自1947年推出Tama電動車到最近展示的ZEVBladeGlider先進電動跑車概念原型，日產(chǎn)(Nissan)對電動動力系統(tǒng)研發(fā)從未停歇。這家汽車制造商一直在不斷改良電動推進系統(tǒng)解決方案，而電動汽車技術(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)領導者。據(jù)了解，第二代聆風(Leaf)將在今年9月上市。

目前，日產(chǎn)歐洲公司(NissanEurope)正帶領一個英國研究團隊開展“高能量密度電池(HEDB)項目”(HighEnergyDensityBattery-HEDB)，聯(lián)手研發(fā)下一代高能量密度電池，為電動車和混合電動車提供高性能的多功能電池系統(tǒng)。目前，日產(chǎn)的電動汽車電池組生產(chǎn)仍在英國的桑德蘭工廠進行。

簡單來說，該研究團隊將通過多項具體試點項目，實現(xiàn)電池產(chǎn)品的多樣化和工藝改進。作為項目的核心成員之一，HyperdriveInnovation公司創(chuàng)始人、常務執(zhí)行董事StephenIrish最近接受了《國際汽車工程》的采訪。Irish指出，盡管電池化學領域在最近幾年中已經(jīng)取得了大量進展，“但并未出現(xiàn)可以顯著優(yōu)化電池密度的‘神奇’解決方案。”然而，Irish認為，憑借“高能量密度電池”項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)，電動汽車電池的使用壽命和能效均能得到保證，并可以支持“機會充電”(opportunitycharging)。

電池開發(fā)工作的重點在于深刻理解特定車型的占空比，并時時權(quán)衡成本。Irish表示：“如何才能取得最大價值？車輛或設備的使用頻率如何？如何進行充電？能源又從哪里來？我們總是不斷問自己這些問題。”此外，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公司的主要任務是電池管理系統(tǒng)的開發(fā)，但創(chuàng)新的化學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)開始進行鋰硫電池的相關研發(fā)。理論上講，鋰硫電池的能量密度可以達到鋰離子電池的5倍。不過，Irish透露，鋰硫電池目前仍處于研發(fā)階段，且在真實世界中也可能無法達到理想能量密度。

“我們雖然不是化學家，但也必須了解電池化學領域的最新進展，并將其充分融入至我們的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品設計中。”Irish解釋說，“與OEM一樣，我們也需要清晰的產(chǎn)品上市路線。”

Hyperdrive公司是FluxCapacitor的電池技術(shù)供應商。圖中的1970款電動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，達到了破紀錄電動汽車車速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)直升機的起動系統(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”，要解決的問題有時會變得更加復雜。其中一部分極端用戶并不關心電池壽命，一心只想著最大程度地延長電池工作時長、提高電池儲能容量以及縮短電池充電時間；而另一部分極端用戶則最看重電池及其相關電子系統(tǒng)的使用壽命，以及在電池產(chǎn)品的完整生命周期中實現(xiàn)電池價值最大化。

Irish表示，“我個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，并不會像自己以為的那樣，會經(jīng)常進行長距離駕駛。”然而，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)。”

Irish指出，在放電率維持在80%的情況下，典型電動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)，其中通用化設計可以實現(xiàn)的規(guī)模經(jīng)濟效益非常顯著。Irish解釋說，“如果我們選擇定制系統(tǒng)，則必須重復支付一次性工程費用（NRE），而考慮到研發(fā)工具和驗證測試需求，這筆開支可能非常龐大。”對比之下，Hyperdrive公司打造的一系列標準模塊化產(chǎn)品不但可以降低成本，而且還能縮短產(chǎn)品上市時間。

此外，Hyperdrive公司還設計了一款適用于商用車輛和部分非公路設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，設計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)項目的核心成員之一，他認為汽車電池僅需滿足車主的日常通勤需求即可。

低溫運行技術(shù)研究

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

Irish對電動汽車在低溫（盡管不是極端低溫）下的表現(xiàn)非常有信心。他說，“由于電動汽車通常需要在夜間充電，因此早上的車艙環(huán)境將會較為溫暖舒適，擋風玻璃也不會結(jié)霜。”

Irish表示，Hyperdrive公司在進行電池管理系統(tǒng)研發(fā)時已經(jīng)考慮了溫度的要求，該系統(tǒng)將通過主動控制電池充放電，盡量避免對電池的損害。然而，一些應用場景仍離不開熱管理系統(tǒng)。

Irish的工作經(jīng)驗非常豐富，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)合研究團隊中的其他成員包括：華威制造集團(WarwickManufacturingGroup)、華威大學(UniversityofWarwick)、紐卡斯爾大學(NewcastleUniversity)、零碳未來公司(ZeroCarbonFutures)等.