自1947年推出Tama電動(dòng)車到最近展示的ZEVBladeGlider先進(jìn)電動(dòng)跑車概念原型，日產(chǎn)(Nissan)對電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)從未停歇。這家汽車制造商一直在不斷改良電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)解決方案，而電動(dòng)汽車技術(shù)的研發(fā)仍有很長一段路要走。

繼2010年推出世界上首款現(xiàn)代純電動(dòng)乘用車后，日產(chǎn)(Nissan)一直將自身定位為零排放汽車(ZEV)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。據(jù)了解，第二代聆風(fēng)(Leaf)將在今年9月上市。

目前，日產(chǎn)歐洲公司(NissanEurope)正帶領(lǐng)一個(gè)英國研究團(tuán)隊(duì)開展“高能量密度電池(HEDB)項(xiàng)目”(HighEnergyDensityBattery-HEDB)，聯(lián)手研發(fā)下一代高能量密度電池，為電動(dòng)車和混合電動(dòng)車提供高性能的多功能電池系統(tǒng)。目前，日產(chǎn)的電動(dòng)汽車電池組生產(chǎn)仍在英國的桑德蘭工廠進(jìn)行。

簡單來說，該研究團(tuán)隊(duì)將通過多項(xiàng)具體試點(diǎn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)電池產(chǎn)品的多樣化和工藝改進(jìn)。作為項(xiàng)目的核心成員之一，HyperdriveInnovation公司創(chuàng)始人、常務(wù)執(zhí)行董事StephenIrish最近接受了《國際汽車工程》的采訪。Irish指出，盡管電池化學(xué)領(lǐng)域在最近幾年中已經(jīng)取得了大量進(jìn)展，“但并未出現(xiàn)可以顯著優(yōu)化電池密度的‘神奇’解決方案?！比欢?，Irish認(rèn)為，憑借“高能量密度電池”項(xiàng)目取得的電池組級優(yōu)化成果及Hyperdrive公司的電池管理系統(tǒng)(BMS)，電動(dòng)汽車電池的使用壽命和能效均能得到保證，并可以支持“機(jī)會(huì)充電”(opportunitycharging)。

電池開發(fā)工作的重點(diǎn)在于深刻理解特定車型的占空比，并時(shí)時(shí)權(quán)衡成本。Irish表示：“如何才能取得最大價(jià)值？車輛或設(shè)備的使用頻率如何？如何進(jìn)行充電？能源又從哪里來？我們總是不斷問自己這些問題?！贝送?，電池的開發(fā)也不能忽視車輛重量、電子元件及其工作方式的相互影響。

盡管Hyperdrive公司的主要任務(wù)是電池管理系統(tǒng)的開發(fā)，但創(chuàng)新的化學(xué)解決方案也是公司需要投入精力的地方。這家公司最近已經(jīng)開始進(jìn)行鋰硫電池的相關(guān)研發(fā)。理論上講，鋰硫電池的能量密度可以達(dá)到鋰離子電池的5倍。不過，Irish透露，鋰硫電池目前仍處于研發(fā)階段，且在真實(shí)世界中也可能無法達(dá)到理想能量密度。

“我們雖然不是化學(xué)家，但也必須了解電池化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，并將其充分融入至我們的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中?！盜rish解釋說，“與OEM一樣，我們也需要清晰的產(chǎn)品上市路線?！?br/>
Hyperdrive公司是FluxCapacitor的電池技術(shù)供應(yīng)商。圖中的1970款電動(dòng)Enfield8000曾在2016年“四分之一英里沖刺賽”中取得了9.86秒的好成績，達(dá)到了破紀(jì)錄電動(dòng)汽車車速121mph(194.7km/h)。據(jù)了解，這些電池最初是用于貝爾超級眼鏡蛇(BellSuperCobra)直升機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)。

電池尺寸很重要

Irish說，由于電池市場中存在一些“極端用戶”，要解決的問題有時(shí)會(huì)變得更加復(fù)雜。其中一部分極端用戶并不關(guān)心電池壽命，一心只想著最大程度地延長電池工作時(shí)長、提高電池儲能容量以及縮短電池充電時(shí)間；而另一部分極端用戶則最看重電池及其相關(guān)電子系統(tǒng)的使用壽命，以及在電池產(chǎn)品的完整生命周期中實(shí)現(xiàn)電池價(jià)值最大化。

Irish表示，“我個(gè)人傾向于盡量縮小電池體積，只要可以滿足車主的日常通勤需求即可，這可以同時(shí)降低重量和成本。大多數(shù)人開車也只是上上班而已，并不會(huì)像自己以為的那樣，會(huì)經(jīng)常進(jìn)行長距離駕駛?！比欢?，值得注意的是，最終用戶總是希望獲得更長的續(xù)航里程，這也是我們需要面對的市場壁壘以及必須克服的挑戰(zhàn)?！?br/>
Irish指出，在放電率維持在80%的情況下，典型電動(dòng)汽車電池的使用壽命通常在5000到6000次充放之間。但如果放電率達(dá)到100%，電池的使用壽命則將縮短三分之二。此外，一些二級再用系統(tǒng)的應(yīng)用，也將有助于電池取得最高能效。

降低電池和電池管理系統(tǒng)的成本是一場持久戰(zhàn)，其中通用化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。Irish解釋說，“如果我們選擇定制系統(tǒng)，則必須重復(fù)支付一次性工程費(fèi)用（NRE），而考慮到研發(fā)工具和驗(yàn)證測試需求，這筆開支可能非常龐大。”對比之下，Hyperdrive公司打造的一系列標(biāo)準(zhǔn)模塊化產(chǎn)品不但可以降低成本，而且還能縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

此外，Hyperdrive公司還設(shè)計(jì)了一款適用于商用車輛和部分非公路設(shè)備的模塊化電池系統(tǒng)。此外，Hyperdrive公司還聯(lián)手德事隆(Textron)旗下DouglasEquipment公司，設(shè)計(jì)了一款后推式輕度混合牽引器。

HyperdriveInnovation公司創(chuàng)始人StephenIrish是“高能量密度電池”(HighEnergyDensityBattery)項(xiàng)目的核心成員之一，他認(rèn)為汽車電池僅需滿足車主的日常通勤需求即可。

低溫運(yùn)行技術(shù)研究

低溫運(yùn)行是電動(dòng)汽車研發(fā)工作中最值得關(guān)注的領(lǐng)域之一。為了積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，Hyperdrive還聯(lián)手英國南極科考隊(duì)，共同開展聯(lián)合項(xiàng)目。一些低電流應(yīng)用主要采用非牽引型電池，該項(xiàng)目的研究目的是盡量了解電池及其相關(guān)系統(tǒng)在接近零下50°C的極端低溫下的性能。一般來說，內(nèi)燃機(jī)在極端低溫下的性能很差，通常需要通宵預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)。

Irish對電動(dòng)汽車在低溫（盡管不是極端低溫）下的表現(xiàn)非常有信心。他說，“由于電動(dòng)汽車通常需要在夜間充電，因此早上的車艙環(huán)境將會(huì)較為溫暖舒適，擋風(fēng)玻璃也不會(huì)結(jié)霜?！?br/>
Irish表示，Hyperdrive公司在進(jìn)行電池管理系統(tǒng)研發(fā)時(shí)已經(jīng)考慮了溫度的要求，該系統(tǒng)將通過主動(dòng)控制電池充放電，盡量避免對電池的損害。然而，一些應(yīng)用場景仍離不開熱管理系統(tǒng)。

Irish的工作經(jīng)驗(yàn)非常豐富，曾多次參與捷豹路虎(JaguarLandRover)和NSK轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(NSKSteeringSystems)的開發(fā)項(xiàng)目。Irish在5年前成立Hyperdrive公司，目前與日產(chǎn)的合作包括在各類電動(dòng)車中安裝采用日產(chǎn)電池技術(shù)的高性能系統(tǒng)和電池儲能系統(tǒng)。另外，日產(chǎn)歐洲聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)中的其他成員包括：華威制造集團(tuán)(WarwickManufacturingGroup)、華威大學(xué)(UniversityofWarwick)、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)(NewcastleUniversity)、零碳未來公司(ZeroCarbonFutures)等.