预计2019年动力电池PACK行业或将形成千亿级市场

众所周知,电池PACK是新能源汽车核心能量源,为整车提供驱动电能,它主要通过壳体包络构成电池PACK主体。电池PACK组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、壳体和BMS几个部分 。

在讲动力电池PACK制造技术之前,我们可以简单了解下,动力电池PACK总成由哪些系统组成,每个系统又由哪些零件组成?

目前,汽车用动力电池基本上由以下5个系统组成:

1)  动力电池模块;

2)  结构系统;

3)  电气系统;

4)  热管理系统;

5 BMS

为了让大家更直观的了解电池PACK,以奥迪A3 Sportback-etron混合动力车的PACK为例。

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因此,在产品开发前期,E-BOM中的零件层级就是按照上述几个系统分类的。

说到E-BOM,笔者简单讲解下E-BOMM-BOM 两者的区别(很多工程师分不清)。

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1E-BOM Engineer-Bill of material  工程零件清单,主要是产品设计部门将总成做成爆炸图,且炸到零件的最小层级,然后将子零件进行分类后逐一编制零件号,最后形成的一张清单。

一般公司工程部都有专门的E-BOM工程师,因为产品零件由于各种原因(比如产品质量改进,VAVE等),经常需要更改零件号,维护零件状态,并告知相关部门,因此需要专门的工程师来维护E-BOM

2)M-BOM:Manufacture-Bill of material 制造零件清单,主要是制造部门根据现场的总成装配情况,确定需要哪些实物零件(参考E-BOM中的零件),然后将实物零件进行汇总,形成的一张清单。

通常M-BOM由工艺工程师来负责编制,维护及更新。物流部门的物料拉动是根据M-BOM来拉动的。

M-BOM来源于E-BOM,但是不等同于E-BOM

说到这,估计有的人还是有点懵。别急,笔者拿模组举个栗子之后,就清楚了。

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总而言之,E-BOM关注的是产品设计结构中的零件,而M-BOM关注的是制造现场的实物。

以上述模块系统为例,在E-BOM中其实是有4个零件,4个零件号,但是如果模块系统全部由模块供应商供应,那么在M-BOM中就只有1个总成零件,1个零件号。如果上述的CMU和螺栓均是在电池PACK工厂完成装配,那么PACKM-BOM中就有3种零件,3个零件号。

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不多扯了,有点跑题了,关注一下锂电联盟会长公众号吧,回到本文的正题。

1)  动力电池模块系统

这个不用多说,如果把电池PACK比作一个人体,那么模块就是“心脏”,负责储存和释放能量,为汽车提供动力。

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2)  结构系统

结构系统主要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成,可以看作是电池PACK的“骨骼”,起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护(防水防尘)的作用。

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3)  电气系统

电气系统主要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是电池PACK的“大动脉血管”,将动力电池系统心脏的动力不断输送到各个需要的部件中,低压线束则可以看作电池PACK的“神经网络”,实时传输检测信号和控制信号。

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4)  热管理系统

热管理系统主要有4类:风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例,热管理系统主要由冷却板,冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。

有的人会问,为什么电池需要热管理系统?其实很简单,因为电池充放电的过程实际上就是化学反应的过程,化学反应会释放大量的热量,需要将热量带走,让电池处于一个合理的工作温度范围内,以提高电池的寿命和可靠性。

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5)  BMS

BMSBattery management system 电池管理系统,可以看作是电池的“大脑”。主要由CMUBMU组成。

CMU Cell monitor Unit单体监控单元,负责测量电池的电压、电流和温度等参数,同时还有均衡等功能。(上图的模组图片右端的绿色电路板即CMU)。当CMU测量到这些数据后,将数据通过前面讲到的电池“神经网络”传送给BMU

BMUBattery  management Unit电池管理单元。

负责评估CMU传送的数据,如果数据异常,则对电池进行保护,发出降低电流的要求,或者切断充放电通路,以避免电池超出许可的使用条件,同时还对电池的电量、温度进行管理。根据先前设计的控制策略,判断需要警示的参数和状态,并且将警示发给整车控制器,最终传达给驾驶人员。

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图示:电池包模型

11月24日,中机中心发布《关于调整GB/T 31467.3-2015审查技术要求的通知》,为减轻企业负担,在保证产品安全前提下尽可能减少实测项目,经汽车产品技术委员会讨论,主管部门批准,现对GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》审查技术要求进行调整,新申报的汽车产品自2018年1月1日(公告第304批)开始执行。

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图示:电池包相关标准

据透露,沈阳动力电池中心(10月24日,华晨宝马沈阳动力电池中心正式揭幕)已成为宝马在德国之外最大的电池中心,其供应商宁德时代总裁黄世霖此前接受采访时表示,“目前国家给补贴政策设置一些门槛,比如三元电池暂缓用在大巴上,也是为了这个行业能够健康稳健的发展。“

诚然,我国动力电池PACK业务起步较晚,技术水平也较日本、韩国等落后,但我国动力电池生产规模正在逐年增长,尤其是在2015年,行业增速高达229.5%,容量也突破了300亿元,达到346.9亿元,预计到2019年,动力电池PACK行业将形成千亿级市场。

预计2019年动力电池PACK行业或将形成千亿级市场

图示:2011-2019年中国动力电池PACK行业市场规模趋势图(单位:亿元,%)

目前,我国动力电池PACK行业市场参与主体有三种类型:电芯生产企业、整车企业和专业电池PACK企业,目前其市场占比分别是60%、20%、20%。

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图示:中国动力电池PACK行业市场格局(单位:%)

作为中国新能源汽车领军企业,北汽集团旗下覆盖了有大中小、高中低、不同级别、不同配置、不同续航能力的电池产品,满足用户多元化的需求。

值得一提的是,北汽新能源的电池模组通过采用标准化、模块化技术,即标准化电池模组(BJEV Standardized Battery Module,简称 BSBM),业内专家认为,”这也将是未来的一个方向“。预计2019年动力电池PACK行业或将形成千亿级市场

图示:北汽新能源所使用的三元锂电池组

业内相关人士认为,如果使用相同的标准模组搭建电池 PACK,不仅能够迅速为不同车型提供合适的电池包,而且还能在结构上优化电池散热,提升电池 PACK 的工作效率,降低成本,减少开发费用。

此外,企业按照统一的生产标准投入生产也能最大程度的保证电池包的一致性、安全性和可靠性,让生产过程更加高效。

毋庸置疑,优质的动力电池 PACK 企业,需要基于车厂客户不同车型的个性化需求,对动力电池BMS方案、热管理、空间尺寸、结构强度等进行定制化研发与设计。吉利汽车在电池方面也做了相应的突破,通过采用电池 PACK模块化设计,给客户实现了更多可能性。相关内部负责人介绍,“在插电混动车型领域,就选用了标准化的模组,可针对不同的车型、轴距,去平台化开发电池包,让成本更可控。”

他还表示,为了更好的增强车身强硬度,吉利汽车将继续研发电池包与车身(纯电动车整个下车体)的集成化这一块。

相比国内的新能源汽车市场,国外的竞争同样愈发激烈,车企们都在挤破脑袋的想要提高汽车续航里程,所以纷纷进入电池PACK领域。最新消息,奔驰将为2018年展出的全新电动巴士配备“模块化电池组”。据电动汽车资源网了解,模块化电池组不仅可以运用在电动巴士上,技术成熟后还能下放到奔驰的旗舰车型上,极大的节省生产和设计的成本。

更重要的是,通过运用相同的基本架构来研发电池组,使得电池的设计生产就如同搭建乐高积木一样简单。这就意味着奔驰的电动汽车的价格可能也会随之下降。

预计2019年动力电池PACK行业或将形成千亿级市场图示:2018年奔驰全新电动巴士

另外,德国梅赛德斯-奔驰也将会在2018年的IAA(汉诺威国际商用车展)上展出全新纯电动大巴车Citaro车型。从目前曝光的信息来看,纯电动版的Citaro车型,最大的特点在于,采用模块化的电池结构,并且2018年年底前将开始生产“模块化电池组”。戴姆勒公共汽车公司的负责人哈特穆特·希克(Hartmut Schick)表示:“我们的城市公共汽车将做到零排放,并且给城市的公共道路交通,提供宁静的绿色体验。”

预计2019年动力电池PACK行业或将形成千亿级市场图示:德国全新纯电动大巴车Citaro

随着动力电池行业发展的逐渐成熟,电池PACK模块化技术必将越来越成熟。相关专家认为,要提高Pack的集成效率,有两个可行的途径:一是优化PACK内部的结构设计,大幅度减少PACK内部的组件数量,将更多的组件和功能集成在模组和箱体上,从而减轻重量;另一个是采用轻量化的材料,如采用铝型材或复合材料代替高强度钢,采用塑胶件代替金属件等,也可以减轻重量。

诚然,电池PACK技术的发展,涉及到多学科、多领域的知识,需要跨学科的技术融合。总而言之,车企想要最终规模化的生产出寿命、稳定性、可靠性、安全性都完全符合新能源汽车级要求的PACK产品,还需要大量的工程实践和测试验证,以及产品不断优化升级的过程。

※声明:本文来源于电动汽车资源网,起点研究,版权归原作者所有。

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