伊炳希：大家下午好，非常高興受到組委會的邀請，作這樣的一個報告。題目為高集成電池系統開發(fā)，是一個成本降低提高產品競爭力的路線。報告分五個部分，第一部分就是看一下集成的現狀怎么樣，發(fā)展趨勢會是什么樣？第二部分看一下怎么樣來提高集成，怎么定目標，以及開發(fā)路線。第三部分是我們公司電池系統的零部件開發(fā)。第四部分主要電池系統的優(yōu)化方向，最后部分是公司的簡單介紹。

先看第一個部分，集成定義，是一個孤立的事物或者元素，改變原有的分散的狀態(tài)集中在一起，產生聯系，構成一個有機整體的過程。從這里面可以看到，最主要的是一個零散分散的狀態(tài)，要產生聯系，再是整體。在各個領域里面都有很多的集成，比如說CPU是高集成的，且集成度越來越高，還有機器人，還有發(fā)動機，這些是非常典型的集成產品。在集成時圍繞的是多學科和工業(yè)的技術，實現多功能，進而可靠性大大地提高了，這是集成的一個目的。



再看一下電池系統的集成現在發(fā)展情況，看一下能量密度提升，中國新能源汽車17年的能量密度就是120—130Wh/kg及其以下，占了73%，18年是140—150Wh/kg及其以下，占了84%，19年是140—150Wh/kg及其以上，占了94%。在能量密度和比例上，都是有所提升的。19年在160Wh/kg上已經占了34%，這些不單單是電芯能量密度提升，還有系統上的其他部件的輕量化。下面簡單看一下電池系統，大家可能都其他地方也看到過，整個的電池系統，由電芯，高壓盒，加熱熱管理部件等等組成的。整個電池系統也比較復雜，涉及到電化學、電子、機械、電氣系統、熱物理專業(yè)等等。

看一下電池系統集成現狀，國外的發(fā)展方向還是往與整車一體化，還有系統內的模組等的一些標準化。這是特斯拉典型的電池系統，紅色的這一塊，就是跟車上的電池包做了一些整合，這是特斯拉優(yōu)勢，整車易于電池系統進行整合。第二個就是寶馬I3，看圖中紅色的這一部分，由大模組來強化電池系統，同時也增強了整車和電池系統的強度和剛度?？匆幌聤W迪e-tron，電池包可以分成各個格，Y向框架比較細密，高度也比較高，增強了底盤的強度和剛度；從國外的發(fā)展趨勢可以看到，是大模組，模組將越來越大，同時又一些車都開發(fā)出獨立的電動一些平臺等等這些技術。再看到國內這一塊，集成技術推進方面還是比較快，但為了順應市場快速調整要求，很多車企都是用傳統車改造來搭載電池系統，但也做了很多設計，也有開發(fā)適用于電動車的平臺，如奇瑞小螞蟻等等，做了較多的突破，而且快速迭代，特別在標準化和模塊化方面，這些應用還是比較成熟的。國內的發(fā)展趨勢是部件多功能化，獨立電動車平臺化要求、與整車一體化設計等。



下面介紹第二部分：高集成電池系統的目標和開發(fā)路線?？吹竭@個趨勢之后，這樣的電池系統在做高集成的時候目標如何設定、開發(fā)流程如何等，在目標定義也是一個V型的開發(fā)過程，產品設計也遵循V型開發(fā)過程。從整個流程來看，圍繞幾個方面：機械結構、電氣與控制和安全保護，在機械結構上，圍繞電芯能量密度提升、結構輕量化、部件多功能化、與整車一體化等；在電氣與控制上，功能高集成化、能量管理與熱管理的集成、模塊化；在安全保護上，安全感知策略化、安全在線化等，意味著集成時不能降低安全要求。

集成電池系統的目標為少零部件化、輕量化、安全可靠性和低成本化。這些目標實現后可以達到安全基礎上低成本化。其中少零部件化目標圍繞著標準化、模塊化和多功能化展開，目前標準化公司還做的不夠，著重在部件通用化、減少數量和增加特殊要求的部件通用化，如PTC加熱片，公司做成一個標準化的部件，可以直接應用于不同的項目中；針對模塊化，把一些小部件做了一些集成，形成了一些模塊化的產品，如電池模組；還有就是多功能化，如整個高壓電氣系統，與BMS進行整合，線束減少，成本也降低。
集成的第二個目標輕量化，首先確定輕量化框架條件：環(huán)境，安全性，質量，加工，結構和總成本，這些輕量化設計，與主機廠的設計是一致的。動力電池系統作為整車的一部分，目前整車的輕量化設計比較快，需要密切進行匹配性設計。

以公司電池系統輕量化開發(fā)為例，目標是能量密度達到160Wh/kg，開發(fā)流程為標準制定->部件模擬仿真->目標定義->校核與優(yōu)化迭代，先進行目標分解，分解到各零部件，再進行各零部件的結構設計，進而定義了零部件輕量化目標，形成電池系統結構，進行仿真分析，是否可以達到各種工況以及極限工況的強度等要求，如果沒有達到標準要求，再進行零部件優(yōu)化設計、仿真校核的循環(huán)迭代，最后把電池系統25個部件全部做成輕量化，達成輕量化的目標。

集成的第三個目標是安全可靠性，把安全可靠的技術做一些分解，并對零部件做一些精確的設計和可靠性的設計，公司對危險三角形做了一些分析，構建危險致因因素模型，實現系統安全核心過程，進行安全設計，分解到各個階段和展開設計活動。

成第四個目標低成本，公司主要是開展產線的集成簡化工作，所開發(fā)的部件集成化比較好，可以把原來的產線上的一些工序去除，如激光焊接等，從而降低了制造成本。

下面介紹第三部分：高集成電池系統關鍵零部件開發(fā)。公司的電池系統高集成上的一些工作，如模組，通過高集成設計，同樣能量密度重量比競爭對手降低了約1kg，其中線束降低了幾克，并集成了過流熔斷功能等，該電池模組在長城歐拉R1，整個系統的能量密度是176Wh/kg（2019年第二批第一），。再看一下熱管理的系統，原來的熱管理系統是左邊的分體式的熱管理系統，為各個分立的液冷板，通過一些液冷接插件連接起來，構成液冷系統。通過高集成設計，形成一體化的液冷系統，取消了內部液冷接插頭，只有統一的對外進口和出口，減少漏液風險，也減少一些安裝難度。再看電壓和溫度采樣線束，由原來的PCB+FFC的三個部件，變成為一體化設計的FFC部件，減少了物料種類，而且減輕了安裝風險。

公司還在電池系統的其他部件上也進行多功能化、復合材料、少部件化等設計，如集成BMU的PHEV電池模組、以塑代鋼的固定件、帶液冷系統箱體、BLOCK框架減量化、銅鋁復合件等。

下面介紹第四部分：高集成電池系統優(yōu)化方向。1）模組方向為大模組，為接近26kWh，是用來標準模組的10倍，實現模組的安全性和可靠性，對外電氣接口只有動力和監(jiān)控，對外機械接口體現在兩側多個集成固定點，且兩側的高度差為固定高度，這樣可實現電池系統的高集成化，如一個車輛，可能要一到兩個的大模組，通過簡單安裝，類似于整車座艙乘員座的安裝，實現與整車的一體化目標。2）圍繞輕質量、低成本，高安全、高效、快速響應等設計高效的熱管理系統，選擇冷媒直冷和加熱膜加熱，設計出熱管與加熱膜集成的熱管理系統，解決了直冷系統的巨量標定問題及加熱膜的干燒問題，比傳統液冷系統有以下優(yōu)勢：a）直冷系統結構單一，控制策略簡單；b）直冷系統更低冷卻溫度，提高散熱能力；c）直冷系統的響應速度更快，效率更高，d）制冷劑無毒不可燃，泄露無安全風險；e）加熱系統更加節(jié)能；f）整車熱管理系統成本更低。3）大量采用激光焊接實現模組內部的電連接及結構連接，降低設計成本，提高效率和模組成組率。4）熱固性電阻點焊膠替代傳統電阻點焊，實現了a）降低焊點周圍的應力集中，提高結構疲勞性能；b）提高電池系統固有頻率；c）膠具有高剪切強度、良好的耐老化性；d）提高整體密封性能；f）低成本、點膠工藝簡潔、熱固過程無需增加特殊工藝。5）導熱結構膠在模組中電芯側邊、極耳與殼體、支架與殼體之間應用，實現固定和導熱功能，等等。

公司的介紹，公司總部在天津，2009年成立的，股東為上海復星、江蘇悅達和核心員工等。產品專注動力軟包電池，涵蓋從單體電池、BMS、模組和電池系統。2019年，產能達到6.5 GWh，目前有三個基地：天津、江蘇鹽城、浙江嘉興。后期的產能規(guī)劃，在2023年具備40 GWh產能。

下面為總結：
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電池系統發(fā)展趨勢為大模組化、部件多功能化、模塊化、整車與電池系統高集成、滿足獨立電動化平臺化要求等；

高集成電池系統的目標為少零部件化、輕量化、安全可靠和低成本化，且有相應的開發(fā)流程；
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公司所應用的電池系統能量密度達到176Wh/kg，主要零部件實現高集成；

高集成電池系統的發(fā)展方向為大模組化、高集成熱管理系統、輕量化與可靠的連接技術突破。

謝謝！