博客

232021年XNUMX月

4年第2020季度,现代 回顾 全球约有82,000辆电动汽车因电池着火的风险而花费了近XNUMX亿美元。 通用汽车也 回顾 69,000辆螺栓电动车,应对电池着火的风险。 宝马也是 回顾 将近27,000辆插电式混合动力电动汽车,用于电池中潜在的火灾隐患。 然后有无数传闻说特斯拉汽车在道路上或某人的车库中着火。 这不是一幅漂亮的图画。

随着电动汽车在道路上的日益普及,锂离子电池的安全性已成为驾驶员,汽车制造商,电池制造商,保险公司,消防员和政府监管机构的头等大事。 然而,关于提高电池安全性尚无共识。 时钟为将来可能发生的灾难而滴答作响。

驾驶员正在等待汽车制造商交付安全的车辆。 汽车制造商在很大程度上依赖电池制造商的安全性。 电池制造商认为他们的电池是安全的,直到不安全为止。 消防员宁愿看不到电瓶起火,也比传统的起火更难控制。 保险公司正在努力应对电动汽车承保政策的经济性。 政府机构正在全球范围内实施安全法规。 例如,中国的新2021 电池安全标准 旨在控制车辆起火时间,使驾驶员有5分钟的时间撤离电动汽车。 但是,如果电动汽车停在您自己的车库中怎么办? 这个新标准将如何保护您的房屋免遭烧毁?

联合国欧洲经济委员会(UNECE)寻求根据其全球技术法规第20号(GTR 20) 倡议。 尚有许多工作要做-但很明显,安全法规将在这十年中出现。

需要明确的是,电池着火的情况很少见,发生率远低于0.1%! 但这不应该令人感到安慰,因为这些罕见的事件可能会带来灾难性和创伤性后果。 产品/技术的成熟,产品在整个供应链中的集中精力,减少事故发生的投资以及必要的法规,都带来了安全性。 随着电动汽车行业的发展,它主要投资于扩大其制造能力和产品发布的速度……但是现在是时候将安全性放在全球头等大事了。

锂离子电池可能因多种原因着火。 导致故障的一个常见原因是,在电池单元本身或包含100或1,000s的单个电池的电池组中存在微小缺陷。 这些缺陷在制造过程中通常很难滤除或不经济地滤除。 它们仍然很潜伏,可能导致数月甚至数年的潜在灾难。

在更基本的水平上,这些微小的缺陷(例如,阳极层中的制造缺陷或隔板中的机械变形)在某些操作条件(例如,低温)下会变成锂离子积聚的位置形成金属锂树枝状晶体。 随着时间的流逝,这些树枝状晶体会在电池中生长,直到它们在两个电极之间产生电短路,从而导致起火。 随时都可能发生着火时刻:在充电过程中,驾驶过程中或刚停下车辆时。

电池故障使得很难将责任归咎于供应链中的任何一个实体。 缺陷本身可能是电池制造商或电池组组件的责任。 但是仅此缺陷还不足以引起火灾。 车辆制造商,电池管理系统的选择以及驾驶员的行为都可能导致灾难性故障。

任务是识别和排除这些罕见的潜在问题,不仅在车辆制造阶段,而且更重要的是在车辆的整个生命周期内。 换句话说,车辆本身需要具有智能性,以便连续对其包中的所有电池进行自我诊断,并预测电池可能包含有缺陷的电池的可能性……此时,可以将车辆放入进行仔细检查和预防性维护。

这种智能正处于电池管理系统(BMS)领域。 这些新的BMS必须能够监视电池组中每个电池的完整性,向驾驶员发出潜在的未来危险警报,并提前进行干预以减轻潜在的火灾隐患。 如果您想知道这种情报是否存在,答案是肯定的!

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022021年XNUMX月

在市值超过700亿美元的情况下, 特斯拉 在所有汽车制造商中享有独特的财务状况,以扩大其在电动汽车和基础设施方面的投资。 特殊目的收购公司(SPAC)已采取 菲斯克, 洛兹敦汽车,尼古拉(Nikola),普罗特拉(Proterra)与许多其他电动汽车公司一起传闻即将推出。 

这些纯电动汽车制造商正利用其获得资本的机会以最快的速度扩展其市场份额-他们受到运营和供应链挑战的限制,而不是获得资本的限制。 投资者继续称赞特斯拉的扩张战略和步伐,但华尔街仍然不愿将类似的热情扩大到现有的汽车制造商,例如通用汽车和 大众 他们已经宣布了雄心勃勃的电动汽车计划。 结果是加速提供性能,价格承受能力和选择范围更广的电动汽车的竞赛。 我们正处于对汽车行业的严重破坏之中。

整个供应链都感受到了适应电气化的压力。 特别是传统的现有系统供应商(1级)和组件供应商(第2层)正在为新的现实做好准备。 电动车辆比内燃机(ICE)车辆包含更少的零部件,并且相对容易组装。 因此,在未来十年中,随着电动汽车(EV)的销售占主导地位,汽车供应链将发生重大变化。 市场预测表明,电动汽车的采用正在加速,它们也显示出ICE汽车的销量迅速下降,这给汽车供应链带来了进一步的压力。 期望在这个十年中,汽车生态系统中的几家公司可能不再以独立实体的形式存在。


电池本身仍然是电动汽车中最昂贵的物品。 电池包括称为电池的单个储能元件,这些储能元件组装成一个电池组。 少数电池制造商主导着电池的生产:LG能源解决方案(LG Chem的前身),三星SDI,cATL,SK Innovation,松下,比亚迪是最著名的名字。 大多数电池制造商还提供电池组组件,尽管一些汽车制造商(即特斯拉和德国汽车制造商)更喜欢自己制造电池组。 这表明了供应链中的第一个紧张局势:汽车制造商应该允许电池制造商也制造电池组吗? 汽车制造商之间存在分歧。 

但是,电动汽车还需要大量的电子和电气系统,这使其成为供应链上非常有吸引力的市场。 这些包括电机,变速器,逆变器,直流转换器,车载充电器,热管理系统,以及自然的电池管理系统(BMS)。 从历史上看,体积足够小,以至于汽车制造商可以在内部控制或制造许多这样的系统。 例如,特斯拉(Tesla),通用汽车(GM),大众(VW)控制或制造其电动机和传动系统。 传统的全球第1层系统供应商大多坐在一边。 

从历史上看,电动汽车制造商认识到BMS对车辆性能和安全性的重要性,导致他们将BMS的大部分保留在内部。 但是历史上交易量很小; 竞争实际上是有限的; 软件和系统智能是基本的。 一些汽车制造商将硬件委托给了他们的供应商(例如, 海拉 为梅赛德斯制造了BMS硬件,而LG为通用汽车制造了BMS),但仍控制了该软件。 传统汽车供应链再一次处于副业地位。

我们现在看到有证据表明供应链正在迅速变化。 随着电动汽车采用速度的加快,汽车制造商开始向其传统供应链寻求帮助。 通用汽车是第一个将其BMS设计和制造外包给 伟世通。 越来越多的一级供应商对建立更多的电力传动系统表现出了浓厚的兴趣。 随着汽车制造商和Tier-1供应商断言他们在制造电动汽车中的作用,预计未来几年还会有更多的破坏。

创新的快速步伐进一步推动了颠覆性发展。 在授予伟世通BMS大奖时,通用汽车看到了 创新的无线BMS解决方案 通过消除线束的某些部分,可以减轻电池的重量。 不断提高的车辆规格非常重视BMS的创新:更长的续航里程(400英里以上),非常快速的充电(20分钟或更短时间),长期保修(200,000英里以上)只是这一新领域的例子。 诸如电动出租车之类的机队运营商正在要求大胆的电池目标,例如,延长保修期达到500,000英里,从而将标准进一步提高。

然后是电池安全! 2020年秋天,现代 回顾 82,000辆Kona电动汽车面临电池着火的危险。 现代将花费近十亿美元来更换这些车辆中的电池。 LG化学提供了电池。 现代内部一级供应商现代摩比斯提供了BMS。 LG化学归咎于BMS。 现代指责LG化学。 电动汽车的电池安全性现在已成为头条新闻,而BMS则是安全故事的中心。 这是最好的破坏!

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042020年XNUMX月

对于电动汽车,人们已经了解到电池是汽车实用性的基本组成部分。 然而,人们还错误地期望电池能够提供驾驶员对电动汽车的所有期望。 通常被低估的是 电池管理系统 (BMS)来提供关键的性能和安全性,尤其是扩大行驶里程, 快速充电,长期保修和最大的努力 安全性。 我将在一系列博客中更详细地探讨这个主题。 

在第一部分中,让我们定义什么是电池管理以及它的用途。 BMS历史上包括电子设备(硬件),用于测量电压,电流和温度,保护电池免受电流或电压尖峰的影响,并在不同电池之间平均分配电荷(称为电池平衡)。 有一个软件的基本层,可以计算电池中存储的电量。

通常,这些是与锂离子电池化学操作有关的智能很少的电气系统。 这种基本BMS系统的供应商很多,从较小的公司到现有的汽车Tier-1和Tier-2供应商,以及一些电池制造商。 道路上的大多数电动汽车,无论您是否拥有 特斯拉日产 ,宝马i3,配备了这些基本BMS之一。

未来的电动汽车对性能的要求远远超过目前BMS提供的性能。 特别:

  1. 快速充电: 新型电动汽车必须能够在20分钟内为电池充满电而不会使电池退化。 严格来说,这是更智能的BMS的角色。 如果您尝试 快速充电 如果您今天在直流快速充电站使用电动汽车,则可能不会超过35分钟。 如果您尝试连续多次直流快速充电,车辆制造商也会节流您的充电,以保持电池的健康。 一个智能的BMS应该能够解除这种限制!
  1. 最大行驶距离: 汽车制造商 减少可用费用 从电池(以及行驶范围)出发,以保证电池的使用寿命。 这是可用充电容量,快速充电和电池寿命(因此有保证)之间的关键权衡之一。 同样,这是更智能的BMS的角色。
  1. 延长电池保修: 电动汽车传统上 提供100,000英里的保修。 但是,如果您仔细观察,精美的印记可确保在70英里后仍保留原始行驶里程的100,000%。 因此,如果您的电动车的额定行驶里程为300英里,则只有在210英里后行驶里程降至100,000英里以下时,保修才适用。 不好! 是的,您猜对了,它是BMS功能。

快速充电,最大行驶里程和电池保修构成了权衡的三角形。 电动汽车制造商必须平衡这三个相互矛盾的参数。 如果增加更快的充电速度,则必须牺牲保修或行驶范围……反之亦然。 这种mol鼠的游戏使当今的电动汽车达不到市场的预期。 下一代电动汽车必须包括能够突破此限制的智能BMS。 该技术存在。

智能BMS实时诊断电池,及时评估可能的降级机制和电池的健康状况,然后动态地进行必要的调整以优化电池的运行。 是“计算”遇上“化学”。 

在第2部分中,我将介绍供应链的不断变化的格局。

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122020年XNUMX月

电动汽车的大众普及有三个因素:

  • 消除距离焦虑的练习场;
  • 适用于负担得起的车辆的低成本电池;
  • 快速充电的可用性。

共同点是电池的 能量密度:是可充电电池每单位体积(或每单位重量)可以存储的电能量。 能量以千瓦时为单位测量。 因此,能量密度以Wh /升(Wh / l)或Wh / kg(Wh / kg)为单位。 如今,锂离子电池的最新能量密度数据接近700 Wh / l和300 Wh / kg。

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022020年XNUMX月

特斯拉的市值今天达到225亿美元,超过任何其他汽车制造商的市值,突显了锂离子电池对我们经济的重要性。

电池是电动汽车,固定式储能器和许多消费类设备的产品区分点。 每个类别都在推动电池的规格-它们都具有相似的主题:更大的充电容量,更快的充电速度,更长的电池寿命,更轻的重量,更少的成本以及绝对的安全性!

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