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CIBF丨奇瑞新能源曾祥兵:車用軟包電池成組提升與保護措施

蓋世汽車

2021年3月19日,由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應用分會聯(lián)合電池中國網(wǎng)共同舉辦的第二屆新能源汽車及動力電池(CIBF深圳)國際交流會在深圳隆重召開。大會期間,奇瑞新能源汽車技術有限公司電池系統(tǒng)部部長曾祥兵以《車用軟包電池成組提升與保護措施》為題發(fā)表了主題報告。

電池,軟包電池

以下為演講實錄:

我今天的主題是講軟包電池組成的提升與安全的設計。從幾個方面:1.軟包電池市場的規(guī)模和應用優(yōu)勢;2.軟包電池模組發(fā)展趨勢;3.成組提升;4.安全設計。我們可以看到,電池有軟包、圓柱和方形,它們各有優(yōu)缺點,2016年到韓國三星、LG,他們各有自己的特色,我們對軟包的技術路線,在主機廠來說沒有特別的偏好,或者是不喜歡的狀態(tài),這都是我們可接受的技術路線狀態(tài)。我們也可以看到,(圖)這是某行業(yè)的預測,到2025年到100Gwh的量,軟包未來產(chǎn)業(yè)鏈也是會非?;鸨摹?/p>

這是我預測軟包電池組裝效率的趨勢,之前是以非標狀態(tài)為主,這個成組效率是偏低的,后來把軟包變成標準模組,乘用車的空間適應標準化的模組,所以承載力就有提升。未來是大模組,大模組是比較虛的概念,它是模糊概念,不一定是很大的模組,有可能是把電芯從現(xiàn)有的尺寸擴大,我們做了測試,成組能達到95%,電芯等同于模組的狀態(tài),這一塊還有很大的空間。

從模組的組成效率提升來看,應該會從幾個方面:1.輕量化設計;2.空間利用率提升;3.電芯能量密度提升。輕量化的設計是從模組、系統(tǒng)、新材料、新技術,模組用更新的材料和系統(tǒng)的上下游,比如說剛才就有一個同行介紹箱體,現(xiàn)在用的是鈑金、鋁合金,我們用高強度的塑料就能改進咱們的狀態(tài)??臻g利用率是怎么把電芯的排布空間和整車的空間邊界做得更加的規(guī)范,不要有一些浪費的空間放在那里,這是我們應該要做的工作。還有集成化的大模組技術。如果把電器能量密度提高,整體效率會有大的提升。

輕量化會從幾個角度,以左邊的箱體為例,從設計、工藝、材料入手,設計角度來說,希望有結構設計上的優(yōu)化,比如說做平板或者是挖空的板,重量就會有一些變化。用的復合材料,最近看到PCM的材料,它會比PP還要輕,強度還要高,可能成本會有一點上揚,就看取舍在哪里。下殼體,鋁合金是2.7,鎂鋁合金強度會上升,這也是突破。還有工藝上,所有工藝的連接都是鞣酸和激光焊接的狀態(tài),還可以用到粘膠的結構,就是小螞蟻的車身,鋁合金的狀態(tài)都是用膠粘的,架構的密度是比金屬輕的,這都可以提升材料的性質(zhì)。

另外是標準化和平臺化的研究,這個研究會怎么提升效率呢?這個效率有很多種,比如說生產(chǎn)效率、利用效率、開發(fā)周期的縮短、風險的減少,這也是能提高效率的。我們也提倡平臺化,把物料規(guī)?;?,可以在不同供應商之間通用,總體的工藝成本管控也是比較科學一些。

我下面談一談軟包的安全設計,昨天魏老師也在講軟包電池一個大的特性——膨脹。膨脹是不是一定就是錯的呢?任何電芯都有膨脹,怎么樣抑制膨脹對電池的影響?那就是我們要去做的工作??赡軙羞@樣一些原因,也有可能有一些影響結構穩(wěn)定的因素。怎么去優(yōu)化它?應該要做兩大塊:1.電芯廠在電芯開發(fā)過程當中,如何控制膨脹率,如何測試膨脹率到底是多少,而且是全生命周期的,通過仿真手段、驗證手段把基礎數(shù)據(jù)摸索透,再把基礎數(shù)據(jù)應用到結構上,再把模組結構用力學模型表達出來,這在設計階段中,第一個工作就做完了。

2.現(xiàn)在所有開發(fā)過程的驗證時間都非常的短,所有的時間都特別短。現(xiàn)在的開發(fā)周期大家都覺得可以很快,如果有長達2年周期的驗證,可以把模組循環(huán)周期、樣板周期做測試,把膨脹測試到位,至少在這個角度上能夠起很大的作用,這也是我們重點要考慮的。呼吁同行多積累一下,因為電動車發(fā)展有十年了,多積累數(shù)據(jù),可以作為行業(yè)交流的基礎數(shù)據(jù)庫,肯定對未來的電池應用產(chǎn)生很大的幫助。

從機械按照上做很多工作,會分為六大塊:1.抗振蕩的設計。振動是強度的設計,在設計上做好仿真;大家普遍驗證的標準是國標,國標是門檻,企業(yè)電池廠和主機廠應該高于國標的標準,這樣才能讓客戶有更好的產(chǎn)品應用體驗,早期采用更嚴苛的標準,最早的車2014年上市,到現(xiàn)在為止沒有因為振動而失效,這個工作要做細的。2.抗擠壓設計。我們面對著新能源汽車應用和傳統(tǒng)汽車應用不同領域的概念,原來傳統(tǒng)車碰底盤就是底盤壞了,但是現(xiàn)在的電池跟傳統(tǒng)汽車產(chǎn)生一些變化,就好像油箱撞壞了就會產(chǎn)生危險?,F(xiàn)在這一塊做的工作,怎么把底盤防護更加有效,但也沒有辦法做成裝甲車,難度有點大,怎么樣找到最優(yōu)的合理設計。3.密封設計。進水肯定會產(chǎn)生短路的影響,怎么樣保證在全生命周期(10年)的使用,現(xiàn)在實驗室要求是做完疲勞振動、循環(huán)壽命測試后,還要再去做RPX7和RPX9的實驗,以此保證電池包的防水性能?,F(xiàn)在可以保證電池在24小時內(nèi)的泡水,讓它免于浸水狀態(tài),這個標準也會有所提升,對下大雨、暴雨,有很好的抵抗;4.抗沖擊的設計。尤其是路面上不平,有一些大石頭,這也要做一些工作。整車是要帶著電池包做碰撞,不光是單件,整車也要做碰撞。從機械上全方位防護,等等。

電器安全能夠做的工作非常多,真的發(fā)生時,短路保護、人體觸摸防護等等,這都是我們需要做的工作?,F(xiàn)在也比較火,新聞也比較多,這一塊的工作也比以前有了很大的重視,新的阻燃材料、隔熱材料都在推,能夠加強模組和模組的隔熱,或者是熱傳導的阻擋,因為能量密度不斷快速的迭代和遞進,所以讓大家認為能量密度是第一件事情,把安全的事情往后放了。這兩年鼓勵政策在淡化,我覺得我們應該回歸到設計的本性,安全是在首要的位置。我們應該不要吝嗇阻熱和阻燃的措施應用,這可能會降低能量密度,但會更好的提升能量安全。

我們做熱安全上,進一步控制熱失控,延長發(fā)生的時間能保證生命和財產(chǎn),我們要做熱失控本質(zhì)的處理、熱傳播的分析、預警方案、防護方案等一系列的工作,最大的保護乘車人身和財產(chǎn)安全。

功能安全上也提得越來越多了,功能安全更多是停留在電池管理系統(tǒng)。電池安全設計是一個重中之重,要從整車的安全貫穿于整車開發(fā)的流程中、目標中,然后逐步分解到系統(tǒng),再分到模組,以此形成完整的循環(huán)。我們在每一個環(huán)節(jié)都要做好應有的安全設計的工作。

未來電芯與模組制造能力、工藝水平在不斷的提升,軟包電器的一致性也會不斷的提升。隨著軟包模組慢慢地跟方形電池走標準化模組和大模組發(fā)展的趨勢,對于成本也會越來越有解。在軟包技術發(fā)展和方形電池發(fā)展上,我們還是要做更多的工作。要以電芯的自身安全、高能量的優(yōu)勢上,先強化安全設計的理念,規(guī)劃設計的安全設計流程,制造更安全、更可靠的流程,我的分享就這么多,謝謝大家。

(注:本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)演講嘉賓審閱,僅作為參考資料,請勿轉載?。?/span>

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電池,軟包電池

來源:蓋世汽車

本文地址:http://ewshbmdt.cn/news/qiye/142484

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