光靠电池还不够!中国电动车弯道超车要整体推进

李浩晨

【第一电动网】(特约作者 李浩晨)关于中国电动汽车弯道超车路径是依靠电池还是BMS的争论最近不绝于耳。

有文章认为再不重视动力电池研究,就别提中国电动汽车弯道超车了。写出的看法是“因为没有高性能的电池,BMS再先进也无用,并且电动汽车可采用多种电池、多种储能系统,各种系统不同,需要不同的BMS,不可能一种BMS包打天下。目前影响电动汽车的安全性、续航里程、充电速度以及制造成本的关键因素都是电池,电池才是电动汽车的瓶颈!”,可惜的是后面重点介绍了几种电池技术而没有深挖为什么要重视动力电池研究。也有文章认为中国电动汽车要弯道超车,BMS必须攻克。给出的理由是“观察现在的BMS,难说哪家的产品已经驯服了锂电池组,包括特斯拉(表现稍好,但是繁复的接线和高成本的工艺都应该还有优化的空间)。可以说,在BMS面前,中国企业和国外企业是站在同一起跑线上。尤其是中国,有着电动汽车的最大市场,这是一个天然的优势。得BMS者得先机,BMS成熟之日,就是电动汽车市场疾驰之时。”在同一文章里还写到“电池基本上是材料科学,属于基础研究领域,中国企业在这方面优势不大,而且从实验室到商业化路途漫长,颠覆式的创新无法期待”。那么作者是不是同意如果电池核心技术不掌握在自身手里,中国的电动汽车就无法超车,岂不类似当年的发动机受制于人。(相关文章:《中国电动汽车要弯道超车 BMS必须攻克》《再不重视动力电池研究,就别提中国电动汽车弯道超车了》到底靠电池还是靠BMS?再论中国电动汽车弯道超车路径)

尽管这两年国内新能源汽车在高速发展,带动了国内动力电池的发展,也由此出现了动力电池市场供不应求的现象。但由于中国的动力电池技术与国外先进水平之间存在的差距,这导致中国的动力电池市场依旧是外商的天下。拿LG化学来说,通用汽车、雷诺、福特、现代等都是其全球市场上动力电池的客户。今年LG化学更是拿下了为长安汽车独家供应动力电池的订单,长安汽车2016年以后量产的插电式混合动力汽车(PHEV)的动力电池都将由其供应。LG化学在中国的客户不仅仅只有长安,还包括东风、长城这样的企业。有企业负责人曾经说过“不是我们不愿意选择国产电池,而是生产的企业虽多,但真正具备整车匹配能力的并不多。在集成能力、生产一致性和安全性上。”

跟动力电池技术强国相比较,中国的优势体现在大规模制造能力上,依旧跟其他很多制造业一样,大而不强。短板主要体现在制造一致性、成组后安全性和寿命、高能量和高功率兼容等方面。例如日本电池的平均能量密度要高出中国平均水平30% -40%,在搅拌制浆机、喷涂涂敷机、冷热碾压机动力锂电池生产专用设备方面至少领先我国5年。有业内人士说过虽然国内企业通过引进消化吸收实现了大部分单机设备国产化,但单机生产能力和制造精度上与日本设备还有较大差距,尚无国产全自动电芯装配线。有好几家企业的负责人都表达过类似自身动力电池核心技术是不缺失的,只是在工艺上有一定差距的意思。

事实是在技术路线上也没能形成自己的方向。目前我国车用动力电池大部分走磷酸铁锂路线,但整体技术水平落后于国外。在磷酸铁锂这块就不得不涉及到一个知识产权问题,磷酸铁锂的正极材料专利归属于美国德州大学Goodenough团队。2009年日本的NTT公司就曾在解决该专利纠纷时付出巨大代价,随后像日企的三井造船、住友大阪水泥美国的A123以及台湾的立凯、尚志等公司都为此支付过巨额的经费用以加入Sud Chemie为首的专利联盟。这成为了国内磷酸铁锂相关制造企业难以逃避的问题。

为解决动力电池在车辆使用过程中的一致性问题,确保车辆整体的安全性、稳定性等,动力电池组必须受到高效地管理控制。电池管理系统,即BMS,必不可少。BMS是管理动力电池的核心技术,但与国外多采用的主动均衡方式相比较,国内大部分厂家提供的BMS均采用被动均衡方式。为什么不采用主动均衡呢,可能一是成本,二是技术达不到。在产品技术能力方面与国外的差距会导致难以满足未来新能源汽车发展的实际应用需求。大部分人都认为特斯拉厉害之处就在BMS,包括我也承认。但却忽视了为什么特斯拉的电池会选择松下的18650,因为18650的一致性和安全性达到了非常高的水准。因为电池组的整体性能还是取决于单体电池,不是BMS做到足够厉害就能解决单体电池的本身性质。而目前BMS的一部分功能是为了弥补电芯的性能短板。用没有核心算法技术的BMS去协调管理电池,电池的使用效率将会大打折扣。

还有在电动汽车的三控里,电机和电控技术的差距与国外相比也是很大。电机在能效执行标准、技术开发能力以及工艺水平方面都存在不少问题。而电控系统,几乎都没有自主开发。电动汽车的基础还是来源自传统汽车,尽管没有了发动机,但电机电控的差距,原来是差多少,现在也还是差多少。这些问题并不能短期解决,其实电动车的技术发展并不是站在同一个起跑线上。

其他相关的技术和零部件的发展都是建立在动力电池的基础上,是为了发挥动力电池最大效率。电动汽车是一个整体,电池、电机、电控的三位一体,使得任何一个部分都要拥有最优技术,任何一方面出现短板都会使得电动汽车的发展陷入不平衡。在《中国制造2025技术发展路线》里就提出要重点推进电机、电池、逆变器等关键核心零部件自主化,满足新能源汽车产业的发展需求。包括整车集成技术:突破融合多信息、以能量管理为核心的整车智能控制技术、高集成度的动力系统电动化等技术难题。电驱动系统技术:突破电机与传动装置、逆变器集成,高集成电驱动系统专用变速器等技术难题。以及能量存储系统技术:突破宽温度、长寿命、全固态电池,低成本、高集成化电池管理等技术难题。

其实我们的新能源汽车能走多远,取决于各种技术的综合发展水平,但最终取决于电池,谁掌握了动力电池的核心技术,谁就掌握了新能源汽车的发展未来。

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