揭秘電車電池:相比傳統(tǒng)設(shè)備電池復雜在哪?
幻實(主播):本期節(jié)目,我們邀請到是德科技電源和通用產(chǎn)品市場經(jīng)理饒騫。專訪前,聽饒騫做了一些精細化電池測試和管理的知識分享,感覺打開了新的視野。
印象中,是德科技主要聚焦半導體測試設(shè)備,現(xiàn)在才知道你們在電池領(lǐng)域也有這么多的積累。請饒總給大家科普一下您在日常工作中涉及到的電池領(lǐng)域知識,尤其是大眾還沒有了解到的一些使用問題。
饒騫(嘉賓):說來話長,實際上我們跟電池打交道大概已經(jīng)有20年了。在GSM手機(中文為全球移動通訊系統(tǒng),俗稱"全球通")的年代,還有“單電單充雙電雙充”的說法,電池可以從手機上取下來;但到了智能手機的階段,電池已經(jīng)不可拆卸了,而且如果不使用原廠的電池,對手機的性能和續(xù)航都會有很大影響。
幻實(主播):那么在新能源汽車電池的方面呢?
饒騫(嘉賓):近年新能源汽車發(fā)展起來以后,我們有很多電力電子的工程師,他們對DC-DC、 AC-DC都很熟悉;
我們在研發(fā)測試過程中,還經(jīng)常會用到電源供電輸入的傳統(tǒng)測試方式。但問題在于現(xiàn)在新能源汽車使用的基本上都是電池,而電池的性能可能會受到充放電次數(shù)、溫度、放電電流等眾多因素的影響,實際使用與理論狀態(tài)的差別非常大。這實際上給我們的電池管理,以及電能的轉(zhuǎn)換帶來很大的困難。
幻實(主播):我們現(xiàn)在使用的新能源汽車上的電池和傳統(tǒng)的手機或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池相比,研究過程中的挑戰(zhàn)會在哪些方向?遇到過哪些新的問題?
饒騫(嘉賓):如果從基本屬性來說,這些都還屬于鋰電池;它們的區(qū)別首先在于功率的大小。新能源汽車的電池是百上千個電池以組串式連接的方式做成的,電壓也不再是區(qū)區(qū)幾伏,可能會達到四百伏、八百伏,甚至未來會朝更高壓的方向發(fā)展。另外,它的電流也很大。畢竟汽車電池的工作場景非常復雜:猛加速,電池會大量放電,而剎車時,又會反向地充電,這是我們以往研發(fā)歷程中沒有遇到過的難題,再加上大家對電動車還有越來越高的續(xù)航需求,這也讓我們面臨更大的挑戰(zhàn)。
是德的汽車設(shè)計與測試解決方案(圖源:是德科技官網(wǎng))
電池體量存在極限,性能釋放從何突破?
幻實(主播):新能源汽車會不斷涌現(xiàn)出多維度的新需求?,F(xiàn)在汽車電池行業(yè)發(fā)展狀況如何?
饒騫(嘉賓):現(xiàn)在有一些領(lǐng)先的汽車廠家確實在很深入地考慮電池問題。與剛起步時不同,那時我們拿到電池,接上電機,做好電池管理,以一種粗放型、整合的方式來做電動車。而現(xiàn)在,我們可以看到很多領(lǐng)先的電池廠家已經(jīng)采用更精細化的管理模式,因為電池的容量已經(jīng)很難進一步壓榨,電機效率的提升也接近極限,這些方面的進步都是非常緩慢的過程,但用戶對續(xù)航要求的提升絕不會是一個緩慢的過程??偠灾?,怎樣去提高電池的使用效率,是一個系統(tǒng)的問題;所以現(xiàn)在領(lǐng)先的廠家已經(jīng)在極力地進行更為科學化、精細化的電池充放電和功耗管理,把里程數(shù)進一步地壓榨出來。
幻實(主播):那么你們會用什么樣的方法來解決這個問題?
饒騫(嘉賓):實際上是德科技在這個領(lǐng)域有很多積累。而我們看中的是對電車進行精細化分析的過程,也就是如何對它進行更合理的電池管理,讓續(xù)航能夠盡量延長。不僅如此,我們還要兼顧它的快充速度和充電安全等問題。這時我們就要考慮到在不同工況下,比如不同溫度或不同充放電次數(shù)的情況下的電池狀況。
具體的手段有很多,比如對電池進行更深層次的了解,建立電池模型,以及在電池模型的基礎(chǔ)上怎樣對電池性能進行更好的管理。
是德充電測試解決方案演示(圖源:是德科技官網(wǎng))
幻實(主播):我覺得電池生產(chǎn)廠商可能也不太了解電池在各種情況下的性能狀況是怎樣的。
饒騫(嘉賓):你說得對,這就是目前電車行業(yè)面臨的一個問題,有些生產(chǎn)電池的廠商對電池的真正使用狀況未必很關(guān)心?,F(xiàn)在生產(chǎn)電池的廠商也有一些行業(yè)規(guī)范的測試,但它只是一種最低標準。車輛在實際使用過程中,它的功耗情況可能遠遠超出這些規(guī)范的要求。我們要模擬的是車輛在正常使用和極限使用情況下的功耗模型,另一方面,我們要看電池在不同狀態(tài),比如充放電一年,甚至幾年后的特性。我們會把這兩部分結(jié)合起來,來幫助工程師做出最佳的電池管理方案。
幻實(主播):所以我覺得電池的使用方,尤其像主機廠,應(yīng)該非常歡迎你們這樣的角色來共同合作。
饒騫(嘉賓):雖然一些大的電池廠商也意識到了這個問題,也在研發(fā)整套的電池管理方案,但是從我們的角度來看,這條路其實還是蠻漫長的。
電動交通中的電源與電池(圖源:是德科技官網(wǎng))
幻實(主播):在您服務(wù)客戶過程中遇到的常見問題是什么?有沒有什么方便跟我們講一講的?
饒騫(嘉賓):問題很多,最明顯的問題就是電池的低溫問題。這可能也是目前所有的電池行業(yè)都面臨的共同問題。
幻實(主播):所以電動車在北方,尤其在東北的銷售一直很低迷,是有這個原因在的。
饒騫(嘉賓):是的,即便在北京,到冬天時電動車主的抱怨也是成片的,這無法避免。不同廠家也用不同的辦法來控制,所以對電池性能的了解、管理等等都需要非常細致,這也是我們進一步對電池分析、建模和模擬的最重要的出發(fā)點。
工程師眼中的“黑匣子”:如何化未知為已知?
幻實(主播):你們服務(wù)了國際電車行業(yè)的龍頭特斯拉,所以我想請您客觀地講一講,您了解到的國內(nèi)電車龍頭和國際的電動車龍頭,他們對于電池的態(tài)度或者思維模式有何差異?
饒騫(嘉賓):如果這個問題是幾年以前提出的,我只能說差異很大,但是現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)差異已經(jīng)越來越小了。
幻實(主播):那么我們談一談一年以前的差異有多大?
饒騫(嘉賓):幾年以前我們普遍認為特斯拉的續(xù)航能力不錯,并且它的耐久性很好;可能用戶在使用3-5年之后還保有70%甚至75%的續(xù)航能力,而國內(nèi)廠商可能差一些。但經(jīng)過這一兩年的發(fā)展,我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的一些龍頭企業(yè)的確是飛速進步,在續(xù)航方面考慮得越來越精細。我們非常欣賞國內(nèi)的工程師在這個領(lǐng)域里研發(fā)的速度,我也相信我們國內(nèi)的電動車會越做越好。雖然國內(nèi)電動車廠商水平參差不齊是不爭的事實,但整個行業(yè)普遍還是越做越好,這是我們非常樂意看到的。
當然我們也看到國內(nèi)電動車的廠商水平確實參差不齊,但是整個行業(yè)普遍還是在不斷地進步,這是我們非常樂意看到的。
幻實(主播):那最后您有沒有什么想借助我們芯片揭秘這個欄目對外呼吁或者是號召的?
饒騫(嘉賓):對于工程師來說,綠色能源電池非常重要,雖然電池對大家來說是個“黑匣子”;但我希望大家不要怕這個問題,要勇于去面對,更加深入的了解電池,了解需求,這樣能夠幫助我們做出真正的好產(chǎn)品。
幻實(主播):在設(shè)計產(chǎn)品的時候才會更加游刃有余。
饒騫(嘉賓):對我們設(shè)計的產(chǎn)品的性能,對我們所選用的電池,做到心中有數(shù),就能自信地去面對原來存在的問題,進而解決問題。
幻實(主播):既然可以把未知研究清楚,就不要茫然地走向未知。
饒騫(嘉賓):你說得對,這很有哲理性。
幻實(主播):而恰恰你們又可以幫助他們?nèi)ヌ剿鳌?/p>
饒騫(嘉賓):這也是我們希望能夠幫助大家的地方。