針對智慧出行應用電池三大痛點,村田給出了哪些解決方案?(附PPT...

2020-12-10 電子工程專輯


車載應用中大量使用電池(如下圖),隨著智慧出行概念的繼續發酵以及EV/EHV、ADAS市場的發展,汽車用電池場景還會繼續增加;另外,與EV市場同步發展的兩輪代步應用市場,規模絕對不容忽視,在車用電池市場中同樣舉足輕重。


汽車應用中的村田電池


由於使用環境嚴苛,穩定、可靠和安全是汽車行業不變的追求,車用電池無疑逃不過這道緊箍咒;而面對快速發展的新興市場,電池產品和技術還常常處在被市場需求領跑的階段。滿足這兩方面需求足以讓電池廠商壓力山大。


個人代步應用中的村田電池


2020慕尼黑電子展期間,村田製作所就車用電池技術常見的3個痛點,介紹了村田的解決方案和技術市場布局。 村田工程師還用實際案例介紹了村田在車用電池安全性方面的技術和市場策略。

胎壓監測(TPMS)用電池,在輪胎內部高溫和連續不規則振動的情況下,如何保持傳感器供電的穩定?

車載備用電源需要經久耐用,但卻普遍不具備溫控條件,如何在惡劣環境下(高溫)確保系統的穩定性和安全性?

高端和高性能電動兩輪車型的體積有限的小型電池包中,如何做到更多的體積能量密度或體積功率密度,同時提供很好的「電芯一致性」來確保電池包的性能表現。


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TPMS(胎壓監測系統)通常使用紐扣電池,為系統使用的壓力傳感器提供電源。由於頻繁的剎車、制動、轉向操作,摩擦生熱,輪胎內高溫考驗電池的耐熱性;另外,輪胎振動容易導致電池漏液。
在輪胎內部高溫和連續不規則振動的情況下,如何保持傳感器供電的穩定?解決這個痛點,村田給出了針對性的產品方案。
首先,村田耐熱性紐扣電池具有非常優秀的溫度特性(下圖),有多個型號的、運行溫度範圍在-40℃至125℃的產品可供選擇。


村田耐熱型電池溫度範圍可以達到-40℃至125℃


另外,村田紐扣電池具有優異的防漏液結構設計,憑藉40多年經驗的結晶,電池邊緣特殊的J形防漏墊片,可以有效降低電池在振動時出現漏液情況的機率。

電池邊緣特殊的J形防漏墊片可以有效降低電池在振動時出現漏液情況的機率。

e-Call、T-box等車載設備逐漸成為現代汽車的標配,其備用電源需要經久耐用,但設備中卻普遍不具備溫控條件,因此電池的高溫穩定性和安全性顯得極為重要。
電池的高溫穩定性,來源於電池製造中對原材料品質的高要求,以及始終不懈對雜質的控制。雜質越少,電池性能才越能接近理論值,並滿足:
  • 鋼針穿刺實驗不著火不冒煙,並能夠控制穿刺短路狀態的溫升,減少引燃其它物料的風險(比如線路板或機殼)
對電池來講,高溫越穩定,安全性就越好,在惡劣環境下(高溫)系統的穩定性和安全性也相應更高。據村田(中國)投資有限公司產品市場部能源產品企劃科高級工程師吳寅飛介紹,憑藉優異的技術性能和安全性,目前村田在歐洲市場車用T-Box電池中佔據主導市場份額。


針對高端和高性能電動兩輪車型,村田也有針對市場痛點的解決方案。
兩輪代步應用本質上需要小而輕的電池,此時(特別是在高端、高性能電動車型下)最需要解決的是續航能力.vs.速度的矛盾。
也就是說,體積有限的小型電池包中,如何做到更多的體積能量密度或體積功率密度,同時提供很好的「電芯一致性」來確保電池包的性能表現。


村田的兩款功率型電池,能夠兼顧輸出功率和能量密度,已經為國際知名電動自行車廠商長期供應鋰電池,在運動越野型電摩託、混合動力摩託車中均有實際應用。


2020慕尼黑電子展期間,村田(中國)投資有限公司產品市場部能源產品企劃科高級工程師吳寅飛介紹了對電池行業發展的看法,並用實際案例介紹村田在電池安全性方面的產品和市場策略

鋰電池是1991年發明的,到現在有三十年的歷史,業內對電池的安全也已經有了一個完整的認知體系,並且積累了大量的解決方案和經驗。但是,實際上很遺憾,我們還能在新聞中看到很多鋰電池自燃事故的報導,類似事故多次發生。


這樣的事故可能是因為廠家為了追求一些極致的性能而妥協某些安全相關的設計指標;也可能是成本導向的開發模式犧牲了部分安全性。這些情況都可能造成市場和消費者對電池技術的擔憂。


村田永遠會把電池的安全性放在第一位。我們新產品的開發模式總是在保證電池安全性的前提下提升其它方面的性能。村田甚至會幫助客戶完善電路保護設計,讓每一個消費者可以放心使用搭載村田電池的產品。


以村田的磷酸鐵鋰電池為例。大家都知道磷酸鐵鋰比較安全,這是因為這種材料比較穩定,在五六百度高溫下都不容易分解,而傳統的三元鋰電池在兩百度左右情況下就容易分解,產生氧氣。氧氣加上高溫和其它可燃物質,容易達成自燃的條件。磷酸鐵鋰高溫下不容易分解和產生氧氣。這是磷酸鐵鋰這種材料相比更安全的根本原因。


但是,實際情況是,許多電池廠家的磷酸鐵鋰材料,受制於成本制約,或者是工藝上的制約,或多或少都會含有雜質。雜質對電池性能帶來不好的影響,比如性能衰退,電阻過高,甚至會引發一些安全事故。所以我們在新聞中還是會看到搭載磷酸鐵鋰電池的電動大巴發生自燃事故。


村田的做法是,通過使用獨特的生產工藝,在原材料階段就保證很高的純度。村田在磷酸鐵鋰電池的一個重要指標「循環壽命」方面,目前是市場上主流產品的三到四倍,可以做到兩萬多次循環;並且在高溫情況下循環壽命也是行業同類產品的六七倍。對於電池來說,高溫穩定性、耐久性越好,安全性也就越高。



揭秘村田「智」製造系列,將為您呈現更多2020上海慕展村田現場專訪與專題宣講內容,敬請關注後續報導:



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株式會社村田製作所是一家進行基於陶瓷的無源電子元件與解決方案、通信模塊和電源模塊之設計、製造與銷售的全球領先企業。村田致力於開發先進的電子材料以及領先的多功能和高密度模塊。公司的員工和製造基地遍布世界各地。


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