2019新能源汽車年度熱點(diǎn)技術(shù)

李文慧

科技中誕生的每一次神跡，都是改變這個(gè)世界的推動(dòng)力，在新能源汽車界更是如此。

2019年的新能源汽車界，成本、續(xù)航里程、電池能量密度、安全等領(lǐng)域的眾多技術(shù)難點(diǎn)依舊亟待解決，然而同時(shí)，通過科研工作者的不懈努力，一些科技瓶頸也正在突破。

在2019年的歲尾，讓我們盤點(diǎn)一下今年新能源汽車界的那些了不得的“黑科技”。

CTP電池包

在德國法蘭克福國際車展上，寧德時(shí)代推出了全新的CTP（Cell To Pack）高集成動(dòng)力電池開發(fā)平臺(tái)，即將電芯直接集成到電池包。

當(dāng)前，國內(nèi)外電池企業(yè)和車企的電池包基本上都采用從單體——模組——電池包的成組方式，通過多層級(jí)的成組方式保障電池安全，但會(huì)犧牲電池包的空間利率和能量密度。

寧德時(shí)代推出的CTP電池包，由于省去了電池模組組裝環(huán)節(jié)，較傳統(tǒng)電池包而言，體積利用率提高了15%-20%，零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升了50%，投入應(yīng)用后將大幅降低動(dòng)力電池的制造成本。在能量密度上，傳統(tǒng)的電池包能量密度平均為140-150Wh/kg，而CTP電池包能量密度可達(dá)到200Wh/kg以上。

除寧德時(shí)代外，比亞迪也在開發(fā)這種無模組的電池包。今年6月，比亞迪在其中期業(yè)績交流會(huì)上透露，公司將于2020年5-6月推出全新一代磷酸鐵鋰電池，體積能量密度增加50%，壽命長達(dá)8年120萬公里，成本下降30%。搭載新電池，新車?yán)m(xù)航可達(dá)500-600km。據(jù)了解，比亞迪所說的新一代磷酸鐵鋰電池就是采用去模組的方式，從而提升體積比能量和降低成本，提升能量密度。

高比能快充鋰離子電池技術(shù)

該技術(shù)將石墨負(fù)極材料用于快充電池，運(yùn)用孔道優(yōu)化和“快離子環(huán)”技術(shù)，在石墨表面打造一圈高速通道，大大提高鋰離子在石墨負(fù)極的嵌入速度，可實(shí)現(xiàn)10～12min充電80%SOC，結(jié)合正負(fù)極極片的晶體取向和容量過量系數(shù)等參數(shù)調(diào)配，配套機(jī)械件、熱管理和快充BMS設(shè)計(jì)，使化學(xué)體系和電池設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)匹配，在實(shí)現(xiàn)快充的同時(shí)保持高能量和長壽命等特點(diǎn)。

據(jù)悉，該技術(shù)突破了石墨體系不能快速充電的技術(shù)瓶頸，在保持高能量密度、高安全性、長壽命等優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，可在15分鐘內(nèi)完成100%充電，確保電動(dòng)汽車300公里的續(xù)航里程。

固態(tài)鋰電池

固態(tài)鋰電池具有高能量密度、高安全性和長循環(huán)壽命的突出優(yōu)點(diǎn)。固態(tài)鋰電池的固態(tài)電解質(zhì)能與正極形成穩(wěn)定的界面，同時(shí)能夠阻擋鋰枝晶的穿刺，使得運(yùn)用高電壓的正極材料和高能量密度的鋰金屬負(fù)極成為可能。在提高安全性的同時(shí)提升鋰電池的能量密度，極大地提升了新能源汽車的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

高比功率車用燃料電池電堆

燃料電池電堆是燃料電池系統(tǒng)的核心部件，其比功率決定了車載發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和成本。高比功率的燃料電池電堆能在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高功率裝載，提升汽車動(dòng)力性能;同時(shí)在同樣功率輸出情況下，可以降低材料等硬件使用量，使電堆成本得到下降，從而加速燃料電池車商業(yè)化時(shí)代的到來。

電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)

電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)是一種利用電磁感應(yīng)原理，通過非接觸的方式為電動(dòng)汽車進(jìn)行充電的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用通常是在地面端與車載端各安裝兩個(gè)耦合線圈，利用兩線圈之間的磁場耦合實(shí)現(xiàn)能量從發(fā)射端到接收端的傳輸。電動(dòng)汽車的無線充電避免了車載充電機(jī)與地面端電源的直接電氣連接，具有易操作性、高安全性、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的特點(diǎn)。

分布式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

分布式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常采用多個(gè)輪轂/輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電動(dòng)汽車的一個(gè)集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有傳動(dòng)鏈短、動(dòng)力傳遞高效、結(jié)構(gòu)緊湊、底盤布置方便的優(yōu)點(diǎn)，為車輛模塊化、系列化開發(fā)和車內(nèi)空間設(shè)計(jì)營造了極大的發(fā)展空間，通過力矩分配和復(fù)合制動(dòng)等電控技術(shù)，可顯著提高車輛主動(dòng)安全性，改善汽車行駛性能和能源效率。

高功率密度碳化硅車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器技術(shù)

碳化硅器件具有高溫、高效和高頻特性，應(yīng)用到電機(jī)控制器上可提高其功率密度和效率，同時(shí)降低成本。技術(shù)關(guān)鍵是解決高溫SiC芯片載流子輸運(yùn)機(jī)理、SiC模塊封裝系統(tǒng)多應(yīng)力耦合機(jī)制、電磁干擾產(chǎn)生與傳播機(jī)理三大科學(xué)問題，此外需要突破SiC芯片電流輸運(yùn)增強(qiáng)、SiC平面型雙面冷卻封裝、控制器集成方法等關(guān)鍵技術(shù)。

三維編織碳纖維復(fù)合材料汽車輕量化技術(shù)

三維編織CFRP零部件成型是一種可從纖維直接制造纖維預(yù)制件的編織方法。與傳統(tǒng)二維編織布鋪層形成層合纖維預(yù)制件的方法相比，三維編織技術(shù)減少了裁切、鋪放、預(yù)成型等工序，大幅降低了工藝環(huán)節(jié)及相應(yīng)的工藝成本。該技術(shù)應(yīng)用將在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車身部件加工和整車制造等方面產(chǎn)生重大影響。