电池系统和电动汽车的续航里程

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。

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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。

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。

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。

图3 通用的三种不同的软包模组结构

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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：

1. 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

2. 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

3. 充电速度：目前欧洲的设计，从MEB的120kW开始，基本在150kW左右。

4. 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

5. 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。