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「电驱时代」电池系统和电动汽车的续航里程



「电驱时代」电池系统和电动汽车的续航里程
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引言
目前纯电动汽车的平台开发 ， 都是通过一个独立的电池系统和一套独立的驱动系统 ， 然后去比较电池系统和驱动系统的特性来决定整车的续航里程、加速性能、充电性能和整车的成本 。 事实上来说 ， 现阶段小到核心的电芯和功率电子元件 ， 大到系统集成的能力 ， 都是影响车辆是否有竞争力的关键 。 我们这里还是首先来看电池系统 ， 电池系统目前决定了能给车多少电量 ， 需要占多少空间 ， 需要占多大的重量和多大的成本 。 做好了真香 ， 做不好Out了 。
01 从电量开始
在电池系统的设计过程中 ， 各家有几个基本的需求：续航里程、快充速度 、放电功率需求、布置的基本要求和母线电压等级 。 根据以上的整车基本要求之后分解 ， 可以确定系统额定电压、容量要求及充放电功率 ， 计算得到电芯的规格 ， 根据现有的电芯现有的路径相近进行分解 ， 然后确定配置规格 。 然后在一个约定的空间下进行进行整体电池布置 ， 这里涉及到电池模组的布置空间、电气总成的布置 。 这里不同的车型和不同的驱动系统的搭配 ， 能耗并不相同 ， 所以同样的500公里NEDC的续航 ， 轿车60kwh左右就能做 ， SUV需要65kwh甚至更多 ， 中大型的SUV需要近75kwh以上 ， 这是2020年Q1已经有产量的500公里以上的车型 。

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图1 现有量产的500公里的车型电量
这里就有三种不同的路径：
1）方壳：这块其实是目前的趋势 ， 套用之前塔菲尔的电芯路径图 ， 基于148mm电芯的电芯容量已经倍拉到了190Ah和223Ah；基于220mm电芯的容量也做到了162Ah和230Ah ， 所以配置的时候用1P的方式进行配置 。 目前绝大部分的500公里以上的电动汽车 ， 都是基于这种单体大容量的电芯来做的 。

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图2 方壳大电芯的路线
2）圆柱：目前用圆柱的并且有比较强的竞争力的汽车企业 ， 也只有特斯拉了 。
3）软包：由于软包电池厚度的限制 ， 所以容量目前被限制在60Ah-78Ah ， 目前来看能做的配置最多的还是按照BEV3的方式来配置模组 ， 这个看上去变化最多的一些 。

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图3 通用的三种不同的软包模组结构
02 与电量相关的要素
满足续航开始 ， 后面就开始继续的挑战了：
能量密度：这个主要是在一定的能量下 ， 整车需要控制整备质量 ， 通过减重能拿到更好的行驶效能
成本考核：目前按照CATL的年报 ， 40多GWh平均的销售价格已经在0.94元/Wh ， 平均28%以上的毛利 ， 考核的成本需要在这个平均价格上面继续往下探
充电速度：目前欧洲的设计 ， 从MEB的120kW开始 ， 基本在150kW左右 。
电池的尺寸：目前追求压缩的是为跑车、轿车上面需求的Z向高度
【「电驱时代」电池系统和电动汽车的续航里程】寿命：从特斯拉的100万英里开始 ， 大家开始讲更长的寿命
其他还有安全方面的要求 ， 这里面有些东西都是连环套 ， 特别是在能量一定的条件下 ， 能量密度、快充速度和成本是一个很难兼顾的三角形 ， 提高了性能之后很多约束都有变化 。
小结：我觉得做着做着很容易出矩阵 ， 确实是很容易在满足多个要求的时候 ， 在没有特别好的优先级下面 ， 按下葫芦浮起瓢！目前确实是电动汽车的续航里程的军备竞赛 ， 有特斯拉的不断降压的压力下 ， 还要比谁更便宜 。


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