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市場大熱的長續(xù)航電動SUV,對電池的要求是怎樣的?

一個汽車企業(yè)最重要的是對產(chǎn)品的定位,推出符合市場期望的產(chǎn)品,盡快滿足客戶的需求,特別是在中國,講求以快取勝。各路資金和企業(yè)進入電動汽車這個行當,自然會從傳統(tǒng)燃油車的角度來看市場的需求,然后投射到電動汽車的產(chǎn)品門類上。從全球范圍看,消費者都青睞SUV,使得全球SUV市場容量達到了2432萬輛。

順應SUV市場的需求,從電氣化車輛來看,這個趨勢也是同步存在的,客戶對是否是電動汽車并不關心,他們真正關心的是:

1)  續(xù)航里程:電動汽車性能評價的核心指標,亦是消費者最關心的因素,直接影響購車行為,這個指標可以分解為下面兩個指標:

a)  電池容量:主要影響續(xù)航里程,但消費者不會直接關注該指標

b)  百公里電耗:能源消耗與充電頻率,影響用車經(jīng)濟性和節(jié)能效率,現(xiàn)階段消費者關注度不高

2)百公里加速:衡量電動汽車的動力性能,影響駕駛體驗,但現(xiàn)階段對該指標要求比較低

3)最大速度:影響駕駛體驗,且高速公路行駛有130km/h最低速度,需要匹配高速要求

4)慢充時間:決定整車使用效率,是消費者最關心的指標;如果慢充在晚上進行,對消費者用車影響不大

5)快充時間:消費者使用過程中比較在意的參數(shù),會影響用車效率和用車的便捷性

也正是以上的因素,使得各個車企把精力花在了第一波緊湊級(A級)車輛的投放,達到一定瓶頸以后,都在配置大容量的電池在純電動SUV上開始嘗試。產(chǎn)品定義越來越清楚,從燃油車獲取增量,從限行限購措施條件下,滿足客戶對于電動汽車的主要訴求,主要是以下幾點:

  • 續(xù)航里程在200~300英里(350-450公里以上)

  • 不能犧牲整車的儲物空間

  • 具備快充能力,以每百公里充電時間來定義補電速度

  • 具備加速能力,比拼推背感

在這些要求下,總布置和動力總成工程兩部分拿出來的解決方案都是相似的。

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圖1 新的純電動SUV的特點,是里程大,車輛大

在中國,SUV本身就是熱點,自主品牌是靠著SUV的這股消費熱潮把自己凸顯到中國車市高增長舞臺之上。國內(nèi)電動汽車車企的排頭兵(比亞迪、上汽、北汽和廣汽等)也開始在自己的主流平臺上做純電動SUV,主要集中在緊湊型SUV,如下圖所示:

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圖2 國內(nèi)在售純電動SUV車型

這一波SUV的特定其實都是方殼電池,把這些電池的型號(7FE891)和特點拿出來就知道了。

表3 車輛的主要技術參數(shù)

單體型號

能量

東風

7FE891

49

吉利

ELE895

43.5

長安

7FE891

45

北汽

7FE891

45

廣汽

7FE891

45.99

上汽

7FE891

48.3

奇瑞

7FE891

49

支撐產(chǎn)品定義的是電池能量,小型SUV需要達到50-60 Kwh。在這種條件下,我們可以做一些推算,在現(xiàn)有的情況下,進行96S-100S的配置,在往上來分解,由于是用的是同一個電池單體型號,除了ELE895以外,各個車企都是標識出可用能量。

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圖3 對應能量的Ah,可以發(fā)現(xiàn)每家標的都是可用能量

可以發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,正是由于當前方殼電池高能量密度很少有廠家在做,在做的、提供的都是一個型號給所有大的車企,車企們在這個型號上去做有限的配置,使得當前用這個技術路線,很容易走到千人一面的地步。

嚴格意義來說,想要做純電動SUV還有一條技術路線,就是選用圓柱電池。江淮iEV7s、云度π 1和小鵬汽車等新興車企的出現(xiàn),使得整個電動SUV有了另一個跑道。如下圖所示,這里采用的電池包的電量為39Kwh,單體容量是2.75Ah。

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圖4 江淮的iEV7S

大家通過圓柱形電池的搭配和升級,來做不同的模組構型,實現(xiàn)在一定電池系統(tǒng)高度的條件下扁平化發(fā)展。特別是國內(nèi)當前還存在對國內(nèi)電池的限制和要求。

我們可以盤點一下當前可選的圓柱電芯廠家,分別為:德朗能(NCA體系3.2Ah)、力神(三元NCM 2.6Ah)和比克(三元NCM 2.75Ah)。這幾家當下,都需要走高能量密度的路線。在圓柱電芯廠家里面,比克電池是國內(nèi)第一家能量產(chǎn)811體系三元電池的企業(yè),動力電池能量密度已經(jīng)提高到 232Wh/kg,是國內(nèi)最早開始生產(chǎn)18650電池產(chǎn)品的企業(yè)。從契合電池正極路線來說,發(fā)展三元高鎳811體系,也是當前走18650相對比較安全的路線。這里可以通過內(nèi)部熱阻斷、斷路、泄壓、隔離、緩沖等多種技術實現(xiàn)電池系統(tǒng)安全和穩(wěn)定性。

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圖5 電池正極材料的發(fā)展路徑

正極材料是鋰離子電池鋰源的提供者,從根本上決定了電池的比能量和能量密度。 鎳鈷錳三元材料比容量較高,但安全性需要進一步提升。 鑒于動力電池需要持續(xù)提高比能量和能量密度,鎳鈷錳三元材料在今后較長時間內(nèi),將是高比能量動力電池的主要材料選擇,尤以鎳含量高的鎳鈷錳層狀材料(簡稱高鎳材料),中鎳的摩爾含量要求大于等于0.8(提高鎳含量,提高其比容量)同時通過摻雜、包覆和表面處理等技術手段,提高其循環(huán)性能。這點不在方殼的跑道上,而是在圓柱的跑道來走,嘗試使用811高鎳未嘗不是一個路線。個人覺得比克走了一條讓相對小的汽車企業(yè)做出續(xù)航里程差異化的核心路線。走18650的道路,電池系統(tǒng)的高度也容易控制一些。

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圖6 圓柱電池的走法還是從NCA切到三元NCM

小結(jié):

隨著電動汽車百花齊放,百家爭鳴,對于電池的供應和電池技術的發(fā)展,當下國內(nèi)乘用車電池的供給也到達了一個瓶頸。我們要給圓柱一條路,在較為強大和靈活的模組設計中能夠吸收電芯潛在的一些安全風險。與國外大巨頭PK,不僅需要拉動價格下降的龍頭,還要有技術突破的嘗試者,這樣才能給整個國內(nèi)電動汽車產(chǎn)業(yè)注入活力,否則未來大家無電芯可用了。

來源:第一電動網(wǎng)

作者:朱玉龍

本文地址:http://autopag.com/kol/57968

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