动力锂电池的分析

动力锂电池的分析（共8篇）

1.动力锂电池的分析 篇一

芜 湖 职 业 技 术 学 院

毕业设计（论文）开题报告

题

目

混合动力电动汽车电池管理的分析

系（院）机械系 年级 10级 专 业 汽车检测与维修 班级 学生姓名 学号

芜湖职业技术学院教务处

2012 年 10月

一、选题背景、研究意义及文献综述

1、选题背景



汽车在给人类带来无数便利的同时，也伴随带来了众多不利影响。目前世界汽车保有量约8亿辆。预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。2003全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。在汽车保有量高和使用集中的大城市，汽车噪声和尾气排放对城市环境己造成严重污染，对生态环境构成严重威胁。因此从节约资源、保护环境、降低汽车污染物的排放量、以绿色环保汽车代替燃油汽车也是社会可持续发展战略的需要，成为世界共同关注的问题。

我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展混合动力电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。

混合动力电动汽车在不降低动力性的前提下，可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放。因此，许多国家政府和大型汽车公司加大了混合动力电动汽车的研究开发工作，并取得了卓有成效的成果。可以相信，在蓄电池技术没有根本性突破之前使用混合动力电动汽车是解决能源与排放问题的最具有现实意义的途径之一。

2、研究意义

混合动力电动汽车在能源、环保方面的意义是重大的。据统计，2000年我国进口石油7000万吨，预计2010年后将超过1．5亿吨，相当于科威特一年的总产国家量。环保中心预测：到2010年，我国汽车尾气排放量将占空气污染源的64％。传统的内燃汽车在国外开发的历史已有百年，中国费了很大的力气却仍然只是抓住了尾巴。相比之下，混合动力电动汽车还属于产业化初期，尚未形成新的工业体系，中国和其他国家一样处在同一条起跑线上，因此中国在混合动力电动汽车领域参与

世界的竞争是公平的。“863”电动汽车重大专项规划组组长、同济大学新能源汽车工程中心主任万钢教授说：“在传统汽车领域，我们与发达国家的差距是20年，而在电动汽车领域的差距只有5年。” 作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，混合动力电动汽车在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代是一个刻不容缓的问题。

降低我国石油对外依存无非两个方面：一是节约用油，二是替代。跟其他发达国家一样，交通运输将成为我国石油最重要的消费行业。预计我国2020年汽车将消耗石油3.5亿吨左右，约占石油总消耗量的65%。因此，如果我们可以控制汽车增量，在一定程度上，就可以控制石油对外依存量。那么，我国的汽车产业发展状况如何？

2001—2009年，我国汽车需求年均增长24.9%，远高于全球汽车增长幅度。2010年我国汽车销量约1800万辆。随着收入的提高，汽车产业将继续保持高速增长态势，汽车市场规模将长期处于世界首位。

石油最具潜力的替代应该与交通运输相关，如果汽车的数量(增量)无法减少，那么，汽车燃料的石油替代将是我国减少石油对外依存的一个最重要的方面。从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代则是一个刻不容缓的问题。如果政府愿意将发展混合动力电动汽车提高到保障我国能源安全的位置，我们就可以预期混合动力电动汽车产业将有一个快速发展。

3、文献综述

随着全球经济的复苏和发展，汽车已经大量进入家庭，尤其是发展中国家。但是，能源紧缺，环境污染这些问题也日益突出，如何解决这些问题，实现可持续发展，这一课题摆在了我们面前。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位。美国三大汽车公司只是小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国混合动力电动汽车的研究发展。

通过对文献资料阅读和分析，了解了混合动力电动汽车的一些关键技术，而且通过对于国家标准GBT19751-05混合动力电动汽车安全要求、GBT19752-05混合动力电动汽车动力性能试验方法和GBT19753-05轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法的查询，知道了对于混合动力电动汽车的检测是十分严格的。因为是电动汽车，能源是全车的核心，通过查阅资料和相关信息，对于混合动力电动汽车电池的种类及它们的优缺点有了一定的认识，也会在以后的研究中关注比较常用的电池。

除了电池以外，混合动力电动汽车的其他关键性能指标也是要求严格，如混合动力电动汽车的动力系统、驱动电机、电池管理、绝缘保护、制动系统、电气信号等。这些内容都是 在接下来的研究中需要特别注意的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：研究电池单体结构设计以及体系配比技术，研究系统SOC、SOH和SOF估算和控制技术，电池系统高效管理技术，系统热、电、结构设计一体化集成技术；研究系统试验验证评价技术；可靠性满足整车集成要求，安全性、电磁兼容性等满足国家标准或相关规范要求。

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：研究电机与发动机、电机与变速箱等机电耦合装置集成技术，研究双（单）电机控制器的集成技术，研究电机及其控制系统的性能提升与安全控制技术，研究电机及其控制系统的可靠性、耐久性、环境适应性、电磁兼容以及减振降噪技术，研究批量生产的先进制造和质量控制技术。3.超级电容器：研究标准化和模块化的混合动力汽车电源模块。在保持超级电容器高比功率、长寿命和快充特点的基础上，大幅度提高比能量。4.相关检测方法技术经济分析

三、研究步骤、方法

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：以单片机为核心，采用分布式网络控制系统结构，可以实时检测动力电池的各种运行参数。可以根据电池状态进行故障诊断和报警, 同时具有热管理功能等；系统参数通过PC进行标定，通过CAN总线与整车其他系统进行通信实现信息共享。

车载充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，充电机依

据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。2）可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。3）完备的安全防护措施： 交流输入过压保护功能； 交流输入欠压告警功能； 交流输入过流保护功能； 直流输出过流保护功能； 直流输出短路保护功能；

输出软启动功能，防止电流冲击；

在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电；

充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动； 高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出； 具有阻燃功能。车载充电机技术指标：

输入电压：AC220V，50Hz±1Hz； 输出电压范围：DC140～360V 输出电流范围：1A～12A 最大功率：5KW 转换效率：≥92%（满载）功率因素：≥0.99（满载）

环境温度、工作温度：-30～70℃（50℃以上限功率输出）保护功能：输出过压、过流、短路、过热、电池反接保护

混合动力电动汽车车载充电机

系统总体：（1）具有CAN总线接口及功能：充电模式可通过CAN（2.0B）总线接口自动控 制； 电池管理系统通过CAN通讯控制充电机实现分阶段恒流恒压充电；工作状态和故 障信息可以通过CAN接口读取。

（2）必要的保护功能：短路（交流和直流侧），输出过流、过压、欠压、过热等。（3）在交流电源欠压保护后，电源电压恢复正常后，可以自动恢复充电的功能； 停电后恢复供电时，充电机具有自动恢复充电功能。（4）电磁兼容性：满足车辆电气系统电磁兼容性

（5）输入输出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN通信、250—400VDC。充电机系统技术及考核指标（1）额定功率：2.8KW（2）输入电压22010%，50~60Hz

（3）电压输出：高压250-400VDC，精度FS 1%；低压：13.5VDC（150W）（4）输出电流：0~7A，精度为FS 1%，充电电流<1A时自动停机（5）整机效率：85%

（6）输出电压纹波：小于1%

（7）外形尺寸：小于370mm230mm180mm。

（8）连续工作时，环境温度-20~40℃，箱体内系统温度-20~65 ℃。（9）系统连续工作时间7~8小时（10）使用环境：车载

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：从电机、功率电子装置和控制技术三个方面论述了当前的研究现状，指出了其未来的发展趋势。混合动力电动汽车对驱动电机及控制系统的要求主要有：

(1)以转矩为控制目标，油门和制动的开度是电磁转矩给定的目标值，要求转矩响应迅速，波动小；

(2)混合动力电动汽车要求驱动电机要有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作；(3)为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数，为保证汽车能跑到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出；(4)驱动系统高效、可靠性好、电磁兼容性好且易于维护等。

3.超级电容器：研究碳材料、电解液等关键材料技术；研究单体电容电性能设计和结构设计、模块设计，模块均衡及热管理等技术等。

四、主要参考文献

郑敏信，齐铂金，吴红杰，等.混合动力客车锂离子动力电池管理系统[J].高技术通讯，2008.2，18(2)袁方伟，陈思忠.电动汽车电池管理系统的研究[J].汽车研究与开发，2003,(3)万沛霖.电动汽车的关键技术[M].北京：北京理工大学出版社，l998,12 王玲.混合动力大巴用高比功率镍氢电池的管理系统设计[D].北京：北方工业大学，2004 张扬，王峰光.铅酸蓄电池维护与测试现状及测试技术发展趋势[J].电源技术应用，2005,(7)陈清泉,孙逢春,祝嘉光,等.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2002.1l 张锐，张维戈，文锋.一种电动汽车绝缘性能的测量方法[J].国外电子测量技术.2007,26（10）黄勇，陈全世，陈伏虎.电动汽车电气绝缘检测方法的研究[J].仪器仪表与检测.2005,4

系（教研室）评论意见

评议人：

年 月 日

2.动力锂电池的分析 篇二

图1新能源汽车产业链

锂离子电池是当代发展最快的新一代动力电池,它的优点是比能量高、寿命长,单体电池循环寿命为2000 ~ 3000次,在生产和使用过程中基本没有污染,是目前综合性能最好的动力电池。但是锂电池的缺点是成本高,价格为铅酸电池的3 ~ 4倍,同时锂电池对过充电和温度保护的要求都特别高,需要精密可靠的管理系统的保护,否则会存在一定的安全隐患[3]。

在美国、日本、法国等汽车制造大国,政府所实施的专项计划都在大力推动锂离子动力电池的发展。我国政府在“十五”863计划中设立了电动汽车重大专项,锂离子动力电池是该专项的重点研发内容。通过该专项的实施,我国锂离子动力电池技术得到了极大的提高。

本文以广东省专利信息服务平台和汤森路透集团的TI数据库 ( 包括70余个国家和地区的核心数据库、德温特数据库、亚洲全文数据库) 为数据源,通过编写检索表达式得到1994年1月1日 - 2013年12月31日共20年相应技术领域的专利数据,然后通过统计分析,对全球及中国的锂离子动力电池领域相关专利的申请趋势、申请国家分布、主要申请人分布等方面进行研究,揭示目前锂离子动力电池的专利申请现状情况,为下一步锂离子动力电池相关领域的研发方向提供参照。

1 全球专利分析

通过在TI数据库进行检索共得到全球锂离子动力电池领域的专利申请量为34 308件。由于发明专利申请通常自申请日起18个月 ( 要求提前公布的申请除外) 才能被公布,导致2012年和2013年的专利申请数量比实际的申请量要少,因此这两年的专利数据量不完整,仅作参考。

1. 1 申请趋势分析

从1994年1月1日 - 2013年12月31日这20年中全球锂离子动力电池领域的专利申请时间趋势图( 见图2) 中可以看出,1994 - 2001年专利申请量处于平稳增长阶段,每年平均以20% 的速度增长;2002 - 2007年处于平稳发展阶段,每年的专利申请量变化不大; 2008 - 2011年,全球专利申请量迅速增加,从2008年的1 816件增长到2011年的3 906件。上述情况这说明全球对于锂离子电池的专利技术保护成为行业共识,包括企业、高校、科研院所在内的各类申请人均希望通过专利权的形式使自己的科研成果得到法律保护,并进一步实现科研成果的转化。随着锂离子电池的快速发展,2012年的专利量迅速超过2011年。

1. 2 申请国家分布分析

从全球锂离子动力电池领域的专利申请国家分布图 ( 见图3) 中可见,在全球锂离子动力电池领域的专利申请量排名前4位的分别是日本、中国、韩国及美国,其专利量 分别占全 球专利总 量的51. 2% 、20. 7% 、11. 9% 、8. 8% ,足以见得这4个国家在该领域的重要地位。

日本在锂离子电池行业的优势不仅在于锂电池生产厂商多,而且各种电池材料的生产企业也多,比如: 正极材料生产企业日亚化学、丰田; 隔膜材料生产厂商东燃化学、旭化成; 电解液生产厂商关东电化学、STELLA、森田化学等。日本在应用于混合动力汽车的功率密度型动力电池和应用于纯电动汽车的能量密度型动力电池方面处于世界前列。

中国锂离子动力电池的研制起步较晚。但自2000年以来,随着我国政府投入10多亿元资金用于支持发展电动车和相关电池技术,以及“863计划”电动汽车重大专项的实施,有实力的国营、民营企业及科研高校都对锂离子动力电池进行了开发研究,生产的锂离子电池性能与国外产品相当,某些方面甚至优于国外产品,对外出口量不断上升。

韩国知识经济 部从2004年起支持 电动汽车( HEV、PHEV和EV) 用锂离子电池的研发工作,国家拨经费总计达到8000多万美元,着重对锂离子动力蓄电池单体、模块、系统及关键原材料等进行攻关研究。韩国政府于2010年公布了“2020电池计划”,计划投资124亿美元进行二次电池开发,用10年时间成为锂离子电池主导者,促进零部件和原材料的国产化,通过自主技术的开发,提升竞争力,促进产业增长,未来十年将培养10多个具有全球竞争力的电池企业。韩国锂离子动力电池产业尽管起步较晚,但是借助于韩国在消费和移动电子领域的产业优势,以三星、LG等公司为代表的韩国锂离子电池产业发展迅速。

美国从20世纪50年代开始美国已经开始开发锂电池,已有50多年的发展史。在美国先进电池联合会 ( USABC) 和美国能源部 ( DOE) 的大力支持下,美国在车用动力电池方面开展了深入的研究工作,涵盖了基础研究、应用研究及产业化等各个方面,其中涉及的动力电池类别有磷酸铁锂、锰酸锂和两元、三元材料体系[4]。美国在动力电池基础研究水平方面处于世界前列,在动力电池产业化方面较弱。

1. 3 主要申请人分析

从检索得到的数据中,考虑到共同申请人、同一公司不同的书写形式以及子公司、合资公司等情况,对相同的申请人进行标引并排名后显示,约50% 的专利集中在前30位申请人手中,前20位申请人所申请的专利占全球专利总量的43. 6% ,这表明该领域的专利技术主要集中在这20位申请人,它们在全球锂离子电池行业都有较大的竞争力,比如松下、丰田、三洋、日立、三星、三菱、索尼、LG化学等 ( 见图4) 。在这些主要申请人中,日本申请人占据了14位,可见日本在该行业占有很大优势。韩国企业主要有三星和LG化学,这两家企业是韩国在锂离子电池领域的领头企业。排名比较靠前的欧美企业有博世 ( 排名第17位) 、威龙科技 ( 排名第26位) 。中国企业也申请了大量专利,但申请年代比较靠后,其中,申请量最多的是比亚迪,有415件,排在第13位。其他专利申请量比较靠前的中国企业还有新能源 ( 香港) 科技和天津力神电池,专利申请量分别为352件和256件,分别位列第16位和19位。从专利申请数量来看,日本申请人实力总体较强,且技术能力较为均衡,在该领域具有明显优势地位。韩国虽然只有两个企业,但是它们在单个申请人申请量上有一定领先地位,是韩国锂离子动力电池行业的领军企业。

2 中国专利分析

本节的专利数据来源于广东省专利信息服务平台,检索日期为1994年1月1日 - 2013年12月31日,共检索得到21193件专利。

2. 1 申请趋势分析

从中国锂离子动力电池领域的专利申请时间趋势图 ( 见图5) 中可以看出,1994 - 2002年期间,专利申请量呈现低水平的平缓增长态势,表明这一阶段中国锂离子动力电池处于技术萌芽与探索阶段。自2002年以后,一些重要专利技术如锰酸锂动力电池以及正负电极、隔膜和电解液等关键材料方面的专利申请出现,使得中国在该领域的技术壁垒得到了一定的突破,专利申请量也开始出现大幅度的增长,到2009年专利量已达到1763件; 此后的3年中,由于中国锂离子动力电池技术的快速发展,专利申请量呈 现高增长 趋势, 到2012年已高达4109件。

我国政府非常重视锂离子电池的研究工作,早在1987年的“863计划”中便把研究开发锂离子电池列为关键项目, “九五”期间又将锂离子电池列入国家重点科技攻关项目,将其作为电子行业新的重大经济增长点,以带动整个行业的技术进步和经济发展。20世纪90年代初,我国开始研究锂离子电池电极材料和电池,成功研制出AA型锂离子电池。1996年, 我国成功 研制出移 动电话、摄 像机用18650型电池,电池容量达到索尼公司的电池水平,可充放电500次,并形成了电极材料、电池制造工艺以及锂离子干电池开发的技术研究基础。1999年,我国实现了固态电解质锂离子电池的投产[5]。“十五”期间,我国设立了电动汽车重大科技专项课题,确定了“三纵三横”( “三纵”指燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车;“三横”指多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统3种共性技术) 的研发格局。自2000年以来,我国投入10多亿元资金用于支持发展电动车和相关电池技术,除隔膜材料主要依赖进口外,正负极材料、电解液等锂离子电池的关键材料均实现了国产化。

通过“十五”和“十一五”两个五年计划的大力支持,动力电池技术水平得到了很大提升,自主研发出用于混合电动汽车的高功率型动力电池和用于纯电动汽车的高能量型动力电池,形成了镍氢和锂离子6 ~ 100 A·h多个系列车用动力电池,功率密度和能量密度等关键指标明显进步。动力电池在奥运会、世博会、亚运会、全运会、大运会等重大活动的电动汽车示范应用中得到了验证,目前正在城市公交大巴车、私人购买的乘用车等领域进行规模应用。我国动力蓄电池技术水平的迅猛发展得到了国际社会的高度关注和认可。

在锂动力电池方面,混合动力汽车用功率型锂离子动力电池功率密度从2002年的491 W/kg提高到2010年的2 178 W / kg,增加了3倍多; 纯电动车用高能量型锂离子电池的能量密度达到了130 W·h/kg以上,单体电池的技术指标与国外处于同一水平,动力电池集成后系统的循环寿命达到了1000次以上。

2. 2 申请国家分布分析

通过对锂电池领域在中国的专利申请人的国别进行分析可以看出,国内申请人的专利申请总量为17 128件,占总申请量的80. 8% ( 见图6) ,说明中国企业充分认识到了以专利为基础的核心技术对行业发展所起到的推进作用。

在国外申请人来中国申请专利的热潮中,国外申请人之间也存在着激烈的竞争。国外申请人在中国的申请总量为4 065件,按申请量大致分为三个梯队。首先是由日本、韩国和美国组成的第一梯队,其申请量遥遥领先于其他国家,均达到400件以上,分别占中 国总专利 申请量的11. 1% 、4. 0% 和2. 0% 。申请量紧随其后的是由德国和法国组成的第二梯队,专利申请量分别为202件和79件。由英国、比利时、加拿大和瑞士四个国家组成的第三梯队在中国的专利申请总量仅为94件。

2. 3 申请区域分布分析

中国在锂离子动力电池领域的专利申请量位于前十位的省市地区分别是广东、江苏、天津、浙江、北京、上海、山东、福建、安徽和湖南 ( 参见图7) 。其中广东省以4 740件专利 ( 占国内申请总量的33. 9% ) 当仁不让地占据了国内专利申请量的第1名。广东省作为锂电池产业的重要聚集地,聚集了锂电池产业链中多家大型高端企业,如深圳比亚迪、比克电池以及东莞新能源都是我国锂电池行业中的龙头企业,产业主要以电芯、电池材料、设备制造、组装配套等为主。目前,广东省是中国最大的锂电池生产地,其锂电池生产量约占全国的2 /3,其中深圳聚集了大量的锂电企业总部,有相对完整的充电电池产业链,电池产品多样,其锂电池生产量占广东全省的3 /4,占全国产量的1 /2。排名第2位的江苏也有一定数量的锂电池企业,因此其专利申请量也比较大; 位列第3的浙江由于有万向集团、吉利集团以及浙江大学等企业机构,其专利申请量也很多。从全国整体水平看,广东是最具有竞争实力的地区。

申请量位于前十位的省市集中于京津地区、长江中下游地区和华南地区,主要是由于上述地区经济发达,创业投资环境好,拥有很多能源企业,而且上述地区的政府对专利技术成果较为重视,鼓励自主创新; 而北京作为中国科技文化的中心,拥有数量众多的高等院校和研究机构,国家一直对这些院校和机构的基础研究给予很大的重视,因此在区域创新上表现出很强的优势。可见,政府对于其所在区域的专利发展起重要作用[6]。这在一定程度上反映了上述3个产业区不仅着重于锂离子电池产业的发展,还着力于从知识产权的角度多方位、全面地保护本产业区的创新科技,为提高地区企业的竞争力增加砝码,而东北和西北地区的知识产权保护意识亟待提高。

中国近几年才开始加大锂离子动力电池的研发力度,从图8所示的前六位主要省市地区的专利申请趋势情况来看,广东省从2003年开始,年增长率远远超过其他省份,逐步确立了在锂电池行业中的领先地位,这与比亚迪、比克电池等大型锂电池企业的发展有关。专利申请量排名第2的天津市自2007年开始专利量增长迅速,这与天津力神电池申请了大量专利分不开。江苏省随着锂电池企业的大量涌现,比如无锡同春新能源、苏州星恒、江苏富朗特新能源等,其专利申请量在近两年增长尤为迅速。浙江近几年的专利申请量也迅速升高,这与其科技发展迅速也是分不开的。

2. 4 主要申请人分析

针对中国锂离子动力电池领域的专利数据,对专利权人进行标引并排名,在前二十位申请人中( 见图9) ,中国企业及科研高校有12个,其专利申请总量为2 801件,占前二十位申请人专利申请总量的57. 3% ,其中天津力神电池以702件专利量排名第1,比亚迪以591件排名第3。排名前二十位的申请人中日本企业有6个,分别是松下、索尼、三洋、丰田、日立和三菱,这6家企业都是日本重要的锂电池生产制造企业,相比中国近年来新发展的企业来说实力很强,对中国企业的竞争压力非常大;韩国企业有2个———三星和LG化学,这两家企业是韩国最强的锂离子动力电池生产企业,技术实力也十分雄厚。从专利申请主体的构成看,这些国外的主要申请人同样也是全球主要申请人中排名比较靠前的申请主体。

在中国申请的外国主要申请主体均为企业,而中国申请主体则不同,除企业外,还包括较多的科研机构和高校。可见,作为市场主体,我国企业对于专利申请的意识有待进一步提高,而国内高校和科研机构则具备一定的研发实力。尤其要注意的是,排名前20位的中国申请人中,属于中国内地的企业仅有6家,分别是天津力神电池、比亚迪、中国比克、奇瑞、合肥国轩及万向,而新能源 ( 香港) 科技是隶属于日本TDK集团、总部位于香港的企业。此外,高校及科研机构有5家,分别是清华大学、中南大学、浙江大学和复旦大学及中国电子科技集团公司第十八研究所 ( 即天津电源研究所) 。

从中国专利申请中前六位主要申请人的专利申请趋势 ( 见图10) 中可以看出,中国本土企业的专利申请出现比较晚,都在2000年以后,而三星和松下两家国外企业早在1994年就开始在中国进行相关领域的专利布局,足以见得我国企业的专利保护意识相对较弱。而从专利申请趋势变化来看,在2003年以前,国内企业的专利申请量落后于国外企业,表明国内对锂离子动力电池的研发起步较晚。之后从2003年开始国内企业,尤其是比亚迪和深圳比克电池,专利申请量呈现快速增长之势,并在2005年赶超三星和松下,成为我国锂离子动力电池研发生产的领军企业。而天津力神电池是依托我国自主技术最早进入锂电池产业化的国内企业之一,最早主要生产手机、笔记本电脑等小型电池,从近几年随着我国新能源汽车行业的快速发展才开始涉足动力电池,现在已经是迄今国内投资规模最大、技术水平最高的锂离子电池生产企业,市场份额稳居世界前五,成为中国锂电的代表性品牌。其在此技术领域的专利量稳步增长,由2003年的2件快速增长到2010年的109件。新能源 ( 香港) 科技的两家子公司———东莞新能源和宁德新能源,是致力于可充式锂离子电池的电芯、封装和系统整合的研发、生产和营销的高新科技企业,其专利申请量在2008年之前相对较少,每年的专利量都不足20件,自2009年开始专利量快速增长,在2012年达到235件,遥遥领先于其他企业。

3 结论与建议

( 1) 近年来全球锂离子动力电池发展迅速,专利申请量增长迅速,市场竞争更加激烈。日本、韩国等国家的锂离子动力电池产业发展相对较好,企业竞争力相对较大,其核心企业的研发能力相对较强,对我国的产业发展及技术研发造成一定压力。政府要加大支持力度,提高区域创新能力,关注企业专利技术的创新和发展,提高我国的技术研发水平,使我国发展成为真正的市场带头人。

( 2) 在中国申请的专利中,78% 来自本土企业、高校及科研机构,有22% 的专利量来自外国企业在华申请,国内的研发主体相对较分散,没有形成产学研相结合的研发格局。因此,中国企业要注意研发与生产并重,积极通过行业之间的联合开发合作、产业链上下游之间的联盟合作以及产学研相结合等多种形式提高研发水平,掌握核心技术,提高自己的市场竞争力。

( 3) 我国锂离子电池的发展较晚,专利申请上也是在近些年才比较火热,这样会有专利壁垒的问题。日本、韩国等企业已经加快了在全球的专利布行业的有序发展。

局,特别重视中国市场,这无疑对我国相关产业的发展照成了潜在威胁[7],应对此密切关注和高度重视。为避免陷入与我国“DVD产品”类似的专利悲剧,相关科研机构和企业应该高度重视相关技术的知识产权工作,加强自主创新,加快自主知识产权战略的建立。同时,科研机构和企业还可以开展多方面的国际合作,寻求资源共享,避开技术壁垒给自身发展带来的不利,走出一条平稳的、可持续的发展道路。另外,相关管理部门和企业应该在电池专利方面给予更多重视,尤其是电池外销的企业,应尽可能多地掌握知识产权方面的法律知识,保护自身的权益,以免受到巨额专利授权费的伤害。

( 4) 国内锂离子动力电池研发的区域分布不均匀,主要分布在京津地区、长江中下游地区和华南地区,其中广东省的申请量最多。目前,我国缺少动力电池的标准,全国各企业标准的自主检测体系相差较远,造成产品的一致性、可靠性与国外企业相比有一定差距,严重影响了主机厂对我国零部件产品的信心。为了保障我国汽车关键零部件产业的健康持续发展,必须制定和完善锂电池基础标准、产品标准,引导企业良性发展。此外,我国的锂电池企业多而杂,各厂家生产的产品不一致,使得相应的电池系统集成困难加重,造成整车性能的下降。因此,可考虑在政府引导下整合成电池系统一体化生产制造的几大主要企业,以此带动中国的锂电池

摘要：通过对锂离子动力电池领域的专利情况进行统计和分析,揭示当今锂离子动力电池的研发现状,指出我国在该技术领域的专利申请特点和存在的问题并提出相应建议,为相关企业和科研机构的进一步研发提供参考。

关键词：锂离子动力电池,专利信息,分析

参考文献

[1]中国汽车技术研究中心,北京国能赢创能源信息技术有限公司,《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室.2011节能与新能源汽车年鉴[M].北京:中国经济出版社,2011:44-45

[2]肖润谋.我国新能源汽车发展战略研究[D].西安:长安大学.2000

[3]新平,杨汉西.电动汽车与动力电池[J].电化学,2011(2):123-133

[4]中国汽车技术研究中心,北京国能赢创能源信息技术有限公司,《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室.2012节能与新能源汽车年鉴[M].北京:中国经济出版社.2012:23-24

[5]高朋坤,吕成学,陈瑶,等.电动自行车用磷酸铁锂电池的开发[C].第十四届全国固态离子学学术会议暨国际能量储存与转换技术论坛论文摘要集,2008

[6]余碧涛,徐国祥,李福.磷酸铁锂电池技术中国专利申请分析[J].科协论坛,2012(1):132-135

3.动力锂电池的分析 篇三

【关键词】动力电池；检测；安全防护

近些年来，我国大气污染严重，雾霾天气频频出现，城市污染指数超标现象非常严重，城市居民的生命健康遭受巨大的威胁。以目前人类对煤炭、石油等燃料的消耗速度来看，这些燃料在几十年之后將会被消耗殆尽，而在那之前，开发出能够取代石油来驱动车辆的新能源成为人们重点研究的课题。

1、动力电池发展趋势

目前，镍氢动力电池是技术最成熟、商业化最成功、应用最广泛的一类动力电池，[1]但该电池的技术有效性已经到达了极限，而随着科技的快速发展，锂电池以其优越的性能在动力汽车领域内开始崭露头角，获得广大汽车制造商的青睐，相信在不久的将来，锂电池会逐步取代镍氢动力电池，成为当前时代的主潮流以及未来汽车领域的研究方向。而无论哪种动力电池，为了保障其良好的应用性能，在检测时都应该采取有效的安全防护技术和措施。

2、检测动力电池采用的安全防护技术

近些年来，人们的环保意识逐渐增强，在这个时候，动力电池以其较强环保性，深受广大汽车制造商的青睐。因此，提升动力电池，特别是镍氢动力电池检测的安全性是非常重要的，也就是说需采用一定的安全防护技术，确保在安全的环境下对动力电池进行检测。

2.1加强人员培训，提升检测人员的综合素质

动力电池的检测工作需要相应的检测人员具备较高的心理素质水平，不仅要具有专业的技术知识以及丰富的现场经验，同时还要有高度的责任感和认真的工作态度。因此，一方面，相关部门要加强对检测人员各方面的培训，积极组织开展各项培训活动，同时不定期的检测工作人员对专业知识的学习效果。另一方面，对于一些具有较高积极性和较强吸收能力的年轻工作人员，有关部门可以提供给这类人员一些出国的机会，让他们去学习国外先进的科学技术和现场经验，同时在与我国动力电池检测技术与方法结合的基础上，加以创新，创造出彰显我国特色的动力电池安全防护检测技术和方法，确保动力电池检测环境的安全。此外，维修人员要及时的检测和维修设备，并做好检查记录。一旦发现问题，要及时的向上级部门汇报。实验设备如果出现较大故障，故障排除后，必须鉴定或校验合格后再使用。同时为了增加工作的安全系数，相关部门还应该加大设备投资，及时引进国外用于动力电池检测的先进设备。

2.2实行区域化检测，安装必要的防护设施

在对动力电池进行检测时，不加注意的话极易引发爆炸、火灾等。为了避免发生这类危险情况，在检测时需把检测场地分成样品实验区以及实验控制区这两个区域。其中，样品实验区用于需检测动力电池的存放，实验控制区是检测设备放置区及相关人员的活动区。与此同时，在两者之间需设置一个防爆防火并预留孔洞的隔板来保护现场的安全。在进行检测时，技术人员通过隔板孔洞可以使用探针或者挤压跌落板等控制设备，确保自身的安全。

样品区域主要用于动力电池的存放，为了安全起见，在样品区应该设有一定的安全装置来预防和解决动力电池意外产生的危险。比如在动力电池失火时，样品区必须要具有火灾报警设备、识烟设备以及自动灭火设备；消防器材放置位置要合理、移动方便。

在爆炸时，必须具有排烟设备以及减压设备。由于实验区与样品区处于隔离的状态，为了使试验区的检测人员能够及时的观察、分析并跟踪样品区动力电池的具体情况，很有必要在样品区安装摄像头。此外，为了保护样品区的温度调节设备，可以在其附近安装一些隔板。

合理布置实验室的各种电源线路，线路必须设置有满足要求的功能（如防雷、防浪涌等），并定期对其进行安全检查，及时排除安全隐患。

在实验室中，必须设计好人员紧急撤离时的安全路线，有条件时，可以设置多条专用的安全通道。

此外，实验室检验人员还需要配备必要的个人防护服具，如护目镜、手套等。

2.3控制检测温度，谨慎处理高温测试

动力电池对外界环境的温度具有非常高的敏感度，因此，一般来讲，需要预先设定检测场地的温度，对动力电池而言，15°至25°是最佳存放温度。[2]此外，样品实验区及实验控制区这两个区域是相互独立的，不会受到彼此间温度的影响。由于动力电池易爆，因此，建设样品区时需选用防爆材料并采取全封闭式的空间模式。为了确保人身安全，检测人员在切断动力电池的回路及能源电气之后才能将其放入样品区。

高温测试这一环节极易使动力电池发生爆炸，产生极强的破坏力。因此，在进行高温测试之前，需对使用装置进行特殊处理。首先，高温测试中的自动控制设备与温度控制设备要与动力电池分开放置，如果条件不允许两者分离，也应该在合适的部位安装一定数量的安全隔板。[3]试验时，首先在高温设备中，对动力电池加以固定，待检测人员离开后，尚可对其进行加热，加热完成后，在确保动力电池不会发生爆炸的情况下，才可以对其进行观测。

3、总结

随着科技的不断进步，动力电池技术发展也越来越迅速。作为一个人口大国，动力电池技术的应用能够有效解决我国的能源短缺以及环境污染问题，然而要想实现动力电池技术的可持续发展，保障动力电池检测的安全是非常重要的。本文在事前防护、事后防护以及工作人员等各方面对动力电池检测时的安全防护技术进行了详细介绍，相信随着科研人员的不断深入研究，我国的动力电池检测安全防护技术会得到更进一步的发展，逐渐缩短与发达国家之间的差距。

参考文献

[1]连湛伟，石欣.电动汽车充换电站动力电池全寿命周期在线检测管理系统[J].电力系统保护与控制，2014，12（0151）：121-123.

[2]李洪全.探讨动力电池检测时的安全防护技术[J].科技资讯，2013，29（0120）：48-50.

[3]孙逢春，孟祥峰.电动汽车动力电池动态测试工况研究[J].北京理工大学学报，2010，03（024）：45-46.

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4.动力电池研究系列之电池正极材料 篇四

——2010年年度总结

随着《私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法》和《节能汽车（1.6升及以下乘用车）推广实施细则》的出台，一直受价格制约的新能源汽车，终于看到了产业化的曙光。《办法》对插电式混合动力和纯电动汽车最高补贴额度分别为5万元和6万元，为新能源汽车的产业化道路保驾护航，赛迪顾问认为作为新能源汽车心脏的动力电池将是此产业链中的最大受益者。而锂离子电池作为最具发展前景的动力电池，在未来必将取代传统的镍氢电池，成为主流动力电池。

赛迪顾问对锂离子电池产业链发展现状和未来趋势进行了分析和预测，研究结果表明：电池材料是锂离子电池产业链的关键环节，将在新能源汽车产业化的浪潮中凸显极高的投资价值。而占据锂离子电池成本大约30%的正极材料由于能够很大程度的影响锂离子电池的性能，从而成为引领锂离子电池发展方向的重要载体。

锂离子电池需求量急剧膨胀，正极材料市场迎来发展良机

受益于锂离子电池需求量的扩大，正极材料近几年得到了很好的发展，2009年全球正极材料的销量达到了3.76万吨，而中国的正极材料销量占全球销量的47.87%，达到1.8万吨。

图 1 2007-2009年全球正极材料销量及增速

赛迪顾问认为未来两年随着新能源汽车对动力电池需求的扩大，正极材料行业销量将在2009年的基础上出现快速的增长，而国内的增速因为巨大的需求空间和现有的良好基础而高于全球增速。

三足鼎立，国内正极材料企业将异军突起

全球范围来看，锂电企业主要集中在日本、中国和韩国，相应的锂电正极材料的生产也主要集中在以上国家。日本和韩国的锂电正极材料企业整体技术水平和质量控制能力要优于我国多数锂电正极材料企业，在高端锂电正极材料的竞争中有一定优势。

表 1 日韩主要锂离子电池正极材料生产企业

在国外市场，日本和韩国主要锂电企业的供应商主要还是本土锂电正极材料企业。由于我国部分锂电正极材料企业近年的产品质量和一致性水平迅速提高，并且具备较大的成本优势，日本和韩国锂电企业近年开始逐步加大从我国采购锂电正极材料的力度。

表 2 国内重点锂离子电池正极材料生产企业

经过近十年的发展，国内锂电正极材料行业目前已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地。

在国际市场，锂电正极材料行业已经逐渐形成了寡头竞争的局面。在国内市场，目前仍有较多的企业在参与市场竞争，由于锂电正极材料行业技术集成度高、下游客户对产品质量要求严格等原因，一些不具备核心竞争力的企业将会逐步退出，行业内的优势企业将占据越来越多的市场份额。

锂电正极材料行业的竞争格局还受到下游市场需求和上游资源供应的影响。一方面，全球锂电池厂商已形成了寡头垄断的竞争格局，这就要求锂电正极材料生产企业必须和这些锂电巨头建立长期紧密的合作关系才有机会在未来的竞争中占据制高点；另一方面，获得上游资源的长期充足供应也将是本行业未来发展的关键。我国拥有上游主要原材料冶炼产业集群效应的原材料供应优势，大量的相关金属资源都在我国市场集散，这对于国内锂电正极材料生产企业来说具有较大的供应链优势，有助于国内企业在国际竞争市场中扩大自身份额，获得快速发展的机会。

多种正极材料同台竞技，磷酸铁锂是发展方向

目前已批量应用于锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰酸锂三元材料以及磷酸铁锂。但由于钴金属储量少，价格昂贵，因此成本高，而且作为动力电池安全性存在问题，为了降低成本采用金属锰代替金属钴，形成锰酸锂，但锰酸锂电池循环寿命短且高温环境下循环寿命更差（注：60摄氏度以上寿命降低一半）。

图表 1 主要正极材料性能参数比较

磷酸铁锂可克服前两者的缺点，并且不含钴等贵金属，原材料价格低且磷、锂、铁资源丰富，理论电容量大，循环寿命长，是锂电池中公认的最有发展前途的产品。

钴酸锂：商业化应用的主流

钴酸锂最早实现商业化应用，技术发展至今已经很成熟，并已广泛应用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、笔记本电脑和数码电子产品等。2009年全球钴酸锂销量为2.35万吨，相比2008年的2.75万吨有所减少，其销量占全部正极材料的62.5%，在整个正极材料市场中占据了绝对重要的地位。随着正极材料技术的不断成熟，三元材料和磷酸铁锂等正极材料对钴酸锂的替代逐步加快，赛迪顾问认为钴酸锂在锂离子电池正极材料中的地位将逐步降低，但受益于新能源汽车对动力电池需求的加剧，钴酸锂正极材料的绝对数额在未来两年内还是会保持一定程度的上升，且其在正极材料中仍处于主导地位。

图 3 2007-2009年全球钴酸锂销量及占全部正极材料比例

国内目前钴酸锂市场主要集中在中端市场，这个市场的特点要求产品质量好和稳定，同时具有较大的价格弹性。由于终端消费品过去需求增长迅速，导致钴酸锂价格一度暴涨，最高攀至60万/吨，受金融危机影响最低回落到20万/吨，现在略有回升，毛利率在10%以上。

从销量来看，2009年中国钴酸锂的销量为1.2万吨，占全球销量的51.06%，占国内正极材料销量总额的66.7%。同全球趋势一样，赛迪顾问认为国内钴酸锂正极材料销量占比将呈现下降的趋势。

图 4 2007-2009年中国钴酸锂销量及占全部正极材料比例

国内钴酸锂市场从结构来看，2002年是一个分水岭。2002年以前，国内市场主要由日本SEIMI和比利时联合矿业集团（UM）等少数国外企业占据着。2002 年，以中信国安盟固利，北京当升为代表的国产材料生产商以较优的产品性价比，从国外厂商处夺得大量市场份额，中国锂电的龙头企业比亚迪在香港的成功上市后，转成部分自产钴酸锂。目前，国产正极材料占比已达到90%以上。从目前的情况来看，当升材料2009年全球钴酸锂市场份额为10.4%，其市场地位处于国内第一，全球第三。国内以钴酸锂为正极材料的锂电池生产厂家主要有：天津力神、深圳比克、邦凯、华粤宝、武汉力兴等。

锰酸锂：安全廉价的适用材料

钴酸锂目前虽为主要正极材料，但钴酸锂有一个很大的弊端，即钴酸锂的成本80%为氧化钴。氯化钴由钴矿冶炼加工制成，而世界金属钴总储量90%以上集中在刚果、澳大利亚、古巴、赞比亚和俄罗斯等国家，因分布过于集中，且属于小金属品种，其价格随市场供求及国际金属价格波动呈现周期性振荡，波动很大。因此用锰代替其中的金属钴形成锰酸锂，安全廉价的锰酸锂电池具有镍氢和钴酸锂电池无法比拟的优势，被认为是电动汽车最为实用的电极材料。

2009年全球锰酸锂销量达到2850吨，占全部正极材料销量总额的7.6%，随着锂离子电池对正极材料需求的扩大，再加上锰酸锂相比钴酸锂的各种优势，赛迪顾问认为全球锰酸锂销量在2010年将在2009年的基础上出现大幅度的增长，达到4600吨左右，占全部正极材料的比重也将提升到10%。

图 5 2007-2009年全球锰酸锂销量及占全部正极材料比例

就国内市场而言，2009年国内锰酸锂的销量为2000吨，占全球销量的70.2%，占国内全部正极材料销量的比重也高达11.1%，随着锰酸锂正极材料的逐渐成熟，国内大多数正极材料生厂商都积极开发锰酸锂正极材料生产线，锰酸锂在全部正极材料的比重将保持上升的趋势。

目前，我国的锰酸锂生产厂商主要有中信国安、云南玉溪汇龙科技有限公司、天津巴莫科技、大连太阳集团、北京当升等。目前国内以锰酸锂为正极材料的锂电池生产厂家主要有：比亚迪、青岛澳柯玛、苏州星恒、湖南晶科、河南海普赛等。

磷酸铁锂：动力电池的发展方向

正极材料中最适合用于动力电池的是磷酸铁锂。目前国内外已经能实现量产的合成方法均是高温固相法，高温固相法又分传统的（以天津斯特兰、湖南瑞翔、北大先行等为代表）和改进的（以美国威能、苏州恒正为代表，也称碳热法）两种。磷酸铁锂电池应用主要受制于电池组的一致性问题。用作汽车动力锂离子电池是将大量单体电池串并而成的电池组，目前单体磷酸铁锂电池的寿命超过2000次，在将多个电池组成电池组时，只有在电池性能高度一致时，电池组的循环寿命才能接近单体电池的寿命。由于目前国内大部分磷酸铁锂生产厂商的制造设备及制备工艺都不成熟，产品品质容易出现波动，使得电池产品的一致性受到影响，因此，应用在动力汽车上存在一定的障碍。对磷酸铁锂电池生产商来说，还面临一个专利的问题。目前国际上在磷酸铁锂领域的领先企业主要有3家，分别是美国的A123、加拿大的Phostech以及美国的Valence，掌握着较为成熟的量产技术。一直以来我国电池产业面临到国外专利作为商业阻碍以及技术垄断的干扰。目前，中国在磷酸铁锂电池材料上，基本没有自己的专利权，技术绝对称不上先进。此前日本的NTT公司支付美方3000万元和解金才解决了磷酸铁锂材料的专利纠纷。台湾很多企业也是花钱向Phostech等公司购买专利使用权。因此，我们认为如果锂电池行业内企业不能很好的解决专利权的问题，不得不和日本一样，花钱买专利，这将是我国电池材料企业所面临的第一大风险。通过赛迪顾问了解，目前，国内大多数厂商在与外方技术输出方签合同时，通过专利保险的方式，将专利被追诉的风险转嫁给国际保险公司。

2009年全球磷酸铁锂销售量为1000吨左右，其中主要集中在全球最大的供应商A123，国内厂商天津斯特兰几乎占据了国内市场一般的份额。目前，磷酸铁锂市场接受度不高，主要是受技术和价格的制约。从近期来看，技术已经不容置疑，国内能批量生产的企业有10家左右，如斯特兰、比亚迪、烟台卓能、北京锂先锋、苏州恒正、北大先行、合肥国轩、深圳贝特瑞、新乡花鑫、新乡创佳等，但是价格仍然是一大障碍，目前国内价格维持在15-18万/吨，国外要高出一倍，不过随着产能扩展步伐的加快，材料价格下降是趋势，未来三年有望降至10万元/吨，届时磷酸铁锂电池将得到广泛应用。

图 7 2007-2009年全球磷酸铁锂销量及占全部正极材料比例

图 8 2007-2009年中国磷酸铁锂销量及占全部正极材料比例

国际知名磷酸铁锂厂商都已经发展出十分成熟的量产技术，其中最大的产能5000吨/年以上。中国企业从2001年就陆续启动磷酸铁锂材料开发，历经6年时间，北大先行终在2007年突破了磷酸铁锂从实验室技术到中试生产技术的一系列技术及工程问题，并在完善相关工艺过程中，使得磷酸铁锂电池的安全性得到了较大程度的提高与保证，奠定了磷酸铁锂产品系列化和规模产业化的基础。

5.动力锂电池的分析 篇五

2016-03-18 17:50 来源:中汽技术信息

关注我，请点击标题下方的“中汽技术信息” 什么是BMS的核心技术？

最近看到国内某企业的宣传牌，因为采用AUTOSAR的软件构架这样的底层软件而声称“全面掌握BMS软硬件技术”、“达到世界先进水平”、“采用多重均衡控制能力”。很能够吸引眼球。这些东西是BMS的核心技术吗？ 通常BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。

检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境（RTE）和应用软件。其中最核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。状态估算包括SOC（State Of Charge）、SOP（State Of Power）、SOH(Stateof Health）以及均衡和热管理。

电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC（荷电状态）简单的说就是电池还剩下多少电；SOC 是BMS中最重要的参数，因为其他一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性（也叫纠错能力）极其重要。如果没有精确的SOC，加再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。此外，SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程。所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV，可以一直放电 SOC=5%。成为当时续航里程最长的电动车。

下图是一个算法鲁棒性的例子。电池是磷酸铁锂电池。它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。而电压传感器的测量误差就有3-4mV。在这种情况下，我们有意让初始SOC有20%的误差，看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。如果没有纠错功能，SOC会按照SOCI的曲线走。算法输出的SOC是CombinedSOC也即是图中的蓝色实线。CalculatedSOC是根据最后的验证结果反推回去的真正SOC。

SOP是下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以及持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率。当然，这里面还应该考虑到持续的大电流对保险丝的影响。

SOP的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。比如在刹车时可以尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池。在加速时可以提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池。同时也可以保证车在行驶过程中不会因为欠压或者过流保护而失去动力即使是在SOC很低的时候。这么一来，所谓的一级保护二级保护在精确的SOP面前都是过眼云烟。不是说保护不重要。保护永远都是需要的。但是它不可能是BMS的核心技术。对于低温、旧电池以及很低的SOC来说，精确的SOP估算尤其重要。例如对于一组均衡很好的电池包，在比较高的SOC时，彼此间SOC可能相差很小，比如1-2%。但当SOC很低时，会出现某个电芯电压急速下降的情况。这个电芯的电压甚至比其他电池电压低1V多的情况。要保证每一个电芯电压始终不低于电池供应商给出的最低电压，SOP必须精确地估算出下一时刻这个电压急速下降的电芯的最大的输出功率以限制电池的使用从而保护电池。估算SOP的核心是实时在线估算电池的每一个等效阻抗。

SOH 是指电池的健康状态。它包括两部分：安时容量和功率的变化。一般认为：当安时容量衰减20%或者输出功率衰减25%时，电池的寿命就到了。但是，这并不是说车就不能开了。对于纯电动车EV来说安时容量的估算更重要一些因为它与续航里程有直接关系而功率限制只是在低SOC的时候才重要。对于HEV或者PHEV来说，功率的变化更为重要这是因为电池的安时容量比较小，可以提供的功率有限尤其是在低温。对于SOH的要求也是既要高精度也要鲁棒性。而且没有鲁棒性的SOH是没有意义的。精度低于20%，就没有意义。SOH的估算也是基于SOC的估算。所以SOC的算法是算法的核心。电池状态估算算法是BMS的核心。其他的都是为这个算法服务的。所以当有人声称突破了或者掌握了BMS的核心技术，应该问问他到底做了BMS的什么？是算法还是主动均衡或者只做BMS的硬件和底层软件？或者只是提出一种BMS的结构方式？

有人说特斯拉之所以牛，是因为它的BMS可以管理7104节电池。这是它牛的地方吗？它真的是管理7104节电池吗？特斯拉model S确实用了7104节电池，但是串联在一起的只有96节，并联的只能算一节电池不管你并联多少节。为什么？因为其他公司的电池组也是只计算串联的个数而不是并联的个数。特斯拉凭什么要特殊呢？事实上，如果你了解特斯拉的算法，你就会知道特斯拉的算法不仅需要大量的工况数据定标，而且还不能保证在任何情况下尤其是在电池老化以后的估算精度。当然，特斯拉的算法比几乎所有国内的BMS算法还是好很多。国内的BMS算法几乎都是电流积分加开路电压的方法用开路电压计算初始SOC，然后用电流积分计算SOC的变化。问题是如果启始点的电压错了，或者安时容量不准，岂不是要一错到底直到再次充满才能纠正？启始点的电压错会出错吗？经验告诉我们，会的，尽管概率很低。如果要保证万无一失，就不能只靠精确的启始点的电压来保证启始SOC的正确。中国新能源汽车均衡问题出在哪里？

去年经过专家评选的某主动均衡技术荣获某锂电金球奖。其理由是它的核心技术--主动均衡技术能够延长电池寿命30%续航里程20%。这一看就不靠谱。因为根本无法定量。你和谁比能够延长寿命30%？和自己比有意义吗？和没有均衡比吗？那你的水平就差远了。和别人比，应该与最好的比才有意义。世界上不说最好的至少还可以的BMS都没有均衡问题。你怎么延长寿命30%呀？延长续航里程也是一样的道理。比如克莱斯勒的Fiat500e,它的SOC容许一直放到5%。请问你还怎么延长20%的续航里程呀？再进一步说，主动均衡难吗？硬件2008年TI就向我当时所在的公司推销它的主动均衡IC了。算法不外乎是同模组到电池相互均衡和不同模组之间的电池相互均衡。通用汽车公司早在6-7年前就已经完成了仿真验证。连文章都有了。从算法角度讲完全没有难度可言。而且主动均衡根本也不是网上说的是“主动均衡功能一直以来是国外产品的杀手锏”。

国外为什么基本上不用主动均衡呢？主要是考虑到成本问题。如果被动均衡就能够搞定，为什么要用主动均衡呢？国内为什么极力鼓吹主动均衡呢？笔者认为主要是被动均衡搞不定。说起被动均衡，绝大多数人告诉笔者说是因为国内电池质量太差一致性不好。但是通过交谈笔者发现根本原因在于概念不清、方法不对。要不然怎么会开车时均衡会越均衡越差？均衡的效果是可以计算出来的。所谓多重均衡技术，分明是没有一种手段可以搞定均衡。有人说被动均衡浪费了很多电。所以不好。以96节串联的电池组为例，我们可以算出在最差情况下，被动均衡到底浪费了多少电。如果均衡电流是0.1A，一节电池在被均衡时大约要浪费0.4W。最差的情况是有95节电池都需要放电，所以，最差情况是有0.4X95=38W。还不如汽车的一个大灯（大约45瓦）费电。如果不是最差的情况，也许只要十几瓦甚至几瓦就够了。所以，尽管被动均衡浪费了一点电，但是它如果能够极大地延长电池的寿命，何乐不为呢？还有人说，对于比较大的安时容量的电池来说0.1A电流太小。如果能够把不均衡消灭在萌芽状态，就不会有无能为力情况的出现。如果电芯本身已经不能正常工作了，无论是主动均衡还是被动均衡都是无能为力的。所以，不能完全责怪电池的一致性不好。也需要从自身找原因。

笔者曾经做过的车里有两款PHEV的车，开了才几个月电池组内的SOC相差高达45%。而且由于SOC、SOP的问题，车在路上经常抛锚。公司一致认为是电池质量问题而且一致同意更换电池供应商。但是我仅仅只是更改了算法，就把均衡的问题解决了。而且是在公司明确规定不许充电的情况下做的。因为已经有一辆车由于电池问题出了事故。电池组中电芯SOC的差别由45%降到了3%。现在车已经行驶了十几万公里了。抛锚的问题再也没有发生过。

怎样的算法才算核心技术？

从控制的角度来说，一个好的算法应该有2个标准：准确性和鲁棒性（纠错能力）。精度越高越好的道理在这里就不多说了。前面提到的电流积分加开路电压实际上是用开路电压纠错，但是这种方法与在线实时纠错相比，显然鲁棒性差远了。这是为什么国外大公司都在用在线实时估算开路电压来实现在线实时纠错的原因。

为什么在这里要强调实时在线估算？它的好处在哪里？通过实时在线估算估算出电池的所有等效参数，从而精确地估算出电池组的状态。实时在线估算极大的简化了电池的标定工作。使得对一致性不太好电池组状态的精确控制成为现实。实时在线估算使得无论是新电池还是老化后的电池，都能保持高精度(Accuracy)和超强的纠错能力(Robustness or errorcorrection capability)。

国内一些人往往不知道别人的算法是什么，一看某个厂家为某名厂生产BMS的某些零部件就认为掌握了BMS核心技术，这样说法是欠妥的。那些要花成千上万块钱去买的大部头的出版物评论各个厂家BMS优劣的却不管各个BMS算法或者说在核心技术方面的区别，实际意义太小。只看是不是为某个有名的OEM提供BMS就认为牛，也不知道到底提供BMS里面的什么东西。不知道有没有一种崇洋的心理。

目前世界上BMS做得最好的应该有什么特点呢？它可以在线实时估算电池组的电池参数从而精确估算出电池组的SOC、SOP、SOH，并且能够在短时间内纠正初始SOC超过10%的误差以及超过20%的安时容量的误差或者百分之几的电流测量误差。美国通用汽车公司在6年前研发沃蓝达时就做过一个实验来测试算法的鲁棒性：将3串并联在一起的电池组拿掉一串，这时内阻增加1/

3、安时容量减小1/3。但是BMS并不知道。结果是SOC、SOP 在不到1分钟就全部纠正SOH随后也被精确地估算出来。这不仅说明算法的强大的纠错能力，而且说明算法可以在电池的整个生命周期中始终保持估算精度不变。

对于电脑而言，如果出现蓝屏，我们一般只需要重新启动电脑就算了。可是，对于汽车，那怕抛锚的概率只有万分之一也是难以容忍的。所以，与发表文章不同，汽车电子需要保证在任何情况下都能工作。做一个好的算法需要化极大精力去解决那些发生概率只有千分之

一、万分之一的情况。只有这样才能保证万无一失。比如说当车高速行驶在盘山公路上，大家所知道电池模型都会失效。这是因为持续的大电流会很快消耗掉电极表面的带电离子，而内部的离子来不及扩散出来，电池电压会急剧下降。估算出SOC会有较大的误差甚至会有10% 以上的误差。精确的数学模型就是数学物理方法教科书上讲的扩散方程。但是它无法用在车上因为数值解的运算量太大。BMS的CPU运算能力不够。这不仅是一个工程难题，也是一个数学和物理的难题。解决这样的技术难题，可以化解已知的几乎所有影响电池状态估算的极化问题。BMS的状态估算技术才是BMS的核心技术。尽管已经过去了6年，目前世界上仍然没有一家供应商能够做到这样的高精度和高鲁棒的水平来保证电池工作的万无一失。就连现在红的发紫的特斯拉也望尘莫及。这不是在吹牛。特斯拉的粉丝一定听说过特斯拉在北京大街上被拖走的事迹吧。特斯拉的算法也不能保证电池老化后的精度和鲁棒性。只有能够保证高精度、高鲁棒的算法才是杀手锏！没有这样的技术怎么弯道超车？ 作者简介

6.动力锂电池的分析 篇六

杭州万好万家动力电池有限公司系万好万家新能源集团（杭州）有限公司全资子公司，是一家专业从事大容量、高功率型锂离子动力电池研发、生产及销售的高新技术企业。公司位于杭州市钱江经济开发区，占地105亩，建筑面积8万多平米，拥有动力电池、燃料电池、储能电池、电池材料、超级电容器、碳减排技术六大研发实验室与生产基地。采用国内外先进的生产设备，设计生产能力为1.5亿AH。

公司以集团子公司——万好万家新能源科技有限公司为依托，对拥有自主知识产权和专利的锂电池科研成果进行产业化转化，采用独特的电芯设计和制造工艺，生产低成本长寿命动力锂离子电池和储能锂离子电池。

公司的主要产品有：磷酸铁锂体系软包电池为主的储能电池及电池组；三元材料体系软包电池为主的电动汽车电池及电池组；18650、26650的磷酸铁及三元体系的电动自行车和电动工具电池。目前公司开发的中倍率30Ah锂离子电池能量密度大于140Wh/Kg，功率密度大于1500W/kg。经过400次1C循环，电池容量仍可以保持在97.5%以上，电池具有良好的循环性能；该款电池能够满足快速充放电的要求，5C充电能够充满电池额定容量的90%以上，5C放电能够放出电池额定容量的95%以上；同时电池可以在-20℃到60℃的环境下很好使用，在-20℃时，电池仍能放出额定容量的75%。该款电池的安全性能良好，针刺、挤压、过充、短路以及热箱等安全实验均能顺利通过。

公司技术力量雄厚，拥有一支由首席科学家王朝阳教授带领的资深研究人员和技术专家组成的技术团队，拥有一支团结进取、勇于创新、经验丰富的管理队伍。总经理于申军先生具有多年大型企业的管理经验，是国内高水平的锂离子电池技术、质量和制造专家。

公司秉承“诚信、责任、创新、卓越”的理念，致力于为用户提供国际顶尖的产品和服务，打造中国动力电池第一品牌，成为世界一流水平的国际动力电池系统提供商。

7.动力锂电池的分析 篇七

1 产品建线与工艺建线的区别

1.1 产品建线

所谓产品建线, 即按照一种或几种电池产品来规划整条生产线的建设, 要求单一厂房要具备生产电池产品的所有功能单元。在前期生产线设计过程中, 要按照产品的具体规格尺寸、技术指标及产能要求来对厂房的工艺布局、工艺设备、建安设备等进行统一规划, 最终完成电池产品的制造。

1.2 工艺建线

所谓工艺建线, 即按照电池生产的标准工艺路线和工艺条件来规划生产线的建设, 不再要求单一厂房要具备电池生产的所有功能, 而是根据工艺要求的不同建设不同的厂房, 最后采取必要的自动化物流, 实现电池产品的制造。

2 产品建线与工艺建线的优缺点对比

2.1 产品建线优缺点分析

产品建线最大的优势体现在以下几个方面:

(1) 生产线建设周期短。由于在单一厂房完成电池生产全部功能单元的建设, 所以生产线建设周期大幅降低, 投资风险也可有效控制。按照以往建线经验, 基本可以做到生产线开工后一年内形成产能, 充分发挥资金的时间价值。

(2) 自动化实现较为容易。产品建线时各工序衔接紧密, 生产节拍较易控制, 加之没有长距离的物流转运, 非常有利于电池自动化生产的实现。实际生产中, 只需要做好每一个工序的节拍统计, 几乎可以确保整个电池生产的畅通无阻。

(3) 便于生产管理。单一厂房即可实现电池生产, 便于对生产过程中的各项工作进行管理。一个厂房只需要设置一个车间主任, 即可实现对整个电池生产过程的有效管理, 杜绝了各工序责任不明、推诿扯皮的现象, 同时也利于公司生产计划的下达与执行。

除了以上优势, 产品建线在生产线的建设及管理上也存在一些较为明显的弊端。

(1) 设备使用率低。1) 以产品建线时, 单条生产线包含所有工序的生产设备, 各设备产能不一。为满足整条生产线的产能目标, 每一类设备都按照生产线最大产能进行设计。但是在实际生产中, 经常存在多种电池型号互相切换的现象, 这就容易造成部分设备的浪费现象。2) 如该生产线某一类设备需要维修或保养, 则整条生产线的产能都将受到影响, 甚至会因为某种设备发生故障导致整条生产线的停产。3) 生产线设计时虽考虑覆盖多款型号的生产, 但是只能以一种型号为基准, 设备产能、数量的匹配及自动化衔接也都以该种型号为基准做最优设计。在生产其他型号产品时, 设备间的产能匹配不可避免地受到影响, 从而导致部分设备闲置。

(2) 生产环境控制困难, 能源消耗大。1) 由于生产工艺不同, 锂电池生产各工序对温湿度、洁净度的控制要求各不相同。以产品建线时, 对环境有不同需求的设备集中在同一厂房, 造成空调管路及控制系统设计及施工时相对复杂, 增加了环境控制的难度及风险, 另外相对复杂的管路设计对后期厂房改造也带来诸多不便。2) 为了满足整体的产能需求, 单个厂房及需求环境控制区域的设计面积较大, 相对应的其环境控制难度及成本也相应增高。但这又使整个厂房的空调管路及控制系统更加复杂, 对后期整个系统的维护造成不便。3) 由于厂房面积较大, 造成空调管路过长, 其能耗相应增加, 而环境控制效果反而降低。

(3) 厂房安全问题突出。锂电池生产过程中存在的电解液、隔膜、塑料壳体等均属易燃物品, 特别是电解液属低闪点 (30℃) 易燃液体, 遇明火、高温会着火, 遇空气会分解出具腐蚀性的氢氟酸。在注液、化成、储存等工序存在火灾甚至爆炸危险, 而合浆、涂布、电芯等工段则无明显危险源。以产品建线时, 各工序集中在同一厂房内。虽只有个别工序存在危险源, 但依据国家建筑设计规范, 整栋厂房都要依据危险源的类别进行分类定级设计建造。

(4) 真空、压缩、氮气设计难度大。由于生产过程中各工序对真空、压缩空气及氮气都有要求, 而各设备所需真空度值、气压值及氮气纯度各有不同, 靠单一机组很难满足全部使用要求。而多个机组布局, 位置与管线又受制, 特别是真空机组对管线长度有严格要求, 设置过长造成极大的设备和施工浪费。

(5) 工艺路线对生产线建设影响大。现阶段, 锂电池生产标准尚不规范, 各电池生产企业工艺路线也多有不同, 没有一条相对成熟的工艺路线, 而是根据我们认识的提高在不断发生变化。但是, 以产品建线时只能按照既定工艺路线进行厂房布局与设备衔接, 后期一旦工艺路线发生变更, 将很难在现有生产线上进行改造, 存在较大的风险。

2.2 工艺建线

相比产品建线方式, 工艺建线有以下几点优势:

(1) 生产设备集中布局, 设备利用率高, 有利于柔性化生产。

(2) 单体厂房面积较小, 环境控制标准相对统一, 便于暖通及动力系统设计, 有利于关键工序的集中控制。

(3) 根据工艺路线的不同, 可对不同厂房设定不同的防火等级, 大幅降低建设成本。

(4) 工艺变化对厂房布局影响较小, 后期可根据不同的工艺路线对各厂房的衔接顺序进行调整, 有利于生产线的升级换代。

(5) 可严控厂房的人员管理, 有效防止不同人员在厂房流窜, 有利于严格控制厂房人员数量。

同时, 工艺建线方式也存在一些缺点:

(1) 生产线建设周期较长, 需要不同功能单元的厂房全部具备生产能力后才能生产出合格电池产品。

(2) 不同厂房之间转运距离较长, 降低了生产线的整体自动化程度。

(3) 当制品在不同厂房之间转运时环境控制难度较大, 需要增加专用的专业设备。

从以上分析可知, 工艺建线与产品建线各有优缺点, 如何选择, 还需要根据不同企业的实际情况进行综合论证, 表1为产品建线与工艺建线主要指标对比。

3 工艺建线的初步规划

3.1 金属壳电池基本工艺路线

图1为某款电池工艺流程图, 如果是按照产品建线, 流程图所包含的所有工序将全部在一个厂房完成;若要按照工艺建线, 则需要对流程图所示工序进行划分, 根据不同的工序建设不同的厂房。为流程图中所示各工序的环境控制要求, 按照工艺建线时, 环境控制要求也是非常重要的考量因素。

3.2 工艺建线设计基本原则

(1) 优先考虑将温湿度、洁净度要求相同的工序放置在同一厂房。

(2) 产生粉尘和不产粉尘的工序要放置在单独厂房, 方便对粉尘的集中控制。

(3) 注液等关键工序要单独设置厂房, 便于有效监控和管理。

(4) 危险、防火等级不同的工序要单独设置厂房, 便于消防设施的设置及安全管理。

3.3 工艺建线规划方案

按照以上划分原则及不同工序环境控制要求, 可以将电池生产划分在不同的四个厂房进行, 如图2, 以不同的颜色区分。

(1) 合浆涂布厂房

配料间、自动上料、高速分散、干混、合胶、合浆、涂布;保密要求、环境控制单一、谢绝参观、核心工序、人员管理;设置舒适性空调即可, 不用专门除尘设备, 做好上料时粉尘扩散即可。

(2) 电芯制作厂房

主要产尘源, 可在整个厂房设置集中除尘装置;设备种类多, 操作较为复杂, 建议由专人负责一类设备, 采用一人多机模式, 设备换型、改造较多, TPM工作较为困难, 需加强技术、管理工作;培训、备品备件管理等难度较大。

(3) 干燥注液厂房

核心工序, 直接关系电池质量;环境控制要求高, 专用转轮除湿系统, 电解液易燃易爆, 防火等级高, 需加强管理。

(4) 化成静置厂房

危险系数高, 容易出现安全事故;高温静置等。

4 总结

综上所述, 无论是以产品建线还是以工艺建线都有各自的优缺点, 如何选择, 还需进行充分论证, 组织认真评审, 找出适合企业发展的生产线建设方案。

参考文献

[1]谢建国, 赵加宝.以技术创新推动晶体硅太阳能电池智慧生产线建设[J].电子工业专用设备, 2014.

[2]张瀛瀚.大型生产项目前期决策的风险分析与控制[D].北京邮电大学, 2012.

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[4]彭文生, 李志明, 等.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2002.

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[6]王章忠.机械工程材料[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[7]林清安.Pro/Engineer零件设计高级篇 (上) [M].北京:清华大学出版社, 2003.

8.动力电池的商业模式救赎 篇八

指标之惑

动力电池这件事情，我希望大家不要拔苗助长。我们国家的动力电池包括全世界的动力电池在200瓦时/公斤的平台上已经徘徊了将近15年，剩下的5年能否从现在200瓦时/公斤到400瓦时/公斤，我个人持保留意见，政府鼓励是一回事，科技界做事情、企业生产是另一回事。

之所以提出商业模式带动动力电池系统的发展，是因为我们参与了很多项目，从中得到一些体会，不可以孤立地谈动力电池指标，商业模式是挣钱的模式。最理想的商业模式是接近普通老百姓消费，普通老百姓用一辆汽车不会跑几十万公里，也不会超过20年不坏。商业模式带动动力电池的发展是有背景的。

储能技术之痛

经济发展带来全球能源需求迅速增长，生产和建设的排放造成城市空气质量迅速下降，给各级政府造成很大压力，世界各国都存在这个问题，不只是我们国家存在雾霾。大家都在积极寻找解决方法，其中之一就是推动电动车的发展，国际上推广电动车时也有不同观点，根据我们国家的能源结构，推广电动车不一定能够减排，只是换了一个地方排放，为什么很多北欧国家电动车上得很快？他们的能源结构跟我们完全不一样。如果用太阳能、风能、水能发的电，我们推广电动车，应该可以节能减排。

近年来，随着全世界风能、太阳能、潮汐能等可再生能源的开发与应用，与之相配套的大规模储能技术引起了社会的高度关注。很多新能源应用存在着波动，储能包括电动汽车的应用也有这个问题。近期在德国的考察专门看了欧洲工业4.0以及储能技术，在欧洲特别是德国，以家庭为单位的新能源储能市场势头正旺，家家搞，区区搞，市市搞，镇镇搞，到处可见太阳能板和风机发电，家庭安装会有银行提供贷款，还有上网电价补贴，现在很多德国家庭都卖电，利用自己家里的电网发电，而且有很多收入。

有一个数字值得我们思考，在德国，新能源发电已经占德国电网27%。另外，在德国曾经出现短时间新能源发电供电量功率达到德国国家电网功率的一半，这些数字非常可观。有电网公司的工作人员曾提到新能源发电如果超过15%会对电网造成非常大的冲击。新能源汽车离不开储能，离不开新能源发电。

根据国内的情况，实际上我们的产业增长速度很快，但是起点比较低，还有很多问题，包括发电后上不了网等，我曾经做过一些调查，弃峰现象比较严重。

有效产能之失

2014年，全球电动汽车销量突破35万辆，各个国家的趋势不一样，走的技术路线不一样，特别是电动大客车，国际上几乎没有企业做，也没有看到哪个国家推出成功的商业化样品或者产品，最近我们有不少新能源汽车出口，这个现象值得研究。

2015年-2020年中国电动汽车销量将突破200万辆，这是政府的规划和预期，但实现这个目标确实难度非常大。业内也在谈低速电动车企业转正问题，我本人也参加了数次现场审查，国家的政策导向还是积极鼓励企业参与新能源汽车生产。随着新能源汽车的增长，对动力电池的需求也提出了比较高的要求，我个人观点是目前国内动力电池产业确实产能过剩，无效产能过剩，有效产能不足，那些有有效产能的企业的电池为什么不卖？不是没有量，不是说他们做不出来，有些问题还要进行深层次研究，不要被表面现象迷惑。

具体到动力电池的应用层面，在电动车的设计上，我个人认为欧洲、美国、日本做得不错，很多都专门开发的电动车，新造产品，而不是在原有的传统车上改，包括特斯拉、i3、奥迪、奔驰等等都是新开发的。这十几年来，大企业在前面领头做，但是还是“小打小闹”。我个人认为电动车一定要有创意。

现在有很多人都在谈电动车里程问题，宝马i3充20多度电走150公里左右，再想延长里程，加增程器。怎么符合大众的使用习惯，我们要研究更经济的方案，不要一味抱着纯电动不变。储能和新能源是分不开的。

挑战还在电池

为什么新能源汽车没有像预期的那么好？因为有很多问题需要解决。目前在示范过程中，我们总结了几点：第一，充电有两个难点，一个是充电难，一个是低温，北京卖的新能源汽车中几乎只有30%～40%能够建充电桩，其余车辆充电很困难，在小区里报装充电桩也很费劲，北京市政府在积极推进，希望有条件的地方上充电桩，但是确实很困难，关键是很多小区没有停车位，建了充电桩以后，可能别的车停在该位，电动车过来时车主不在，也不能把车拖走，明确该车位只能留给新能源汽车，这很容易增加小区里的邻里矛盾。

第二，很多人都在意成本，我们的无效产能也体现在这一方面。动力电池的基本要求有六项，包括高安全性、长寿命、低价格、快冲性能、倍率冲放电等，它是系统，在系统中不是仅有电芯，电芯也就占40%-50%，还有很多其他成本。特斯拉的电池组为什么贵？因为它增加了非常复杂的散热系统，成本超过本身电芯的成本。谈到动力电池系统，不要只谈电芯，在系统还做不好的情况下要求电池的能量密度，我个人认为没有太大价值。

第三，安全性，电池的安全性被一再强调，虽然传统的燃油车也着火，但是，它在人民生活中已经形成根深蒂固的印象，民众能接受偶尔自燃，但是对于电动车还不能接受，在现在科技水平下，人们赋予了电动车很多职责和要求，要求绝对安全，实际上很难达到。所以，在众多要求下，我们又要提高能量密度，又要高安全，又要低成本，实际上是在自己跟自较劲，是不现实的。

第四，长寿，特别是公交领域，我们要求电池非常长寿。我一直认为特斯拉没有什么技术，也没有先进东西，但是很会集成，很会卖，全世界都以它为标杆，它的电池组最多可以充700次，而国内谈论的是2000次。所以，特斯拉的电池组要用80度电，要走500公里，要能够冲700次，行驶30多万公里，足够私人使用。动力电池在目前很难做到长寿命使用的情况下，我们把它送到了公交车上使用，开发了电动公交车，导致的一系列问题，这是目前没法解决的。如果不出新能源公交车换第二块电池的钱，哪个企业现在能干？所以有的车企为其电动大客车上多装电池，跟特斯拉的算法是一样的，但是，多装的安全性怎么解决？成本怎么解决？重量怎么解决？所以，世界上很多国家在目前动力电池技术水平下不做电动大巴是有道理的。

关于一致性，电池长寿命中最受影响的是一致性，电池的一致性总被不断强调，我曾测试过很多电池，从测单体到后来测模块和电池组，真正造成动力电池寿命短、不一致的原因不是电池生产的不一致（这个因素大约占10%），所以，我们不能拣芝麻丢西瓜，应该抓住重点，提升系统集成水平，现在影响度占90%的一致性我们做不到，而谈只占10%的电池生产一致性，从何谈起？不能总责怪电池厂，它们也“冤”。

目前电动汽车产品续航里程偏短，充电时间偏长，电池价格昂贵，为新能源汽车提供服务的配套设施利用率低，车辆存在一定的安全隐患，这是公众普遍担心的问题，多次发生的燃烧事故都为电动汽车的推广造成了负面影响。以上这些技术瓶颈不解决，新能源汽车的推广应用工作就会遭遇障碍，不仅数量指标难以实现，投入运行的车辆也会使各级政府背上沉重的、持续的财政包袱，造成资源的极大浪费，我希望这点引起大家的注意。

商业模式要有针对性

如何应对这些挑战？我个人建议我们不一定要强调动力电池的比能量多少，比如一定要达到300或400瓦时/公斤，在做不好的情况下谈高性能是不落地的，产业界怎么办？锂离子电池发明于1970年，1999年才被生出来，从那年到现在16年了，我们也没有看到很成功的锂离子动力电池出现，要在剩余的很短时间内进行飞跃，我个人持保留意见。不能给生产企业太大压力，做出400瓦时/公斤的谁能要？成本、可靠性、安全性、寿命怎么解决？我个人建议，应该在满足使用要求的情况下提高指标，先拿出电池的评价体系。

面对目前新能源汽车动力电池产业存在的障碍，需要我们提高对动力电池商业化发展的认识，电动汽车不仅是产品的创新，更是一个新兴产业的系统创新，需要整车、动力电池和能量补给服务企业以及政府的合力才能推动，探索出符合中国国情的商业模式是电动汽车各个产业链、各个企业盈利的保障，才能吸引产业资本的进入，在这个基础上制定配套的技术路线才能形成有效的整车、动力电池、充换电设备的通用性标准，才能够配套生产出可用、可靠和安全的电动车，才能够为技术进步搭建孵化平台。建设电动车能量供给服务网络，方便用户及时补充能量，中国的电动车产业能否成功对我国产业结构如何调整会产生重大影响。从中央领导到行业都有这个共识，我们应该踏踏实实做一些基础性的、很接地气的事情，把目标定得很高，却落不了地，那才是要命的事情。

他山之石可以攻玉，虽然特斯拉在技术上没有什么特别的地方，但确实是商业模式上成功的典范，它的定位值得研究。另外，德国的全民参与街头滑板的设计开发过程也是值得我们关注的典范，宝马的i3电动车以全新的轻量化、高强度的车身结构、极具冲击力的市场销售价，颠覆了人们对电动车价格的认识。

推广新能源汽车和储能系统，我个人认为商业模式是关键，根据不同商业模式对动力电池特性进行有针对性的设计，才能对不同的技术路线给出正确评价。实现车电分离、裸车销售、快速补充能源和电池的专业维护，通过梯次利用，提高电池使用效率，延长电池的循环寿命，降低电池的使用成本，这种多样化、更方便、更快捷、更优越、更有市场竞争力的商业模式，将带动电车汽车技术路线向更加理性、更加合理、更加科学、更加可靠、更加经济的方向发展。

电动汽车要实现推广普及只依赖政府的补贴是不行的，现在已经出现骗补现象，要实现电动汽车商业化运行就必须设计出完整的商业模式，确保参与的各主体都能从商业流程中获得利益，确保电动汽车对使用者、售卖者、服务商都比燃油汽车的更有好处，使电动汽车不借助政府力量就能够生长出竞争优势，这才能使一部分人和团体在两种交通工具的比较中自然选择电动汽车。

在“十三五”期间，电动汽车发展首先需要确定电动汽车产业架构和商业模式，国家相关部门和企业应建立适合中国国情的商业模式，没有明确的商业模式，就算把电动汽车产品开发出来，企业也难以盈利，做企业的一定追求盈利，评判商业模式是否是有优势、能够可持续发展的标准有两种，一是技术、产品和设备的安全可靠，二是参与商业化的每一个环节都必须盈利，特别是在没有政府财政补贴情况下必须能够做到盈利。所以，国家相关部委、车企、电池和能源补给服务企业，应该尽快着手电动汽车商业模式架构的研究，确定出几种可行的商业模式，然后组建不同的企业联盟，根据电动车细分市场的特点，分别到不同城市示范推广，根据市场运营的结果来决定哪种模式最符合中国电动汽车发展方向。

储能与电动车用电池组开发的技术重点包括动力电池测试评价体系的建立，大规模动力电池生产技术（国内企业很少有大规模生产的技术），电池组工作一致性控制技术，动力电池模块结构设计和验证，大规模电池组安全保障技术，动力电池长寿命使用成组集成技术，动力电池模块化和规格标准化研究等。

就目前情况看，彻底解决电动汽车核心技术问题的系列技术还没有出现在人们的视线中，全世界都在等待电动汽车核心技术的决定性突破，因此，目前应该先解决带动电动汽车技术发展的商业化模式，使新能源汽车具有比燃油车更优越的性价比，才能迎来新能源汽车发展的春天。