電池系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程

引言：目前純電動(dòng)汽車(chē)的平臺(tái)開(kāi)發(fā)，都是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的電池系統(tǒng)和一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，然后去比較電池系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性來(lái)決定整車(chē)的續(xù)航里程、加速性能、充電性能和整車(chē)的成本。事實(shí)上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段小到核心的電芯和功率電子元件，大到系統(tǒng)集成的能力，都是影響車(chē)輛是否有競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。我們這里還是首先來(lái)看電池系統(tǒng)，電池系統(tǒng)目前決定了能給車(chē)多少電量，需要占多少空間，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?從電量開(kāi)始

在電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，各家有幾個(gè)基本的需求：續(xù)航里程、快充速度 、放電功率需求、布置的基本要求和母線(xiàn)電壓等級(jí)。根據(jù)以上的整車(chē)基本要求之后分解，可以確定系統(tǒng)額定電壓、容量要求及充放電功率，計(jì)算得到電芯的規(guī)格，根據(jù)現(xiàn)有的電芯現(xiàn)有的路徑相近進(jìn)行分解，然后確定配置規(guī)格。然后在一個(gè)約定的空間下進(jìn)行進(jìn)行整體電池布置，這里涉及到電池模組的布置空間、電氣總成的布置。這里不同的車(chē)型和不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的搭配，能耗并不相同，所以同樣的 500 公里 NEDC 的續(xù)航，轎車(chē) 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，這是 2020 年 Q1 已經(jīng)有產(chǎn)量的 500 公里以上的車(chē)型。

圖 1?現(xiàn)有量產(chǎn)的 500 公里的車(chē)型電量

這里就有三種不同的路徑：

1） 方殼：這塊其實(shí)是目前的趨勢(shì)，套用之前塔菲爾的電芯路徑圖，基于 148mm 電芯的電芯容量已經(jīng)倍拉到了 190Ah 和 223Ah；基于 220mm 電芯的容量也做到了 162Ah 和 230Ah，所以配置的時(shí)候用 1P 的方式進(jìn)行配置。目前絕大部分的 500 公里以上的電動(dòng)汽車(chē)，都是基于這種單體大容量的電芯來(lái)做的。?

圖 2 方殼大電芯的路線(xiàn)?

2） 圓柱：目前用圓柱的并且有比較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力的汽車(chē)企業(yè)，也只有特斯拉了。?

3） 軟包：由于軟包電池厚度的限制，所以容量目前被限制在 60Ah-78Ah，目前來(lái)看能做的配置最多的還是按照 BEV3 的方式來(lái)配置模組，這個(gè)看上去變化最多的一些。?

圖 3 通用的三種不同的軟包模組結(jié)構(gòu)

?

02 與電量相關(guān)的要素

? ? ? ? ? ??

滿(mǎn)足續(xù)航開(kāi)始，后面就開(kāi)始繼續(xù)的挑戰(zhàn)了：?

能量密度：這個(gè)主要是在一定的能量下，整車(chē)需要控制整備質(zhì)量，通過(guò)減重能拿到更好的行駛效能?

成本考核：目前按照 CATL 的年報(bào)，40 多 GWh 平均的銷(xiāo)售價(jià)格已經(jīng)在 0.94 元 /Wh，平均 28%以上的毛利，考核的成本需要在這個(gè)平均價(jià)格上面繼續(xù)往下探?

充電速度：目前歐洲的設(shè)計(jì)，從 MEB 的 120kW 開(kāi)始，基本在 150kW 左右。?

電池的尺寸：目前追求壓縮的是為跑車(chē)、轎車(chē)上面需求的 Z 向高度?

壽命：從特斯拉的 100 萬(wàn)英里開(kāi)始，大家開(kāi)始講更長(zhǎng)的壽命?

其他還有安全方面的要求，這里面有些東西都是連環(huán)套，特別是在能量一定的條件下，能量密度、快充速度和成本是一個(gè)很難兼顧的三角形，提高了性能之后很多約束都有變化。?

?

小結(jié)：我覺(jué)得做著做著很容易出矩陣，確實(shí)是很容易在滿(mǎn)足多個(gè)要求的時(shí)候，在沒(méi)有特別好的優(yōu)先級(jí)下面，按下葫蘆浮起瓢！目前確實(shí)是電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程的軍備競(jìng)賽，有特斯拉的不斷降壓的壓力下，還要比誰(shuí)更便宜。