整車電氣化策略：用于大規(guī)模市場的低壓電池解決方案
圖為美國江森自控有限公司能源動(dòng)力技術(shù)銷售高級(jí)經(jīng)理程亮博士
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)于 2016年10月13日-14日在杭州召開了“第二屆混合動(dòng)力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會(huì)”，會(huì)議受到了國內(nèi)外電池、材料、設(shè)備和汽車領(lǐng)域眾多企業(yè)的廣泛關(guān)注， 400多位國內(nèi)外嘉賓參會(huì)。自2014年4月中國化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)在北京組織了“第一屆混合動(dòng)力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會(huì)”以來，在國內(nèi)外純電動(dòng)車和插電式混合動(dòng)力車取得較快發(fā)展的同時(shí)，混合動(dòng)力車輛，特別是微混車輛也在國際上得到預(yù)期的快速發(fā)展。特別是近來進(jìn)一步提出了發(fā)展48V電池體系與技術(shù)的要求,使電池行業(yè)又出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展熱點(diǎn)。
“第二屆混合動(dòng)力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)研討會(huì)”的舉辦，給大家提供了一個(gè)交流的平臺(tái)，幫助大家了解國內(nèi)外在混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展動(dòng)向、最新進(jìn)展，交流適用于混合動(dòng)力汽車發(fā)展的各種電池技術(shù)及其最新進(jìn)展。希望通過技術(shù)交流，能對(duì)我國混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起動(dòng)一定的借鑒和推動(dòng)作用，加快我國混合動(dòng)力汽車用各類電池技術(shù)的快速發(fā)展。
在本次會(huì)議上，美國江森自控有限公司能源動(dòng)力技術(shù)銷售高級(jí)經(jīng)理程亮博士做了“整車電氣化策略：用于大規(guī)模市場的低壓電池解決方案”的專題報(bào)告，以下是根據(jù)速記整理的文字，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
首先看一下2015年全球的情況，這些真正的新能源車占的市場銷售額可能不到1%，如果真正想要做到節(jié)能減排的話，我們還要從其他剩余99%的市場來著手。
講一下市場的驅(qū)動(dòng)力，為什么市場會(huì)出現(xiàn)48伏？它主要是由三個(gè)方面的推動(dòng)力來構(gòu)成的。一是政策層面，包括油耗和二氧化碳排放。二是整車企業(yè)，整車企業(yè)會(huì)尋求一些解決方案，花更少的錢或者把過往的投資重復(fù)地得到利用。三是消費(fèi)者層面，消費(fèi)者肯定是希望花盡可能少的錢獲得更多的舒適型。三個(gè)方面的考量使得市場上面出現(xiàn)一些新的產(chǎn)品來滿足應(yīng)用類別。
油耗是目前最主要的市場推動(dòng)力，2016年從6.8L/100km降到4.9L/100km，接近30%的降幅，以現(xiàn)在的啟停技術(shù)為例，啟停技術(shù)可以幫助節(jié)約5%的油耗，單純地采用用啟停、插電式、純電動(dòng)，其實(shí)滿足這樣一個(gè)油耗的降幅是有一定挑戰(zhàn)。這也是為什么很多車廠會(huì)尋求其他的一些節(jié)能減排的方案，比如48伏。
節(jié)能減排不是一個(gè)電池能夠解決的問題，是整車企業(yè)需要通盤考慮的。節(jié)能減排思路主要是電池這塊，還有就是引擎的技術(shù)和傳動(dòng)的技術(shù)，包括汽車的底盤，綜合所有的技術(shù)加在一起最后能夠滿足油耗的要求。隨著我們把一些節(jié)能技術(shù)運(yùn)用到新車當(dāng)中，消費(fèi)者提出了越來越多的要求，包括新的一些特征，以及更加先進(jìn)的安全系統(tǒng)，諸如主動(dòng)安全和自動(dòng)駕駛，所有的新要求會(huì)對(duì)汽車的能耗和能耗管理提出更高要求。
市場上的主流節(jié)能減排方案包括啟停，混合動(dòng)力，插電式以及純電動(dòng)。運(yùn)用啟停的車輛是5%的節(jié)油率，再往后是強(qiáng)混或者純電動(dòng)提供20%以及以上的節(jié)油率。而5%—20%剛好是一個(gè)缺口。如果有一個(gè)技術(shù)來填補(bǔ)這個(gè)空缺會(huì)，這將會(huì)是一個(gè)很好的解決方案。而12伏雙系統(tǒng)跟48伏微混系統(tǒng)恰好可以填補(bǔ)這個(gè)空白。
節(jié)油率每增加1%，對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)成本的增加。而且兩者不是線性關(guān)系。隨著系統(tǒng)電壓越來越高，每1%的節(jié)油率需要付出的成本會(huì)越來越高。而低壓鋰離子電池解決方案（12V和48V），剛好是成本和效用的最佳平衡點(diǎn)。在目前來說，低壓的解決路線可能是滿足目前油耗的比較好的解決方案。
不同解決路線應(yīng)用層面的成熟度是不同的。在中國EV、PHEV在全球的銷量是領(lǐng)先的，但是同事也面臨很多問題比如充電設(shè)施、消費(fèi)者接受程度、使用方法等。而起停技術(shù)是目前來說最成熟的的應(yīng)用，在歐洲80%的新車都是標(biāo)配這個(gè)系統(tǒng)。低壓的12伏和48伏在技術(shù)成熟度較高，而且對(duì)于公共設(shè)施的依賴程度較之高壓系統(tǒng)來的更低。所以從實(shí)際應(yīng)用這個(gè)層面來說，48伏和12伏的鋰電池技術(shù)目前已經(jīng)具備的推廣應(yīng)用的條件。
關(guān)于市場占有率，目前的預(yù)測(cè)是起停系統(tǒng)加上低壓鋰電池，在2020年的市場占有率會(huì)60%—70%。HEV和EV還會(huì)在這個(gè)市場上長足地存在，而且銷量會(huì)增長，但其總體的占有率還是會(huì)在較低的比例。為了滿足油耗跟環(huán)境的要求，可能是各種不同的技術(shù)在整個(gè)市場上全部利用，遍地開花的狀況，每個(gè)技術(shù)有各自的優(yōu)勢(shì)，每個(gè)技術(shù)都有一席之地。
江森自控的12伏系統(tǒng)，是與鉛酸電池配合的系統(tǒng)，對(duì)于12伏這個(gè)應(yīng)用來說它更多地看中是大功率的能量回收，鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)是在于能夠接受非常大的電流，因此鈦酸鋰非常合適于該系統(tǒng)。該系統(tǒng)的重量在3.8公斤左右，可以提供6千瓦的峰值功率，集成便捷。
在48伏這塊，江森自控沒有選擇鈦酸鋰，我們覺得三元材料是更加合適的體系。相比于12V, 48伏這個(gè)系統(tǒng)的電壓已經(jīng)具備了一定高度，而且這個(gè)系統(tǒng)還有能量管理的功能，因此對(duì)于能量密度有一定要求，所以我們選擇的是48伏三元/石墨（音譯）的體系。它的主要功能是支持啟停系統(tǒng)、能量回收以及能量管理，在NEDC工況下的節(jié)油率約為15%。
不管新能源如何發(fā)展，鉛酸電池還是會(huì)長期占有一席之地。鉛酸電池起停系統(tǒng)在2020年時(shí)候之后會(huì)有50%的占有率。12伏和48伏會(huì)在市場上有越來越高的占有率，因?yàn)楣?jié)油率比鉛酸會(huì)更為可觀。它是低于60伏的電壓平臺(tái)，屬于安全電壓范疇，因此在設(shè)計(jì)、集成上相比高壓系統(tǒng)會(huì)相對(duì)容易。江森自控提供的技術(shù)方案涵蓋了從鉛酸到低壓鋰電以及高壓鋰電，可以滿足整車對(duì)于儲(chǔ)能的全方位需求。
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