电池和集成技术如何更好适应和匹配“四化”进步

在中国汽车新“四化”（电动化、智能化、网联化、共享化）提出和发展的今天，高度溶合特征必然是未来发展的趋势。电动化的核心技术和零件，电池和集成技术如何更好适应和匹配“四化”进步，不仅需要电芯技术突破，更需要集成技术彰显其特性。俗话说“独木不成林”，歪解正看，这些年新能源发展进程中，已经充分印证了这一点，哪就是，不可忽视的电池集成技术。

动力电池集成迫切需要创新

“电池作为动力源，切莫拖了新四化后腿。”这种告诫不是危言耸听。电动化作为新四化首位，电池不仅仅是电动化的核心技术，更重要的是，还有太多的问题没有解决好。“***到访日本，看到了什么让他面色凝重？差距真这么大？”这是最近媒体高频率的一句话。尽管说的是燃料电池的事儿，但是，我们的锂离子电池差距呢！不可否认，在电池集成技术方面，还是有不小差距。从国外电池技术默默耕耘的这些年，“电芯技术看日韩，集成技术看欧美”，这句话不是空穴来风。技术方面，他们借助材料优势、整车集成优势和经验，应用于动力电池研发和应用。当然了，也不可否认国内水平的长足进步。标准的快速跟进和完善，就是典型的标志。我们的优势还是很明显的，可以利用拥有的市场拉动产业化（市场就在我们跟前）；利用政策集中和统一，调配资源。但是，如何利用好优势和机会，快速迎头赶上，仍然需要加大“创新”力度。

对电池集成的更高要求

1.安全问题

尽管马斯克在tesla车辆起火后总是抱怨：媒体为什么不关注传统燃油车的事故。但我仍然认为，用户是对的，客户的担心也是对的。我们的技术创新和进步，本来就是要解决用户担心的问题，让事故的比例小了再小。这是我们的责任。电池的安全问题，一方面从电芯内部本质突破，另一方面就是从“集成”技术寻求突破口。目前应用最多的监控技术、断电技术、熔断技术、热隔离技术，看来还挡不住tesla的火苗。仍需努力。

摘自5月25日黑科技：“近日瑞士南部提契诺州的高速公路上，一名德国司机驾驶特斯拉Model S撞上中央隔离带，随后车辆翻转并迅速起火，司机不幸被困在车内烧死。瑞士消防部门通过Facebook宣布，起火原因可能是车辆锂电池在剧烈碰撞之后发生了“热失控”。

2.BMS管理技术

很多时候， SOC 的估算精度，没有太大的进步。仍然无法准确捕捉化学能工作中和静止状态的差异，不得不在电池充放电的头尾留出吸收容量偏差的余量，让电池成本白白浪费5~10%。国外产品，在这方面，做得比较细致，从leaf下限 SOC 16.35% 工作状态标定值准确度可以看出，其背后是血淋淋的成本紧迫感。新四化推动下，BMS不仅仅是估算准确的问题，其管理功能、诊断功能、软件策略、硬件架构和集成化、模块化，都需要有创新和突破。

3.电池系统轻量化

电池的重量，历来是饱受诟病的，由来已久，都有些麻木了。感觉都是电芯惹的祸。但从近一段时间，工作交流或参数表中，当提出能量密度这个概念的时候，悄然发生了改变。不再是cell能量密度放首位了，而是在能量密度前面，重重的加了两个字“系统”。有人做过统计，电动汽车重量降低10%，对应续航里程可增加5.5%。在leaf 2018款产品中，同样有轻量化的痕迹，“减轻了电池外壳的重量，减少了用来固定电池模块的螺钉的数量，并去掉了支架多余的壁厚，而且还减轻了电池模块的外装。”

4.电池集成标准化进程

电池的标准化，是降本最有效的办法。这个问题，在国内的有些厂家，早早看到了这个问题，并且已有标准模组产品诞生。但是，市场效益不是太好。究起原因，标准化在发展的初期，是需要依赖一定平台生存的。国内现状，就连最基础的电芯外形，还停留在多样化形态。尽管国内也有相关的标准，但是执行效果并不理想。个人认为，标准中太多的外形尺寸，过于兼顾多样化系统需求，等于没有标准。反观VDA单一方形外壳电池尺寸标准，为什么能获得众多电池企业认可？值得深思。电池的标准化，可以有力推动电池集成中的模块化发展。

模块化“集成”技术创新发展

1.模组的“新型模块化”趋势，横向“通用性”多平台应用

模块化这个概念，并不是新名词，早在2012年大众的全新平台MMB/MQB/MLB中动力总成的模块化多品牌应用，就已经提出和尝到甜头：降低研发周期和风险，大幅降低车型上的冗余。其实，本身降低了成本增加了车辆的可靠性和安全性。

在电池模组设计方面，大众采用了同样的思路：打造电池组模块化平台。也就是说，不需要每一款车型都去设计模组。“大众汽车集团负责研发的董事会成员诺萨（Heinz-Jakob Neusser）向媒体透露：虽然电池车型号规格各异，但统一的电池单元可以采用不同的封装数量与方式，满足各类需求。集团的目标是通过简化电池单元设计降低电池成本66%。”这已经是几年前的事了，我们不去纠结这个目标是否已达到，但是，模块化思路是正确的。

新型模块化，除了结构角度实现模块化，达到降本、增加可靠性为目的，更重要的是，需要在功能控制方面实现模块化。强调功能的独立性、完整性。例如，实现模块的终端采集、充放电管理、安全管理、热功能于一体。狭义的观点，蓄电池的电子部件除了采集、均衡功能，还需要拥有蓄电池管理模块BCU的功能。利用互联通讯，更有效的监管电池安全。

模块化不仅仅实现了结构、功能的高度统一，同时，当模块变成“能量块”概念时，完全可以根据整车需求取舍电量大小。如果新四化车辆，配备的是灵活、安全、轻便的能量块，动力源将不再是备受关注的瓶颈问题。

2、电芯连接技术革命，打通纵向“递次利用和回收价值链”

电芯成组的连接，从最初的螺栓连接到现在的焊接工艺，优点方面，在稳定性、一致性、寿命得到了很大的提升，结构体积也变小了，内阻大幅降低，让电芯功率可以得到最大的释放。其缺点，是在锂离子电池特有的梯次利用和回收应用环节，造成了麻烦，增加了成本。焊接工艺，在生产前端，需要专用的设备、工装模具完成；后端的维护、梯次利用、终端拆解，也非常的不便。目前在递次利用环节，一般拆解到模组就结束了。递次利用并不彻底。所以，尽管焊接是现有电芯连接、成组的主要工艺，但是，从价值链条分析，焊接工艺只是单向的工艺，阻碍了锂离子电池的再利用。

近几年，有些厂家在尝试新的连接技术。这种创新，是值得肯定的。把电芯随意组合，不仅仅是大大降本的问题，更重要的是促进了模组的模块化、标准化进程。也是符合新四化发展的思维。

3、模块的电压标准化平台,开辟多用途

新四化发展趋势，从共享角度广义的讲，同样适用于零件层面的需求。我们畅想一下，如果动力电池的模块，同样适用于将来车辆的48V低压平台；同样可以把乘用车退下来的72V模块应用于低速电动车等等，因为模块化的独立性和标准化，应用范围会大大增加。同时，也便于产品在安全等性能方面的深耕。实现动力电池模块化单元共享，开辟更多的应用领域。

小结

动力电池作为动力源，在技术进步认知方面，从最初“电芯是全部”，上升到PACK的系统集成设计理念。但是，随着退补的实施，面对固有的成本压力、安全可靠性，动力电池创新发展已迫在眉睫。同时，汽车新四化的提出，需要更好电池与之匹配需求。在电池创新的道路上，方式很多，同样需要借鉴传统车发展的思路；同样需要拓展新的创新思维。