EV-HEV用動力電池組選型原則和商業化方案

中心議題：

* EV/HEV用動力電池組選型原則和商業化方案

* 單體電池的八大原則

* 系統對電池組的七大要求

新能源汽車的核心部件是鋰動力電池組，如果設計不過關，那麼你的純電動汽車在充電時就有可能會爆炸。而如果消費者不確信他的純電動汽車製造商解決了這一問題，那麼再便宜的純電動車他也不會買。那麼，怎樣才能解決這一問題呢？本文將很好地解答你的這一疑惑。

深圳景佑能源龔總CNT Networks舉辦的新能源車研討會上，教大家站在系統的角度和汽車控制的角度看電池組，因為從動力電池的角度看單體電池，換一種思路又站在汽車控制的角度看電池組，因為你只有站在這樣的高度看電池組才能把電池組看清楚，如果你站在電池組的角度看電池組，永遠也看不清楚……

本文導讀：

第一頁：站在系統的角度，從站在動力電池的角度看單體電池

第二頁：汽車控制的角度看電池組

第三頁：動力電池系統知識

第四頁：電池選型

第五頁：安全保障

第六頁：結構要求

第七頁：控制策略

第八頁：採樣與通訊

第九頁：工藝要求

第十頁：工藝方法

首先從產業對單體電池的要求來看動力電池，其實動力電池也是一樣的，當動力電池成熟以後，應該說電池單體權重看起來就降低了，所以系統對單體電池要求：

第一，方便控制為第一原則。這個電池2-3個連在一起怎麼控制，用什麼方式來控制很重要。如果你連控制都不方便的話，你把很多電池組合在一起就會看到你動力電池裡面有很多線，如果有機會看到動力電池的時候，很少有人把動力電池打開讓你看，都是封好的，不會打開給你看，為什麼呢？打開看就覺得慘不忍睹。

第二，安全第一為否定原則。首先我們看這個電池安全不安全，如果安全才能用，因為不安全就會出問題，只要不安全你再好的東西也沒法用。但是安全是相對的，你看看能不能控制，能控制住就是安全的，控制不住就是不安全的。

第三，穩定性強為重要原則。穩定性我只是來做一個比方，我們很多說我們家生產的電池一直很好，跟三星比怎麼樣，其實比都沒有條件。最近我們做了一個實驗， 為什麼說比都沒有條件？因為電池在標準25度的時候，很可能你認為這100個電池都是一樣的，可是到了到30度的時候或者再高一點的時候，那電池就不一樣 了。客觀說如果你控制得好，在25度常溫下選擇去一致性沒有太大的意義，只要溫度一高所有東西都調節了。動力電池的設計有兩大核心技術：一是散熱；二是隔離。如果不把散熱做好，溫度穩定不到一個區域，你檢測再多的一致性都付諸東流，沒有意義。

第四，比能量高為優選原則。因為電動車能量是很精貴的，如果我這個電池容量很大，但是卻很重就失去了意義，所以經常你看看網上會有這麼一句話：我們家生產電動車充一次電能夠跑300公里。其實這句話不對，因為充一次電跑300公里沒有前提，什麼叫沒有前提？就是比能量你沒有說清楚。我充一次電跑 300公里前提是我裝了除了人全部是電池，跑800公里也沒有問題。一是裝多少電池不知道；二是車子有多重不知道。這兩大參數都不知道的情況下，你說你充一次電跑300公里、500公里都不管用，所以說動力電池對單體電池要求來說，比能量是一個優選，你的比能量越高，你的承載量，你單位功率承載率就越大， 你車子的重量就會降低。

第五，循環次數為經濟原則。最近“十二五”要求是做到1200次，單體2000次，存儲以後循環次數1200次，1200次也就是60%，其實循環次數要想做到1200次，好像現在也沒有誰敢說動力電池在車上跑能循環充1200次。為什麼存儲以後做1200次會如此難，單體很多企業都能夠做到2000次， 一點問題都沒有，但是一旦存儲這個循環次數就會急劇下降，其主要的原因是我們現在動力電池組裡面有一個常規認識——管串不管並。首先把一個電池並起來好大 一個，如果並不好乾脆生產一個500安的電池，所以說我在有些會議上，有些人說我們最近生產了500安的電池，今年沒有機會跟大家探討大電池和小電池到底 哪一個好，很難探討，這一點我可以準確的把兩個人的話告訴大家，國網儲能電站單體電池20安時，最近863檢測的時候也有一個說法，10-100安時的 OK，100安時以上暫時不討論，安時數不是越大越好，循環次數因為安時數不是那麼大，就會有很多的電池聚合在一起，聚合在一起以後就說一句純哲學的話， 這話沒有其他的意思，只是說來聽聽，典型是一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒有水吃。電池組一旦存儲以後就像一群人一樣，讓每個人能力發揮到極致，就需要有一個喬布斯這樣的人物，否則你做不到，所以說動力電池組一旦存儲，循環次數就會急劇下降，下降就要有很多辦法。

第六，響應速度為習慣原則。我們很多人說，你這個動力電池裝在車上以後提速太快，你們是幾倍的放電呢？能不能10倍的放電，20倍放電。我想一個問題，如果我們這裡有人學電機，我想問一下，好像電機額定電流和峰值電流也就是3-5倍，如果你一個電機峰值電流只有3-5倍，你動力電池20倍放電幹什麼，好像說不清楚的，所以說響應速度是一個習慣，你一定要用電動車滿足汽車響應速度，不是做不到，那就是必須有足夠的能量。

前不久，有專家來我們公司一起討論電池響應速度的時候，這是他做的電動跑車，0-100公里3.7秒。為什麼呢？因為除了人都是電池，這有什麼做不到。我跟他們專家討論時就開一句玩笑，我也做得到，他笑了笑，我說你後備廂打開我看看後面裝多少電池，除了人都是電池肯定能夠做到，我全部是很低的放電倍數，有 很大的電流，肯定容易實現，所以響應速度是一個習慣。乘用車在城市裡面開有必要那麼快的速度嗎？有必要追求指標嗎？電機有那麼大峰值電流嗎？所以說那是標誌的一項技術，一點都不假。在寫論文、帶學生、講學術可以，但是在工程上還沒有那麼大的意義。

第七，嫁接方便為保障原則。我說一個很簡單的例子，我們看到的電池，從你出生那天開始，你認識電池到今天，電池結構有大的變化嗎？沒有很大的變化，說明50年以前所生產的東西到今天來討論動力電池之間連接怎麼做有人去研究過嗎？所以說如果連這個問題都沒有研究，那麼你存儲的時候就會遇到很多的問題。

最近我們做的一個實驗，我們兩個電池焊接大概2毫歐左右，我們換一種方法來做0.2毫歐。你想想看，100個電池串到一起，2毫歐到0.2毫歐，你想想內部電阻有多大變化。你想想你動力電池的效能怎麼評估。

如果一個電池在選擇的時候沒有良好的嫁接功能，他的性能再好裝不出來的東西也不好。

第八，快速充電為理想原則。說你充電多少時間，我想這樣說一句，充電多少時間，如果今天全球的每一位都是給你一個人免費吃，三分鐘吃一頓，不要付錢，我想你也無法享用。從今天動力電池產業，人們認為今天快充還不是太好。快充還有一個問題，如果你想想看今天深圳突然有200輛車都在充電樁上快充，你問問國網該怎麼辦？所以說前不久在北京的時候，跟他們一起討論的時候，乘用車還是以慢充為主，環衛車和大巴以快換為主，用這樣的方式來解決電動車充電問題。我自己總結的，不知道對不對，反正大家一起分享。

價格合理為商業原則。很多人都問，你電動動力電池多貴，你動力電池有多少錢一個，現在動力車就太貴了沒人買。我要問一下，你看過100萬、200萬以上的電動車在路上跑，電動車不是價格問題而是技術問題，電動車是一門系統工程，不是一個簡單做某一行業的人來完成的。米其林做了一個輪轂電梯，號稱全球對輪轂電梯投資最大的，站在米其林的角度，他想得很簡單，我是做輪胎的全球老大，做輪轂電梯，我應該理所當然。其實輪轂電梯這種產業既不是輪胎做的，也不是做電梯做的，也不是做控制器做的，也不是做汽車做的。輪轂電梯是一個做系統工程的人做的，沒有系統工程的概念，你做輪轂電梯做不好。

錢學森為什麼偉大？就是中國航天之父，他有一本很有名的書《系統工程論》，你說兩彈一星他畫了多少幅，但是沒有他，就沒有中國的航天工業，他是從系統的角度考慮整個東西應該怎麼做，而不是從哪一個單向的技術考慮問題，做這個動力電池是一個很複雜的東西。

最後一個是慢充更換為施用原則。回到家裡面晚上充上十多個小時，每天早上有車子用，我們算過帳一個車平均每天就跑40-50公里，上下班足夠，你說我一定 要越野，就要買越野電動車，而不是乘用電動車。如果有固定路線，從東走到西，從180號走到250號，走這樣的車用快換是比較合適，動力電池就是這麼一些 想法。

系統對電池組的要求。剛才是站在系統的角度，從站在動力電池的角度看單體電池，剛剛是站在這樣的角度，我是站在動力電池的角度看單體電池，現在換一種思路 是站在汽車控制的角度看電池組，因為你只有站在這樣的高度看電池組才能把電池組看清楚，如果你站在電池組的角度看電池組，你永遠把電池組看不清楚，你站在電池組的角度看電池組永遠看不清楚。

從系統的角度怎麼看電池組：

第一，結構合理最為先。現在很多人找我就說我們公司做BMS，我們公司做BMS剛從美國回來，他們很有經驗。我給他潑冷水，我個人認為BMS今後不會成為 一個產業，因為BMS必須融入到電池存儲設計裡面才能發揮它的作用，如果單獨的一個BMS，比如說電池都做好了，把BMS拿過來接上就叫動力電池嗎？不是這樣的。沒有良好的結構就不可能支撐整個BMS的合理架構，沒有合理的架構就不可能有一個良好的系統工程，所以說結構合理最為先。如果沒有結構支撐，沒有好的 結構支撐，您的控制器也做不好，散熱器放哪裡也不知道，你說如果都能夠放，就是體積很大，那你的比密度和比能量都做不到。

第二，熱量交換是條件。動力電池組兩大核心技術：一是散熱；二是隔離。我們今天可能沒時間講隔離，我只講散熱，散熱是最基本的條件，很多人做的動力電池很 漂亮，外面是模具壓出來，你看看我們動力電池組多漂亮，等於零。動力電池核心技術裡面第一個是散熱，而且散熱的熱均度分佈越均勻越好，如果沒有散熱的動力 電池是靠不住，因為有很資深的專家跟我說，我們做的電池不發熱，我說那可能是最高技術，當然你用一千瓦的東西拉一瓦的東西，那當然不散熱，因為你有非常高 的能量儲備就不散熱，你有相當最經濟的比能量，散熱是你第一前提，否則沒有辦法控制電池組的參數。

第三，電壓波動難避免。如果作為電池動力的輸出，我一定要穩定到什麼樣的電壓，其實好像沒有太大的必要，因為你要考慮電動車電機負載適應能力滿足動力電池 的設計，這才是合理的。您沒有必要追求太高的指標，因為你知道車站的電機是什麼特徵嗎？如果你瞭解了你就知道動力電池怎麼設計。

第四，高壓可控是優選。最近動力電池的電壓越來越高，我最近做了一個法拉利的跑車電池800伏，因為只有電壓高，您的電機的繞阻的比功率才會降低，電機比功率才會降低，整車重量才會降低，整車重量降低10%相當於你電池能量提高10%，從另外一個角度提高電池能量。

第五，充電優選慢中換。慢慢充最好，而且還要滿足淺充淺放。我們很多買手機的人告訴你，手機打開的第一次就告訴你第一次充電要充10多個小時，要充滿，那不對的，電池應該淺充淺放，不應該滿充滿放，今天讓你吃的脹，明天再餓你三天，一定短命，應該慢慢吃。

第六，快換快充任你選，這是一種應急措施。比方說你在咖啡廳喝茶，突然想到你的車沒有電了，你打一個電話給服務公司說，我的車沒有電了，一臺車開過來取一個電池給你換下，這是你享受。但是你可以任選，這不是你主要的商業模式。

第七，全程均衡是關鍵。均衡就很多，等一會兒我會講。從系統的角度看動力電池，我不是故意說得很複雜，事實上就是這樣。

講一下動力電池系統知識，如果您想玩動力電池就努力組織這樣一個團隊才能把動力電池做好，如果僅僅知道BMS、電化學，結構，您把動力電池做好。

第一，電化學是基礎。電池要做好，電池最好要做到溫度的響應範圍比較廣。

第二，電力電子學，你輸出對充放電的管理均衡都會跟MOS這樣的東西打交道，所以電力電不能少。

第三，電子電路與自動控制。比如說恆溫控制怎麼做，安全怎麼做，你怎麼響應，你撞擊以後怎麼斷等等一系列安全問題都要通過自動控制來解決。

第四，振動學。動力電池最難做的是振動，你振動不過什麼都過，你做得再好都打一個圈，所以就是振動學。我們過去大家都看過我做的動力電池，上面有很多螺絲，我告訴你，我這一年很難得出來，就把裡面900個螺絲一個都不剩，全部取掉，只做這一樣事情動力電池組裡面不能有螺栓，因為你振動的時候，螺栓很可能 松，你沒有辦法控制。從振動學的角度你要考慮。

第五，流體力學。散熱怎麼在狹小的空間裡面讓你的流體，把你電池的力量帶走，而且要體積小，又要流到豐富，把每個電池都照顧到，這才是關鍵，所以說流體力學不能少。

第六，結構學。要有良好的結構支撐。為什麼3毫米厚，2毫米行不行，1.5行不行，1.3行不行，因為你有比能量問題，你只有把它降到最低才有比能量，所以結構力學是非常重要的。

第七，熱力學。你溫度高了會不會有安全問題，你怎麼樣利用你的熱能量解決你應該解決的很多問題。

第八，計算機。軟件不用說，你的上位機，你看發到上位機以後怎樣跟上位機進行連接，你的主控板，你五個動力電池合在一起以後哪一個為主，哪一個為從，你的主從架構怎麼設計。

第九，計算機軟件工程問題。

第十，高頻高壓抗干擾技術。因為你做得很小，因為你有比密度問題，車裡面沒有很大的空間，一定要做得很小，小了以後怎麼解決抗干擾問題，這些全部合在一 起，凝聚在一起，凝結到一項高密度立體組裝技術，把所有的控制器、電池所有結構件都要合在一起才是最小，未來單獨做一樣東西，很可能這個產業會很小，因為 BMS無法管理一個任意組合的電

最後就是集成，把這些技術全部集成起來才能形成動力電池。電池選型。誰的電池都好，我說一下電池選型。

第一，安全；

第二，壽命，壽命決定你的充放電次數，還有你整個的連接率、可靠性；

第三，嫁接，如果我們兩個人握手，兩個人手都斷了怎麼握，能找到感覺嗎？什麼感覺都找不到，兩個圓球碰一碰，握什麼手，回家該幹什麼幹什麼去，你嫁接的水平直接體現你動力電池組的水平。

第四，比能量，這就是電池選型要做到這個東西。

安全保障。安全保障裡有兩個問題，動力電池組裡面有兩大核心技術，我再次重複：散熱、隔離，這兩項東西一定要做好。散熱保持一次性選型有意義，那麼隔離因 為你要做高壓，每一個採樣每一個信號的來源，如果沒有良好的隔離技術，你高壓非常危險，所以只有兩大技術，把兩大技術突破了動力電池才會有大的進展。

結構要求。對結構的要求一定是負容量，散熱體能夠過，和電池又糅合到一起，在糅合的過程，你才有相結構，強度和剛度才會更好，同時又可以做介質的介入，這樣熱平衡設計才會有基礎。

控制策略。控制策略就是全局電池管理，這是我們體會最深的，只管串不管並的電池組您不可能有壽命，你不要說並的電池組一致性很高，你一致性很高，但是你發 熱的時候不是同樣的位置就沒有一致性，只要沒有一致性並聯的電池組自循環就會很快殘害電池組，所以壽命就會降低。所以全局管理，管到每個電池是電池組提高 安全可靠性，提高壽命的前提保證。均衡有很多方法，有脈衝均衡，全程均衡，最近炒得比較熱是主動均衡，如果這個電池組裡面有150或者是300個電池，最 頂上的電池電壓高，最底下的電池電壓低，你怎麼把300的能量轉到最底下，那不是主動均衡，兩個電池說主動均衡有意義，3個、5個還可以，100個、 500個怎麼說？如果不行的話就只能寫論文。

採樣與通訊。採樣與通訊主要是隔離，我們很多人做了一個很簡單的例子，一個電池人們採溫度的時候把溫度片貼在這兒，把溫度採回去，電池是這裡的溫度高嗎？ 不是。在什麼地方採？怎麼採樣才是關鍵技術，所以我們經常開玩笑，我們很多人做電池溫度採樣的時候經常會犯一個很常規的問題，這是非常不合適的。

工藝要求。可以給大家一個信息，4月1號北京推行一種新的動力電池檢測標準，4月1號以前動力電池標準叫做門檻，是合格和不合格；4月1號以後北京動力電 池要按照新標準檢驗，新標準裡面有一個最強調的就是工藝，也就是說未來動力電池會走向3C認證，這就是工業化。所以我們公司1月25以後很少在外面走，我 們只做一樣事情就是做生產線，再有3個月，我們動力電池存儲生產線就可以用了，有了生產線你才能保證動力電池做出來是一致的，才有意義。

工藝方法。流水作業、邊裝邊檢，固定在後，老化必備的意思是你在裝的過程中不能打螺釘，不能動焊槍，凡是有可能有渣子掉進動力電池組裡面任何一個工藝措施都不能在那個地段做，必須退出，才能保證你的動力電池是可靠的，因為你封閉以後就沒有辦法了。