2017年6月,北汽新能源與普萊德簽訂2017年度戰略采購合同,根據合同約定,北汽新能源擬向普萊德采購動力電池系統,總金額為36.89億元;7月17日,北汽福田簽訂了一項2017年度動力電池戰略采購合同:福田汽車將在2017年內向普萊德下發5500臺商用電動汽車用動力電池系統采購訂單,總金額為人民幣9.5億元。
這是新能源電池領域新秀——普萊德過去幾個月中兩筆重要的訂單,也是過去幾年普萊德取得跨越式發展的一個縮影。
座落于北京市采育經濟技術開發區的普萊德是一家新能源電池領域的科技企業,成立于2009年的普萊德經歷了最初幾年的技術積淀,從2014年開始以厚積薄發的態勢取得了高速發展——2014年營業額2.47億、2015年營業額11.14億、2016年營業額超過40億,這其中既有新能源汽車行業快速發展給動力電池領域帶來的利好,更得益于普萊德在技術領域長期的儲備和持續的投入。
普萊德新能源電池科技有限公司
專業化分工,成動力電池產業大勢所趨
在霧霾當道,煤、油價格日趨走高,汽車行業快速發展的今天,電作為可重復使用的低價無污染能源,其應用正日益廣泛,這也帶動了新能源電池行業的快速發展。以新能源汽車為例,目前中國是世界電動汽車產銷量最大的國家,也是世界電動汽車標準法規的重要參與與制訂國家。
隨著傳統車企對新能源零部件研發投入的增大,車企逐漸開始通過合資、參股、自建、共同研發等手段進入三電(電池、電機、電控)的研發領域,采取后向一體化戰略,從傳統車企向新能源汽車企業轉型。其中比亞迪、長安新能源長期堅持關鍵零部件自行研發生產,掌握三電系統的研發;北汽通過普萊德、BESK、北汽新能源、江鈴新能源自建三電實驗室掌握三電系統的研發生產,奇瑞合資欣旺達組建奇達,江淮合資華霆動力,吉利康迪自建康迪新能源掌握電池的研發生產;眾泰新能源自建金壇新能源基地,掌握電機、電控的研發生產。
可以說,新能源汽車產業的蓬勃發展,給動力電池領域的發展注入了強心劑。現階段,國內市場上從事動力電池系統設計、研發、生產、銷售與服務的企業主要有三種類型:
第一類是傳統主營生產電芯的企業,它們將動力電池系統作為企業的附屬服務業務,包括時代新能源、國軒高科、中航鋰電、沃特瑪等企業;
第二類是主營業務為新能源汽車生產和銷售的廠商,動力電池系統為其上游配套產品,代表企業為比亞迪、長城汽車、江淮汽車等;
第三類是專業從事BMS(電池管理系統)設計、生產和動力電池系統的企業,包括普萊德、上海捷新、華霆動力、歐鵬巴赫、德賽等。
有數據統計,目前約60%的電池系統由電芯生產企業自己完成,剩余約40%由整車廠和專業的第三方電池系統企業完成。但這一格局正在發生著變化——動力電池系統的定制化程度很高,針對不同整車廠商的不同車型,動力電池系統的性能參數和指標要求差別較大,這意味著在新能源汽車領域,專業的第三方電池系統企業正在崛起,占據越來越大的市場份額。
普萊德近兩年的業績也印證了這一趨勢,其高速增長的勢頭一方面得益于新能源汽車市場帶動的動力電池系統需求增長,另一方面則得益于動力電池行業發展帶來的專業化分工日益清晰。
在國內動力電池市場競爭異常激烈的局面下,普萊德本著綠色設計、綠色制造的目的,不斷推陳出新,生產的動力電池包安全、優質、高效、環保,在眾多競爭者中脫穎而出,成為新能源電池行業的一支新秀。
技術創新,新能源電池行業制勝關鍵
過去10年,動力電池技術的進步催生了許多新興產品涌現,新能源汽車、無人機……它們的普及和發展全都離不開電池技術的進步。
隨著動力電池的技術能力不斷突破,成本也不斷降低,從2007年左右的7000元/ kWh降至2015年的略高于2000元/ kWh,約3~4年成本就會下降1倍。有調研顯示,2017年,鋰電池的價格至少會下降15%,而在過去5年已經下降了70%。這意味著,隨著價格的降低鋰電池會越來越普及、越來越流行,另一方面,作為新能源電池的生產企業,對前沿技術的儲備與研發、以及工程技術的創新,將成為影響企業發展的關鍵。
在成立之初,普萊德就定為于技術驅動型公司,每年都會投入大量研發費用,包括大型充放電設備、環境可靠性測試設備, 安全性測試設備, 焊接設備、測試柜、工作站、高精度儀表等研發設備的采購及更新。同時,還成立了專門的工程技術中心,包括工程部、研發中心、分析測試中心、材料中試基地等8個主要部門,研究的領域涉及電芯、電池模組、電池系統、電池材料、動力電池制造技術等多個方面,主要開展系統可靠性、系統安全性、系統壽命、輕量化、動力電池材料性能、動力電池制造技術等研究工作。
普萊德研制的新能源動力電池
普萊德研發中心仿真研發經理林治家博士告訴記者,過去幾年,普萊德制定了合理化研發經費投入機制,不斷加強企業技術研發能力。林治家介紹:“普萊德擁有強大的研發團隊,對于系統集成方面有多年沉淀的經驗,同時,在結構設計、熱管理、仿真分析、BMS等方面擁有多年的技術儲備,能夠完全滿足客戶的各種需求;普萊德還積極開拓儲能、移動充電、梯次利用等市場,具備電池全生命周期利用的能力,能夠實現電池價值最大化;普萊德擁有最優質的供應商:CATL、億能、力高、安費諾等國內知名電芯、BMS、線束、接插件廠商,嚴格的供應商管理層層把關,保證了良好的品質。”
在林治家看來,相比國外的先進水平,目前國內的動力電池技術主要在電芯層級比能量、均一性和使用壽命上有所不足。但國內企業的優勢是依托國家大力支持和市場浪潮,快速提高自動化生產水平,通過原材料、生產方面的提升來縮小差距,隨著電池基礎技術的不斷革新,最終定會形成綜合競爭力世界領先的電池產品,參與到全球市場的激烈競爭當中。
普萊德研發中心仿真研發經理林治家接受e-works記者采訪
仿真技術,為普萊德產品創新提供重要支撐
在支撐普萊德實現快速發展的技術創新中,工程仿真技術起到了不可或缺的作用。
首先,仿真技術可以對設計結果提供充分的檢驗判斷。以結構仿真為例,仿真結果能直觀提現出產品各部位的質量問題,常規的測試只能通過應變片等測量單元獲得特定部位的應力應變,但是無法獲得產品整體應力情況,也無法獲知產品的傳力路徑及諸多危險部位。在產品不合格時,測試也無法準確找到結構破壞的關鍵所在以及潛在的其他可能破壞區域,只能通過經驗來判斷。仿真技術能針對產品的結構進行驗證,獲得全局性的結果,從而能準確找到結構件的薄弱環節和潛在薄弱環節,給出優化方向,保障最終產品有效通過各種檢驗標準。
其次,仿真技術還能應用于設計初期,發揮更大的價值。譬如在一些新的方案或初始設計階段就經由仿真技術進行驗證,可以大大優化設計過程,減少樣品測試循環的時間和成本投入。比如某款電池包產品,在最初設計階段就通過仿真發現其吊點設計不合理,經過與客戶量化的討論,很快重新確認了設計包絡,避免了充分設計后再解決問題的尷尬,為雙方節約了研發時間和成本。
林治家告訴記者,普萊德在仿真技術的使用方面,與其他電池PACK廠商相比處于較為領先的位置,普萊德建立了專門面向仿真和安全的團隊,并能與工程技術中心的其他部門協同工作。針對整車廠關心的多工況、多目標下的強度、剛度、振動、加熱散熱、壽命等問題,普萊德均可以通過仿真提供快速響應和基于全局結果的準確預測,為設計優化和判斷提供充分支持。
舉例來說:在一款新的動力電池設計過程中通常會經過3-4版循環才能最終定稿,而每次修改都存在2-3個可能的方案,如果采用試驗驗證,開模成件和試驗需要20-30天,而通過ANSYS Mechanical、ANSYS Fluent等技術的應用只需要幾天甚至幾個小時,同時節省了大量開模和試驗成本。
動力電池作為一個新興領域,其設計方案基本上是定制化需求,缺乏標準化整合。同時,其設計理念甚至原則都隨著電芯產品的發展和新能源汽車的變化而持續進化,產品時效性要求極為嚴苛。針對此種現狀,采用仿真輔助設計對于成本和時間上都是最好的選擇。而動力電池包的仿真,需要包括結構、流體、電磁等多場問題,因此,一個通用性強、領域廣泛、使用方便的仿真平臺是最合適的選擇。
林治家介紹,普萊德聯合多維匯通、ANSYS正在逐步建立面向多學科的仿真平臺。ANSYS作為融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件,可以針對產品的各個方面性能進行有效的仿真分析。而且ANSYS仿真平臺經歷了長期的發展和優化,對于軟件易用性、通用性的開發和多領域的技術應用及支持都保持著領先地位,在市場占有率方面也長期處于領先地位,選擇ANSYS軟件平臺作為仿真的工具,是兼顧目前使用和未來拓展的最優選擇。
除此之外,普萊德也在持續推動其他IT系統的建設和深化應用。基于動力電池行業生產特征和產品特殊性要求,普萊德對于產品智能化、數字化、自動化生產和產品全生命周期(覆蓋研發、測試、生產、維護各個階段)的質量追溯方面始終非常重視,在兩化融合領域的建設也一直緊隨時代潮流,切合管理特點,制訂了較完善的信息化戰略規劃,正在規劃和建設相對完善的信息化業務體系。
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