萬向一二三石先興：萬向一二三動(dòng)力電池產(chǎn)品開發(fā)與布局
圖為萬向一二三石先興在CBIS2018“鋰想”峰會(huì)上發(fā)表主題演講
戳此進(jìn)入峰會(huì)官方專題，了解更多會(huì)議信息：“鋰想”2018第三屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)(CBIS2018)
2018年11月8日，以“新時(shí)代·破而立：前行中的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折之路”為主題的“鋰想”2018第三屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)(CBIS2018)在北京興基伯爾曼飯店開幕。萬向一二三股份公司企業(yè)戰(zhàn)略管理部產(chǎn)品管理高級經(jīng)理石先興在峰會(huì)上發(fā)表主題演講，以下為主題演講內(nèi)容。
萬向一二三石先興：
尊敬的吳院士，尊敬的各位來賓，大家早上好！非常感謝張女士的邀請，由我來給大家介紹一下萬向在48伏電源開發(fā)的情況。報(bào)告分三個(gè)部分，首先是我們企業(yè)簡要的介紹，第二部分是我們48伏目前開發(fā)的產(chǎn)品介紹，以及下一代產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)儲(chǔ)備情況。
首先是企業(yè)的介紹，萬向1999年開始開發(fā)電池，2013年收購美國A123，美國A123是高功率電池的開發(fā)企業(yè)，目前萬向致力于動(dòng)力電池以及儲(chǔ)能系統(tǒng)用的電池開發(fā)，當(dāng)前我們保持一個(gè)全球的布局，員工總?cè)藬?shù)超過兩千余人，A123在美國密歇根，在杭州有基地，在歐洲斯圖加特有面向歐洲客戶的售后以及市場的拓展點(diǎn)，最后在捷克有一個(gè)面向東歐客戶的模組和系統(tǒng)的制造基地。這邊是我們波士頓在研發(fā)中心的一個(gè)情況，A123在鼎盛時(shí)期有差不多100余人，當(dāng)前我們這個(gè)地方的員工總?cè)藬?shù)超過200人，其中有超過100名美國本土的工程師和專家。實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前有三層的一個(gè)樓房，總共有九千平米世界級的領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室，有機(jī)會(huì)歡迎大家去交流。
此外，我們非常注重跟美國的一些頂級的科研院所以及公司保持密切的技術(shù)開發(fā)的合作，這是電池開發(fā)的方向，分為兩個(gè)方向，第一是A123的重點(diǎn)，圍繞自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)我們稱為超級納米磷酸鐵鋰來開發(fā)，它的應(yīng)用包括像混合動(dòng)力電池，包括48伏以及12伏的鋰離子電池的啟停系統(tǒng)。此外，高比能采用了三元體系，它的應(yīng)用包括EV和PHEV，我們之所以采用兩個(gè)方向，是滿足不同全球的主機(jī)廠包括傳統(tǒng)主機(jī)廠和新能源主機(jī)廠不同層次的產(chǎn)品需求和服務(wù)。
我們知道在國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》提出，2020年當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗降至5升百公里，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)銷量超過五百萬輛，電動(dòng)汽車全面替代傳統(tǒng)汽車不是太現(xiàn)實(shí)的，我們比較務(wù)實(shí)的做法還是采用多元化的產(chǎn)品組合，比如發(fā)展混合動(dòng)力以及微混系統(tǒng)，跟新能源汽車一道組成多元化的產(chǎn)品組合，比較接近于市場真實(shí)的需求和用戶的需求。
其中48伏的系統(tǒng)，我們認(rèn)為是一個(gè)比較理想的產(chǎn)品。它連接起發(fā)動(dòng)機(jī)的助力，跟純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)之間的橋梁，尤其第一代48伏系統(tǒng)可以顯著油耗降低，以及二氧化碳排放的降低，另外第二代48伏有更高的能量和更高的輸出功率，它能夠支持更大的附加載荷以及驅(qū)動(dòng)的功能。萬向一二三我們采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米磷酸鐵鋰的技術(shù)，當(dāng)前這個(gè)技術(shù)是全球領(lǐng)先的。當(dāng)前與第一代48伏系統(tǒng)與國內(nèi)外中國和歐美有超過12家主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)，有三家開始批量供貨。我們可以在當(dāng)前截至到18年底，我們市場占有率48伏應(yīng)該是全球第一。
當(dāng)然法規(guī)我們認(rèn)為是推動(dòng)48伏應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素。特別是我們中國政府在補(bǔ)貼退坡之后，提出了燃油消耗值關(guān)鍵的指標(biāo)。第一代48伏系統(tǒng)在中國市場仍然在未來幾年之內(nèi)是一個(gè)主流的產(chǎn)品。當(dāng)然現(xiàn)在隨著我們新技術(shù)的開發(fā)，有部分主機(jī)廠提出了下一代48伏系統(tǒng)的需求。我們相對應(yīng)的有一個(gè)表，有一個(gè)預(yù)測值，在2021年前后中國市場第二代48伏系統(tǒng)逐漸配套。值得一提的是我們吉利汽車，吉利在自主品牌當(dāng)中，研發(fā)技術(shù)方面做的很好，他用A123 48伏電源，裝在了博瑞GE上，進(jìn)行了博瑞GE MHEV京滬極限之旅，一箱油挑戰(zhàn)1200公里，挑戰(zhàn)成功。通過搭載第一代48伏系統(tǒng)，實(shí)測節(jié)油率達(dá)到14.8%，是相當(dāng)了不起的進(jìn)展。48伏之前在歐美主機(jī)廠比較領(lǐng)先，國內(nèi)第一款把它用到B級車的，像歐美是在歐洲在豪華車應(yīng)用，吉利的確是在市場上是一個(gè)先驅(qū)者，做的非常優(yōu)秀。
歐洲相對來說對環(huán)保的要求比中國更苛刻，2020年提出的碳排放要求每公里95克，我們對應(yīng)的是105克，比中國更激進(jìn)，右邊這張圖看到，針對48伏產(chǎn)品的開發(fā)，在2018年開始，48伏，確切的說2017年已經(jīng)有車在跑。面對更苛刻的油耗需求，在48伏第二代的系統(tǒng)，它的未來需求量顯然是更大的。這邊是不同的主機(jī)廠對應(yīng)的全球趨勢，我們有一個(gè)趨勢，電氣化時(shí)代，方向大家是不約而同提出來了。在這個(gè)背景下，一方面要發(fā)展新能源汽車，這是全世界各國的共識(shí)。同時(shí)針對市場實(shí)際的需求，我們認(rèn)為混合動(dòng)力應(yīng)該也是一個(gè)很重要的方向。在1月份的會(huì)上，全國政協(xié)副主席萬鋼提出電氣化也是一種節(jié)能的產(chǎn)品組合，市場應(yīng)該給予重點(diǎn)關(guān)注。
提到48伏的時(shí)候，很多人都很關(guān)心它的成本。很多人問我們，這個(gè)產(chǎn)品跟混合動(dòng)力系統(tǒng)比起來怎么樣？成本怎么樣？這邊縱坐標(biāo)是每套系統(tǒng)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)成本，橫坐標(biāo)是節(jié)油率。對于混合動(dòng)力系統(tǒng)，在最右上角那個(gè)指標(biāo)，它的實(shí)測節(jié)油率在30%，對應(yīng)的成本在2500美金，也就是說每節(jié)省1%的油耗，綜合成本是83美金。傳統(tǒng)的鉛酸電池、傳統(tǒng)的Start-stop鉛酸電池的節(jié)油率是3-5%，成本每節(jié)省1%的油耗在35美金，鉛酸電池的確有很大的成本優(yōu)勢，節(jié)油率比較低的緣故，限制了它的應(yīng)用。對應(yīng)我們今天講的重點(diǎn)48伏，48伏對應(yīng)的節(jié)油率，這是前兩年實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，我們當(dāng)時(shí)測的12%的節(jié)油率，節(jié)省1%的油耗是55美金，我們怎么兼顧油耗和成本，48伏和混合動(dòng)力HEV還是有很大的經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢。48伏具有混合HEV系統(tǒng)70%的功能，但是僅僅只需要30%的成本，從經(jīng)濟(jì)角度分析，48伏還是有很大的優(yōu)勢。
這邊是我們當(dāng)前城市的點(diǎn)，是不同的主機(jī)廠他們針對具體的項(xiàng)目和車型開發(fā)的需求功率值，綠色的點(diǎn)是當(dāng)前提供的萬向第一代6安時(shí)和8安時(shí)磷酸鐵鋰的電池解決方案。8安時(shí)可以達(dá)到主機(jī)廠的實(shí)際開發(fā)需要，我們第一代的技術(shù)主要是降低油耗，實(shí)測的節(jié)油率在12-15%。另外因?yàn)椴捎昧姿徼F鋰的技術(shù)，本身的安全以及它的功率密度以及它的循環(huán)壽命也是比較優(yōu)異。
這邊是不同的工況下模擬的能量回饋的效果，我們知道在不同的工況之下，可能會(huì)有一定的區(qū)別。比如像基于NEDC的用了30年的，另外比較新的像WLTP，不同的工況，普遍在15千瓦第一代48伏系統(tǒng)，15千瓦功率的時(shí)候，基本可以做到最大限度的能量回收的效果。我們認(rèn)為15千瓦是一個(gè)比較務(wù)實(shí)的，滿足絕大多數(shù)車企使用需求的一個(gè)功率。
這是我們第一代48伏系統(tǒng)產(chǎn)品的介紹，8安時(shí)的產(chǎn)品的功率放電10秒15千瓦，充電10秒16千瓦，達(dá)到了主機(jī)廠實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)需求。這款產(chǎn)品當(dāng)然也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，在2018年8月份獲得了北美具有風(fēng)向標(biāo)美譽(yù)的大獎(jiǎng)。第一代48伏電源基于CAN通訊，對網(wǎng)絡(luò)安全和基于ISO26262功能安全結(jié)合BSWMS，硬件、軟件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)、IP67的防水，基于AUTOSAR軟件架構(gòu)，達(dá)到了國家提出的OBDII相應(yīng)的各項(xiàng)測試標(biāo)準(zhǔn)。
此外，電源當(dāng)前已經(jīng)獲得了全球12家主機(jī)廠的定點(diǎn)，其中有三家已經(jīng)配套了，包括中國和歐洲的。這是我們下一代的48伏系統(tǒng)開發(fā)的情況，我們當(dāng)前這張圖上看到的，我們當(dāng)前的解決方案，6安時(shí)和8安時(shí)的產(chǎn)品，在下一代功率提到20-25千瓦，我們對應(yīng)的需要增加它的功率值。功率值的方案，它主要是滿足了更高的節(jié)油率需求，對應(yīng)更高的負(fù)載，包括啟停、能量回收、輔助功率的需求。此外支持插電的功能，18安時(shí)的產(chǎn)品，當(dāng)前已經(jīng)開始評測。這邊是我們不同的解決方案，市場上每家主機(jī)廠它的車型有乘用車，也有SUV，包括商用車，不同的車型有不同的需求，我們對應(yīng)它的功率值，我們提出不同的解決方案。基于我們自己的超級磷酸鐵鋰的專利基礎(chǔ)上，我們提出了不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。
提到48伏的時(shí)候，很多人可能會(huì)問一個(gè)問題，市場上提高功率的時(shí)候，鈦酸鋰行不行，三元行不行，為什么一定要磷酸鐵鋰？這里我們提到了，從PACK的體積、安全、壽命、功率和它的成本綜合的考量，我們綜合對比，比如存儲(chǔ)，鈦酸鋰的電壓偏低，要48伏的話需要19片電芯，三元需要12片電芯，磷酸鐵鋰只需要14片電芯，48伏關(guān)鍵是功率，三元材料本身它的材料很難做到納米級比較穩(wěn)定的使用，它的內(nèi)阻是更高，它帶來的直接問題它的發(fā)熱量更大。鈦酸鋰它的功率密度必須比鐵鋰稍微高一點(diǎn)。作為循環(huán)壽命角度來講，三元本身的內(nèi)阻偏大，它的功率并不是最優(yōu)的，對應(yīng)的成本相應(yīng)的增加。另外一個(gè)，A123和我們超級磷酸鐵鋰和鈦酸鋰比較極端的高溫和低溫的時(shí)候也有它的優(yōu)勢。最后就是安全，雖然48伏只有14片電芯，我們也是把它按照當(dāng)前國家高安全要求來對待的，相對來說，三元它的挑戰(zhàn)是比較大的。
關(guān)于下一代48伏不同的需求，我們也分析了主機(jī)廠它提出了產(chǎn)品的開發(fā)，比如第一個(gè)，基于整車它的安全策略，第二，它的冷卻。更高的功率輸出，用它的更高的發(fā)熱量，比如PACK架構(gòu)我們采用被動(dòng)冷卻，不需要加任何防護(hù)系統(tǒng)。更高功率的時(shí)候，需要更高的發(fā)熱量，需要液冷或者制冷劑的冷卻，甚至更高功率的時(shí)候，你得考慮這個(gè)器件的組合。關(guān)于48伏的啟動(dòng)機(jī)，比如很多人也在考慮是不是可以考慮替換12伏的鉛酸，可能這是一個(gè)方向。但是在當(dāng)前12伏的鉛酸電池的啟動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，我們認(rèn)為除非是經(jīng)過百萬臺(tái)甚至上千萬臺(tái)的實(shí)測應(yīng)用之后，才有可能替換12伏。至少在當(dāng)前我們還是保持一個(gè)相對比較謹(jǐn)慎的態(tài)度。
下一代48伏技術(shù)的難點(diǎn)給大家做一個(gè)分享，下一代可以考慮DC/DC的集成。剛才提到了，是不是可以加大替換12伏的驗(yàn)證。這一頁簡要介紹一下萬向的創(chuàng)新聚能城的計(jì)劃，剛才我一提到萬向的時(shí)候，這些年我們做了很多市場布局，包括技術(shù)的儲(chǔ)備。我們也非常關(guān)心市場的應(yīng)用開發(fā)，比如這里規(guī)劃了創(chuàng)新聚能城在杭州灣區(qū)，我們占地10平方公里，投資整個(gè)是2000億，三期，一期是圍繞著動(dòng)力電池，這邊動(dòng)力電池我們計(jì)劃產(chǎn)能是80GWh，對應(yīng)的總投資是600億人民幣。其中我們這邊計(jì)劃在江邊還有一塊地，計(jì)劃建一個(gè)國際動(dòng)力電池在杭州建一個(gè)創(chuàng)新中心，我們希望能夠吸引國內(nèi)外先進(jìn)的團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行聯(lián)合的技術(shù)合作，作出更好的產(chǎn)品，來服務(wù)下一代主機(jī)廠的需求。
最后是一個(gè)小結(jié)，我們完整的產(chǎn)品布局，高能量和高功率，一個(gè)核心的目的還是為了滿足主機(jī)廠不同產(chǎn)品的多元化需求。我們通過傳統(tǒng)的燃油車上的48伏系統(tǒng)開發(fā)自主的核心超級納米磷酸鐵鋰技術(shù)，我們得到一些啟發(fā)，高比能的電芯開發(fā)，我們特別強(qiáng)調(diào)高安全，怎么通過安全一個(gè)很核心的技術(shù)突破，來實(shí)現(xiàn)電池的可靠性。下一代48伏系統(tǒng)圍繞碳排放的目標(biāo)，也有很多的技術(shù)門檻。更關(guān)鍵的，你要提供多元化的產(chǎn)品方案，針對多元化的市場需求。我的報(bào)告主要就是這些，謝謝大家。
（根據(jù)嘉賓現(xiàn)場演講整理，未經(jīng)本人審閱）
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