换这个电池大概需要10分钟,奥运会上一共为这个车一共了50辆,另外我们是提供80套电池,主要是考虑充电周转的使用。


清华大学和福田汽车也提供了一些燃料电池的车,储能的系统也是由我们来提供的,中东客车专门为奥组委的官员准备了3辆大巴专车,他们的电池也是由我们来提供的。基本上一共提出来了有55辆的纯电动车,基本上都是由我们公司提供的,只有一家提供了一个磷酸铁锂的,但是这个是作为样车没有进行使用。


我简单介绍一下关于整个这个车的试用的过程,这个电动公交车是从2004年开始运行的,我们的电池是在2002年就开始研发了,从2004年开始先进行了两年的空载实验,总的运载历程实验是2万多公里,到了2006年就开始在北京的121路上进行实验,先进行了一年了空载实验,然后又进行了一年左右的载人的实验,这个用了5辆车,总的运行历程一共是8公里。这是在2007年北京全年的气侯情况以及我们的电池对应的天数在运行过程当中的温度变化情况,从这里面可以看出来北京当时的气侯大概在零下2 ~4度左右,一直到最高的零下30几度。我们电池的最高温度大概从零上5、6大概到50度左右。这是在奥运会期间运行的情况,主要是一个从运动员村到场馆,另外是从媒体村到体育场馆。总的运行历程是13万多公里。用的车是50辆车80组电池,路线是这个图。我的印象里面运动员村到各个场馆的单程运行的历程是24公里,媒体村到各个场馆单纯的运行历程是23公里。


这是当时在奥运会期间我们国家的领导人以及奥组委的主席刘淇先生和北京市的一些主管的副市长还有科技部长万刚专门到我们的充电站检查工作时候的一些情况,当时检查工作的期间国家副主席习近平同志专门提出要求电动公交车在奥运会期间必须实现零故障、零抛锚的情况。我们在实际的运行工作当中也确确实实实现了零故障、零抛锚的情况。


在阿拉伯以后这个车现在仍然在北京运行,运行的路线有1号环线、6号环线、121路、金融街支线,还有一个是观光5号线,观光5号线指的是长安街上有一条线来供大家运行,现在新能源的汽车在北京也很热,经常有一些北京专门买票体验一下,也把他们的亲戚到北京来之后也专门带到这个车上来坐一下,感受一下。


这个车有一些特点,一个是就是噪音非常之低,刚才有一个数据里面也已经看到了,在车内的噪音大概是70多个分贝,它的电池整个的车它所有的通信都是通过GPS然后把当时在运载过程当中的方位、电池的数据都同步传输到充电站来监控,因为这些基础数据确实是非常必要要保留下来的,大规模使用这种电池,这个经验并不是很多,这些基础的数据是非常宝贵的。总的运行历程是60万公里,我先说明一下这个数据是截止到2009年4月29号,最近的数据还没有统计下来。以我的估计从最初的装车到现在如果到今天的话,大概已经整个运行的历程已经接近于100万公里了,当然是不止一辆车了,是各种各样的车。


这就是这50辆车80套电池更换的情况, 从这里面可以看出来最高的已经更换了接近200次了,低的现在有几十次,其原因就是因为充电架有高有低,工人不愿意到高处去换电池去造成了这么一个原因, 我们发现这个问题以后要求逐渐调整,把有一批高的调到下面来,以便保持各套电池均衡的情况。


这张图是电动公交车的能量消耗的一些情况,基本上可以看得出来在春天和秋天大概是每公里0.9~1.2kwh/km在夏天和点冬天要稍微高一些,原因是因为要使用空调。


下面我们来介绍一下这套电池组的一致性, 我分四各方面来介绍一下。这张图是在电池组刚刚组装完毕之后的电压的一些波动或者是级差,这是3个电池组,现在的电池组的级差是40豪伏到70豪伏之间, 这是经过了150次的循环之后,电压差在40—60豪伏,到了后期我们把充电的电流略微向下调整了一些,同时把充电上限略微向上调整了0.03伏,还可以 把电池的一致性再修补一下。这一组是波动最大的大概在60豪伏左右。我们看到在充电结束后一个半小时之后我们把它静止放置1.5小时以后它的电压差进一步修复到30豪伏左右。


这一张图是在车的运行期间的每一支电池的误差,我们可以看到一般来讲是车加速的时候,因为北京有很多的立交桥要爬坡的时候车的电流比较大的时间,这个时候电池之间的电压差相对大了一点,最大的接近100豪伏。这个是在正常以循环速度行驶的时候大概在0.3C左右的情况下,它的各个电池之间的电力的分布情况,电压差是在40豪伏左右。这是加速的瞬间情况下大概在0.7C的情况下,这种情况下他的电压差大约在100豪伏左右。


有关安全性的问题,这个电池按照我们的规定我们的车必须经过中国北方电池动力检验所的检验,因为这是国家863计划指定的必须经过他们的检验,我拿他们的数据来报告一下。这是单体电池滥用检验的情况,从针刺、挤压、短路、过充等等这样的情况可以看出在单体电池滥用的情况下没有实现热失控的情况。这个Module是单体电池进行5串也是一个我们国家必须要求的一个项目进行检验,我想以后可能会对串联的支数要求更多,从针刺、挤压、短路、过充也都没有出现热失控的情况。这是我们单体电池的一些刚刚讲 到的电池检验中心的一些实际的检验结果,因为我们承担了国家863电动车电池的任务,所以在这个任务书上给我们的任务是这些情况,我们现在实际上检测的结果是这种情况,从这里面我们可以看出所有的指标都已经达到或者是超过了国家的863的要求指标。


这是在奥运会前国家奥组委对刚才提到的那50辆的E-Bus电池的各项指标,从这里面也可以看到这些指标我们都已经达到并且已经超过。这是历年来刚才提到的中国北方车辆研究所动力电池检验中心对我们检验的结果,我们历年来都通过了检验,这样的话我们应该是在2006年已经进入了国家发改委对汽车的管理目录,因为在2006年是国家第一次对电动车实行目录管理,进入目录管理的时候当时我们是第一家。我们的电池也已经通过了美国的UL实验室的安全性的检验,和CE的安全性的检验,也通过了欧洲 RoHS的认证。取得这些成绩以后国家也给了我们一些奖励,这个是我们获得了两项国家科技进步奖,获得了两项北京市科技进步一等奖,我们做出了这些成绩相关部门也给了我们一些奖励。


取得这样的一个结果靠我们一家是不太可能完成的,实际上要靠电动车的运营、电动车的制造、管理系统、充电系统以及目前的监控通信系统,各个单位一块合作,所以在这里我代表我们公司也向北京公交总公司、北京理工大学、中国北方交大以及中国建筑科学研究院还有北京电巴公司表示感谢,我刚刚提到的中国北方汽车检验所电池检验中心应该说他们对我们的检验非常严格、非常认真,也很科学,正是由于他们,实际上是对我们来说是一个不断改进、持续改进的一个动力,在这里我对他们也表示感谢!


下面我简单介绍一下我的高功率电池的一个 研发的情况,这我们开发的一款8Ah用于混合动力车的高功率的电池,这是有些电池性能的一些情况,可以看出来这是比较大电流的充电、放电以及循环的情况都还是比较好的,这个是一个实时的一个情况,包括模拟了回收站的情况。这个电池的检验也可以看得出来都没有出现热失控的情况。这是用刚才的那些电池做的一个 电池组,做的这个Module是2并7串的情况,这个电池已经和加拿大一家做燃料电池混合动力车的一家公司合作,他们正在使用。我的介绍就到这里,谢谢!


【现场提问】能不能放到北京市温度的那张PPT?我觉得你们做了很多的工作,我觉得是我们国家对我们真正的使用增加了在路上跑的一个实例,所以我觉得非常受鼓舞。我有一点点问题,这是同一辆车做的实验吗?


【安平】对。


【现场提问】年初的时候我发现汽车的温差跟室外的温差大概是10度左右,经过了一个夏天以后好像这个温差到了20、30度左右了。


【安平】您是不是感觉到内阻上升了?


【现场提问】没错,一年就这个样子,这个电池搞了10年、8年会怎么样?


【安平】因为还要运营啊,我刚才想说一句话,我并不认为这个工作是最终的工作,实际上还要进行研究,您感觉到这个是内阻上升的一些情况,是不是在这个里面后期也已经在采用的一些在冬天比如说加了一些保温的材料,夏天也增加了一些,这个过程当中2007年当中还是在一个不断改进的过程当中,并不是一个对2008年最终的用车定型的一个情况,因为在这个期间比如说根据一些温度的情况我们还要采取一些类似于在哪些地方增加保温材料和哪些地方再要加强冷却这些工作。


【现场提问】我想问两个问题,第一个问题就是这些电动大巴是使用过程当中充电还是使用完毕还有余量的时候去充电?


【安平】肯定是在有余量的情况下进行充电,因为不可能在使用完毕之后把它抛在路上然后拉回去进行充电,这是我想说的第一个情况。第二个情况,在这里我忘说了一句,这个车不仅仅是包含了可以快速充电的办法,同时车内实际上备用了一套BMS对整车的,如果万一出现某些特殊的情况可以进行充电,或者是这个电池周转不过来的时候临时需要在一些备用的接口对整车进行充电,是这么一个情况。


【现场提问】第二个问题,这一辆电动大巴的造价大概是多少,您估计多长时间在北京市内推广?有没有什么阻力。


【安平】因为我毕竟不是一个整车厂,对于他们的定价我不能随便说话,我个人估计也可能在100多万,我说得都不是很准。


【主持人:杨晓青】电池多少钱?


【安平】大概几十万吧。


【主持人:杨晓青】能再准确一点吗?


【安平】我估计造价大约50万左右,跟车相比较大概是一半一半的情况。这个定价有时候还是处在波动迄今,坦率来讲这里面还有一个供需之间的关系,因为现在已经市场化了以后的情况还是要根据市场的情况最后的确定。


【现场提问】我问两个问题,第一个问题就是刚刚看到更换电池次数最多的大概是176次,这个是一组电池已经循环了176次还是被更换了176次?


【安平】是这一组电池循环了176次。


【现场提问】第二个问题,这个循环了176次,你们设定的DOD放电大概是百分之多少?


【安平】DOD放电现在运行的区间大概是50公里左右,现在的续航里程是160、170公里的样子,我估计大概在三圈之后回去充电。


【现场提问】100% 的DOD吗?


【安平】不可能100%,因为如果100%的话可能就停在路上不能动了,我说的过一段时间做一次测试按照整个循航的里程算,根据这个情况来算这个路程是多少。