鉅大LARGE | 點擊量：782次 | 2018年09月14日
電動車續(xù)航莫擔心 模塊化電池組解難題
縱觀現(xiàn)在市場上已經(jīng)推出的各色新能源車，不管是插電式混合動力(PHEV)，還是純電動車，基本上沒有給消費者一個“電池容量”選擇的余地，唯一具有這項技能的是特斯拉的ModelS，有60千瓦時和85千瓦時兩個不同的版本。毫無疑問，電動續(xù)航里程是用戶是否購買電動汽車一項至關(guān)重要的衡量因素。如果一款車型的電動續(xù)航里程無法滿足使用要求的話，那么只能遺憾SayGoodbye了。
你說現(xiàn)在的傳統(tǒng)動力車，基本上都有不同的動力以供選擇，電動車怎么就沒把這招學去呢?
電動車的動力選擇
來自德國宇航中心(DLR)的一幫科學家們就有了這個疑問，并且很快地針對這個課題在德國境內(nèi)展開了一項調(diào)查。而這項調(diào)查的結(jié)果，讓他們對汽車制造商們發(fā)出了這樣的呼聲：如果你們希望推動新能源車市場的發(fā)展，能夠讓PHEV或者是EREV(增程式電動車)的銷量提升，那么，應(yīng)該盡快進行模塊化電池設(shè)計的研發(fā)，以便一款車型可以擁有不同容量的版本，讓不同需求的客戶可以對應(yīng)選購。而不是“迫使”客戶接受已設(shè)定好續(xù)航里程的汽車，再用各種各樣的方式來“忽悠”他們買入。而這，對于推動電動汽車發(fā)展，也是大有裨益的。
在他們之前，已經(jīng)有無數(shù)先行者研究過了PHEV上電池容量大小對于其使用成本以及CO2排放的影響，而DLR的研究人員認為在這些研究中缺少了一些關(guān)鍵因素：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.以往的研究中并沒有對不同的駕駛行為進行分別計算，要知道不同的駕駛行為下能量損耗是不同的;
2.他們沒有考慮過那些年度行駛里程比較高的人，其實是在高速公里上行駛的時間比較多，而這說明他們大部分的時間的駕駛速度是比那些年度行駛里程較低的人要快的，而速度的不同影響著能量損耗;
3.到目前為止，還沒有人考慮過不同的混動結(jié)構(gòu)之間在技術(shù)上的不同，比如并聯(lián)和串聯(lián)的混合動力結(jié)構(gòu)，對于最終的電能轉(zhuǎn)化效率有著什么不同的影響;
4.在部分研究中，并沒有考慮到電池的衰減和老化過程，而這代表著，隨著電池容量的衰減它們所耗費的能量以及能量的轉(zhuǎn)化率也是不同的。
簡言之，以往的研究中，或多或少地都少考慮了一些因素：不同的駕駛行為影響，電池容量衰減的影響以及不同混動技術(shù)的影響。所以，DLR的研究團隊，著重考慮了這些影響因素。
電池容量越大，能量消耗隨著里程數(shù)增加?
研究團隊針對德國市場展開了研究，來計算對于PHEV和EREV兩種動力形式的新能源車來說，在多大容量下能夠有最低的使用成本，并同樣考慮了這些車型的二氧化碳排放量。研究中分析到的數(shù)據(jù)，比如能量損耗和電池成本，是建立在已有車型的基礎(chǔ)之上的。
之所以PHEV和EREV兩種類別，是因為這些研究人員認為，在取代傳統(tǒng)動力所有的電驅(qū)動車分類中，PHEV和EREV是最有希望成功的兩種，因為它們結(jié)合了電動車零排放和傳統(tǒng)動力車不受限的續(xù)航里程的特點。
研究中，他們選定了在德國境內(nèi)三種比較典型的駕駛行為：A——每年行駛里程7500公里，B——每年行駛里程15000公里，C——每年行駛里程3萬公里。
用車成本
研究成果表明：
1.電池容量越大，那么PHEV的能量消耗會比EREV越高，而且電池容量越大的差距約為明顯;
2.在動力系統(tǒng)中，電驅(qū)動所占的比例越高，那么所消耗單位能量的成本就會隨著電池容量的增加而降低;
3.對于固定的電池容量，使用者的行駛里程越高，單位能量消耗成本越高;
4.在A、B、C三種情況中，對于EREV來說，電池容量分別為2.0千瓦時、6.0千瓦時以及13.0千瓦時的時候所需成本越低，而他們各自對應(yīng)的電動續(xù)航里程分別為8公里、24公里以及51公里。
5.在PHEV中，最低的成本消耗分別在電池容量是1.5千瓦時、3.5千瓦時和5.0千瓦時(對應(yīng)A、B、C三種情況)。
由此可見，電池容量的選擇是滿足客戶需求和與傳統(tǒng)動力在成本上一競高下的關(guān)鍵因素。研究人員表示，汽車制造商也不需要因此進入誤區(qū)，而是只需要根據(jù)不同的續(xù)航里程提供大、中、小三種電池容量就基本上可以大部分人的需求了。而電池組模塊化設(shè)計研究會幫助汽車制造商們以更少的花費，以及對汽車的其他部件進行更少的改造來滿足車型的變化。
根據(jù)調(diào)查，研究人員還得出了一個結(jié)論：電池容量越高，那么整體CO2排放就會越低。如果對于政府來說，降低溫室氣體，也就是環(huán)保是主要目標的話，那么就可以鼓勵汽車制造商們研發(fā)高容量的電池組(不論是PHEV還是EREV)。
有兩種不同的方式可以實現(xiàn)這個結(jié)果：
1.從用戶的角度，可以通過財政補貼來直接削減購置電動車所需費用，或者根據(jù)電池容量大小來設(shè)置相應(yīng)的稅務(wù)減免來降低用戶的購車負擔，而對于傳統(tǒng)動力的車，可以通過增加相應(yīng)的賦稅來增加價格
2.從汽車制造商的角度，可以通過在當?shù)氐腃O2排放的法規(guī)中增加一項規(guī)定：通過對這些部分情況下零排放的車輛，根據(jù)電動續(xù)航里程來對減少的CO2排放進行補貼(如同加州實行的零排放法規(guī)一樣)。當然，最終，用于PHEV進行純電動模式行駛的這部分電力應(yīng)該是用可再生能源生成的才行，才能完全對環(huán)保有利。
需要提醒的是，在這次研究中，評估的對象是一個理想化的、理性的消費者，他的選擇依據(jù)是讓使用成本最小。但是在實際情況中，我們的購買行為不可能是全部理性的?？赡軙驗橥庑?、或者很少會進行的長途旅行來決定買什么車。DLR研究團隊的人會繼續(xù)這樣研究，分析在實際情況下，消費者是如何去選擇一款電動車的，并且會通過調(diào)研選出最具有影響力的那些因素，以及最終的結(jié)果。
瞌睡有人送枕頭
這頭DLR的研究成果剛發(fā)布沒有多久，那邊，就有響應(yīng)的了。
9月底的時候，一家鋰電池生產(chǎn)制造商——波士頓能源就發(fā)了最新的技術(shù)成果：一套采用標準化組件的模塊化電池組，EnsembleModuleSystem，能夠給汽車制造商或者電池組裝供應(yīng)商們一種較為簡單、成本較為低廉的方法來進行大容量電池組的裝配。
Ensemble模塊化系統(tǒng)是如何實現(xiàn)電池模塊化的呢?其中的關(guān)鍵在于，波士頓能源公司采用了新穎的壓力連接的方法來進行模塊的裝配，而不是傳統(tǒng)的既耗費時間又增加成本的焊接法。這套系統(tǒng)目前已經(jīng)經(jīng)過了OEM標準的完整測試，測試結(jié)果證明其能夠以比傳統(tǒng)方法更短的時間被裝配在一起或者拆卸開來，并同時有著與傳統(tǒng)方法相當?shù)慕M裝密度、可靠性以及熱力學性能。也就是說，這種方法并沒有降低電池的性能與可靠性，當然，也沒有提升，其最大的優(yōu)勢在于快裝快拆。一塊5300毫安時、19.3瓦時電池單元的重量能量密度是207瓦時/千克，體積密度是490瓦時/升。
這個模塊化電池技術(shù)是基于一種平的、棱鏡形狀電池單元進行設(shè)計的，電池單元的外型尺寸相當于兩個18650型鋰電池單元。這個被波士頓能源稱之為Swing5300的電池單元，可以用在純電動車、插電式混合動力、輕型商用車、社區(qū)電動車以及能源儲備系統(tǒng)上。
對于汽車制造商來說，如果要設(shè)計大容量的電池組，大多要花費很多的時間在電池組的設(shè)計、安全和資格認證乃至為用戶定制專門的解決方案來滿足不同的使用需求上。Ensemble模塊化系統(tǒng)的存在，相當于是提供了一個已經(jīng)半定制的電池單元，汽車制造商們只需要選擇好容量就好，實現(xiàn)快速地生產(chǎn)和裝配，從概念驗證到市場化的時間可以省去大半，還能夠減少前期投資、項目風險、人工成本等等。
需要汽車制造商們做的，就是根據(jù)之前的用戶使用數(shù)據(jù)，為自己的用戶打造幾款不同大小的電池模塊，供用戶選擇。
