在今年電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)動(dòng)力的電池論壇上，大家都在熱烈地討論如何達(dá)到那些宏偉的車(chē)用動(dòng)力鋰電池目標(biāo)：比如車(chē)的配電量要在80千瓦時(shí)甚至100千瓦時(shí)，續(xù)航里程為500公里，比如15分鐘充電行駛400公里，比如PACK每度電不超過(guò)800元，電芯做到600元等等。
一方面各鋰電廠家追隨主機(jī)廠，在高能量密度、快充、高安全性的道路上蒙眼狂奔。在補(bǔ)貼政策對(duì)能量密度和里程的刺激下，各種純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航從150公里、260公里、380公里，一路追高。另一方面，與此同時(shí)，在以低速電動(dòng)車(chē)為代表的經(jīng)濟(jì)性短途代步市場(chǎng)上，當(dāng)他們?cè)诋a(chǎn)品升級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)的雙重壓力下開(kāi)始升級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)找到合適的鋰電系統(tǒng)并不是一件容易的事情。
長(zhǎng)續(xù)駛里程、快充是電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展方向，但一定是500公里、600公里、700公里這樣往前走嗎？在低速行駛的城市工況下，如果每天上下班30公里，車(chē)上卻裝著一個(gè)300公里的電池包，這樣的配置使得系統(tǒng)能量效率低下，也并不經(jīng)濟(jì)。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，CATL的創(chuàng)始人曾毓群提出動(dòng)力電池市場(chǎng)化的途徑，即：針對(duì)細(xì)分市場(chǎng)的不同需求，推出不同的平臺(tái)產(chǎn)品——
特別路權(quán)型市場(chǎng)：比如北京、上海限行限購(gòu)下的BEV市場(chǎng)，用戶期待能完全替代燃油車(chē)，要求長(zhǎng)續(xù)航、需要快充等。
經(jīng)濟(jì)性市場(chǎng)：滿足日常短途代步，要求低價(jià)和基礎(chǔ)安全性能。
運(yùn)營(yíng)型市場(chǎng)：高度可靠性的電池、高循環(huán)壽命，高性價(jià)比，不需要快充。
性能型市場(chǎng)：騷包型，追求極致產(chǎn)品，比如特斯拉，EP9超跑等。
在國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求下，低速電動(dòng)車(chē)的鋰電化進(jìn)程突然加速。這是一個(gè)目前產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)新能源汽車(chē)，且有很大潛力待發(fā)掘的市場(chǎng)，那么目前的鋰電廠家應(yīng)該怎樣更好地和低速電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)品特性結(jié)合起來(lái)，切入這一塊市場(chǎng)呢？
本文將以一款行業(yè)典型的330車(chē)型產(chǎn)品為例子，進(jìn)行分析。
某330車(chē)型，整備質(zhì)量849kg，裝備6塊12v100AH免維護(hù)鉛酸電池，電機(jī)功率5kw。采用免維護(hù)鉛酸電池，比能量約34wh/kg，成本約580元/度。
1.能量密度選擇
鉛酸版：電池重量約210kg，占整車(chē)重量比例為25%。
根據(jù)2017年補(bǔ)貼政策中電池能量密度的具體要求：純電動(dòng)乘用車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于90Wh/kg，對(duì)高于120Wh/kg的按1.1倍給予補(bǔ)貼。
在磷酸鐵鋰方面，目前市場(chǎng)上大部分的電池系統(tǒng)能量密度水平在70wh/kg-80wh/kg左右，90wh/kg企業(yè)容易達(dá)標(biāo)，120wh/kg要努力。在三元鋰電池方面，90wh/kg已經(jīng)超過(guò)，做到120wh/kg的企業(yè)不多。
能量密度高一級(jí)，電池的安全性保證難度也隨之提高。低速車(chē)既沒(méi)有補(bǔ)貼，又不追求過(guò)高里程，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)型的重量規(guī)定800kg也比較容易達(dá)到， 80-90wh/kg的能量密度足夠。成本>能量密度。
鋰電版：電池系統(tǒng)重量約80kg，占整車(chē)重量比例為11%。
2.充電特性
低速電動(dòng)車(chē)當(dāng)前主要客戶群體的充電特性：
一、普遍接受慢充，鉛酸電池的充電時(shí)間約8-10小時(shí)；
二、沒(méi)有充電樁，采用家用220v系統(tǒng)充電；
三、大部分客戶白天使用，夜晚充電。
高速車(chē)要求的快充，需要提升功率性能，在電池整體的各個(gè)環(huán)節(jié)中都需要下功夫，包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。大電流充電會(huì)導(dǎo)致焦耳發(fā)熱效應(yīng)加劇(Q=I2Rt)，并帶來(lái)電池內(nèi)的材料副反應(yīng)分解、產(chǎn)氣等一系列問(wèn)題，危險(xiǎn)系數(shù)驟然增加。
對(duì)于低速電動(dòng)車(chē)的鋰電系統(tǒng)，基本不考慮快充，0.5C充電，3-5小時(shí)，足夠滿足客戶需求。成本>能量密度。
3.電壓選擇
根據(jù)《GB-T18384.3-2001電動(dòng)汽車(chē)安全要求 第3部分：人員觸電防護(hù)》規(guī)定：工作電壓低于60V，屬于A級(jí)電壓的電路，不要求提供觸電防護(hù)。
現(xiàn)有低速電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品工作電壓主要有48V、60V、72V幾種，將電壓控制在60v以下，相對(duì)于高速車(chē)，可以節(jié)省高壓系統(tǒng)的成本。
4.放電性能
該330車(chē)型，瞬間最大電流300A，正常行駛過(guò)程中，電流約60-90A。選取一種市場(chǎng)常見(jiàn)的18650電芯，規(guī)格型號(hào)如下：
將動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置為60v 120AH，即電芯先并聯(lián)60個(gè)，再串聯(lián)16組?？梢钥闯龀掷m(xù)放電電流和最大瞬間放電電流都滿足要求。根據(jù)低速電動(dòng)車(chē)的參數(shù)特性，可優(yōu)先考慮成本，選擇普通電芯性能。
5.溫度管理
低速電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)具有明顯的地域特性，山東河南約占60%左右的銷(xiāo)量。
山東全省年平均氣溫在13℃左右。1月全省氣溫最低的區(qū)域，一般在-3℃左右；其它地區(qū)多數(shù)都在-2.0～-1.0℃。河南全省多年平均氣溫12.8～15.5 ℃，全省冬季寒冷，最冷月(1月)平均氣溫在0℃左右。對(duì)電池低溫性能要求相對(duì)較低。
低速電動(dòng)車(chē)來(lái)講：
成本>低溫性能提升
成本>系統(tǒng)發(fā)熱管理
6.循環(huán)壽命
循環(huán)壽命越長(zhǎng)越好嗎？需要根據(jù)產(chǎn)品特性，綜合設(shè)定，滿足所需為最佳：
低速電動(dòng)車(chē)消費(fèi)者，除開(kāi)一部分出租車(chē)?yán)?、送貨的，占最大比例的是日常出行代步。根?jù)第一電動(dòng)網(wǎng)發(fā)布信息，消費(fèi)者一個(gè)月的行駛里程，小于1000公里的占90.8%。通過(guò)這張圖可以看到月行駛里程在300公里左右的人會(huì)比較多。在1000公里以上的非常少，2000公里以上的幾乎沒(méi)有。而市場(chǎng)主流產(chǎn)品的續(xù)航里程在80-120km之間，也印證了這一統(tǒng)計(jì)。
根據(jù)上圖數(shù)據(jù)，每月1000km，每天35km，每年12000km。充電一次續(xù)航100km，平均每2天充一次電，即一年180次循環(huán)。汽車(chē)市場(chǎng)上，國(guó)人的平均換車(chē)周期為5年，按照5年的周期，即行駛總里程約6萬(wàn)公里。
如果要保證電池系統(tǒng)使用5年，則需要的循環(huán)次數(shù)是900次。鉛酸電池300-500次的循環(huán)，最少要更換一次。目前市場(chǎng)上，普通鋰電系統(tǒng)理論循環(huán)次數(shù)為1500，成組后實(shí)際的循環(huán)次數(shù)在500-700次之間，那么要保證全生命周期的經(jīng)濟(jì)性，就需要踮腳跳一下，達(dá)到900次的設(shè)定。
7.成本設(shè)定
該330產(chǎn)品，鉛酸電池價(jià)格約4200元，占整車(chē)成本比重約19%。如果按照5年周期換兩組核算，則鋰電系統(tǒng)的價(jià)格為8400元左右，即1200元/度，則可以均衡。
目前的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)價(jià)格信息：LG化學(xué)動(dòng)力電池事業(yè)部首席執(zhí)行官Prabhakar Patil透露，“大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)的電池成本約在400美元/kWh，特斯拉是240美元/ KWh)”，按照ASEC和松下給出的公開(kāi)信息，大多數(shù)都在350-400美元/ KWh，即2380元/度。
各國(guó)預(yù)計(jì)的成本下降趨勢(shì)：
國(guó)際能源署(IEA)、美國(guó)能源部等也預(yù)測(cè)2020年左右，電池成本將會(huì)在200美元/KWh以下。工信部2016發(fā)布的2025制造計(jì)劃，將電池成本定位在0.8元/Wh。如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)核算，則一組典型的低速鋰電系統(tǒng)約5760元，低于兩組同容量鉛酸價(jià)格，就具備了絕對(duì)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。
8.綜述
傳統(tǒng)高速純電動(dòng)乘用車(chē)，對(duì)能量密度、快充要求高，又是高溫+高電壓的系統(tǒng)，危險(xiǎn)系數(shù)高。因此電池系統(tǒng)都會(huì)包括：電池+冷卻/加熱組件+高壓組件+低壓組件+結(jié)構(gòu)件+電池管理系統(tǒng)等。
低速電動(dòng)車(chē)，如果采用60v以下系統(tǒng)，就可以大大簡(jiǎn)化為電池+低壓組件+結(jié)構(gòu)件+電池管理系統(tǒng)。而且只有16組串聯(lián)模塊，電池管理系統(tǒng)也可以有針對(duì)性的做簡(jiǎn)化。
低速電動(dòng)車(chē)的鋰電系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮因素,按照權(quán)重排列如下：
循環(huán)次數(shù)不小于900>成本低于1.2元/wh>基礎(chǔ)安全性>低溫性能>能量密度>充電時(shí)間。
低速電動(dòng)車(chē)純粹是市場(chǎng)化路徑的產(chǎn)品，沒(méi)有補(bǔ)貼，怎么和市場(chǎng)結(jié)合、保證經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力，是想要進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)的鋰電廠家必須要研究的。低速電動(dòng)車(chē)目前年產(chǎn)量約60萬(wàn)臺(tái)，如果明年按照正常的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)，按照每臺(tái)平均7度電來(lái)計(jì)算，合計(jì)700萬(wàn)kwh，約合100億左右的電池市場(chǎng)。如果能把上述因素做最好的平衡，一定能做好一個(gè)很大潛力的市場(chǎng)，同時(shí)對(duì)低速電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)的提升也有促進(jìn)作用。
目前為高速車(chē)配套的電池廠家，一方面由于思維的慣性和重視程度不夠，另一方面因?yàn)楹椭髁Ξa(chǎn)品的要求不一樣，在電池的材料、設(shè)備、工藝、技術(shù)路線、設(shè)計(jì)方法等方面，可能并不適合去做低速鋰電的配套。那么這個(gè)嶄新的市場(chǎng)，到底會(huì)由3C類(lèi)廠家升級(jí)進(jìn)來(lái)、還是由高速動(dòng)力電池企業(yè)重新定義降維，最終還看誰(shuí)能更快的去適應(yīng)市場(chǎng)，誰(shuí)能更準(zhǔn)確的和低速車(chē)的特性緊密貼合。
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