隨著國內(nèi)新能源?汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，中國電動(dòng)汽車的保有量達(dá)到了334萬，而在快速發(fā)展過程中，積累了不少歷史的問題隨著車齡的增加，問題越來越容易暴露出來。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，國產(chǎn)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)受“高端產(chǎn)能”和安全問題的制約的問題越來越明顯。想要實(shí)施“低端”突圍“高端”的發(fā)展戰(zhàn)略，中國的動(dòng)力電池進(jìn)入穩(wěn)健發(fā)展和注重智能制造的階段，其中和車企堅(jiān)實(shí)的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，是國產(chǎn)動(dòng)力電池企業(yè)發(fā)展的很重要的部分。

產(chǎn)業(yè)化頭部企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的集中和企業(yè)發(fā)展的不均衡，使得電池企業(yè)和車企的問題越來越多，目前主要出現(xiàn)以下的一些實(shí)際的問題：目前車企在供應(yīng)層面可以信賴的電池企業(yè)并不多，多個(gè)項(xiàng)目和平臺(tái)都只能依靠某一家電池供應(yīng)商的局面，這種市場(chǎng)形態(tài)一方面無法保障產(chǎn)業(yè)鏈的平衡，也使得開發(fā)過程中的資源緊張。對(duì)車企而言，供應(yīng)鏈的迭代和博弈沒辦法往下走，由于上游的產(chǎn)能比較緊張，如果在價(jià)格和付款條件上沒有付出很好的條件，還可能面臨到量產(chǎn)以后，匹配不到足夠的電池供應(yīng)，市場(chǎng)需求沒辦法得到滿足。目前國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)面臨“高端”產(chǎn)能過于集中在寧德時(shí)代，比亞迪自身供應(yīng)的局面，目前市場(chǎng)上高品質(zhì)動(dòng)力電池供應(yīng)不足，同時(shí)前幾年占據(jù)市場(chǎng)的電池正在逐漸被淘汰。

目前鉛酸電池由于比能量及比功率均較低,已經(jīng)淘汰，在汽車上常用的動(dòng)力蓄電池主要有鎳氫電池和鋰離子電池等。鎳氫電池屬于堿性電池,具有不易老化,無需預(yù)充電以及低溫放電特性較好等優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)力系統(tǒng)都是燃料電池和鎳氫電池集成的，鎳氫在高溫環(huán)境下,電池電荷量會(huì)急劇下降,并且具有記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等方面的問題。在燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)中鎳氫電池SOC應(yīng)保持在40%-60%之間,充放電電流應(yīng)處于160-240 A的范圍,溫度應(yīng)維持在常溫附近,以確保系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性。

鋰離子電池具有體積小,都采用鋰離子電池作為燃料電池汽車的輔助能源系統(tǒng)。離子電池的能量密度是鎳氫電池的1.5-3倍。其單體電池的平均電壓為3.2V,相當(dāng)于3個(gè)鎳鋅或鎳氫電池串接起來的電壓值,因而能夠減少電池組合體的數(shù)量,降低單體電池電壓差所造成的電池故障發(fā)生概率,從而提高了電池組的使用壽命。

對(duì)燃料電池汽車中的燃料電池系統(tǒng)建模的方法又可分為兩種,一種是在電化學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)等理論基礎(chǔ)上,建立比較復(fù)雜的一維或多維物理模型。這種模型可根據(jù)不同燃料電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立相應(yīng)模型,分析壓力、溫度、濕度、流量、催化劑、管道結(jié)構(gòu)等多方面因素對(duì)燃料電池工作的影響。但這種模型復(fù)雜不直觀,且運(yùn)算速度慢。另一種則采用較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⒔Y(jié)合相應(yīng)的商業(yè)軟件,這種方法具有直觀快速的特點(diǎn),但該模型只能針對(duì)特定的燃料電池系統(tǒng),其建立需依靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能元件,它既像靜電電容一樣具有很高的放電功率,又像電池一樣具有很大的電荷儲(chǔ)存能力，由于其放電特性與靜電電容更為接近,所以仍然稱之為“電容”。

如果僅采用超級(jí)電容作為輔助能源還存在諸多不足之處,如:電動(dòng)汽車長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后再次啟動(dòng),由于超級(jí)電容的自放電效應(yīng),在燃料電池的能量輸出尚未穩(wěn)定時(shí)車載輔助系統(tǒng)的供電將無法保障[5]。況且超級(jí)電容能量密度很低,若要達(dá)到一定的能量?jī)?chǔ)備能力其設(shè)備體積勢(shì)必加大。當(dāng)前超級(jí)電容都是與其他動(dòng)力電池一起購車輔助電源系統(tǒng),在燃料電池汽車上使用的[4,25,26]。為了克服精確的描述超級(jí)電容的特性,可以采用阻抗法進(jìn)行建模代替簡(jiǎn)單RC回路模型[23]。超級(jí)電容當(dāng)前SOC主要基于超級(jí)電容的輸出電壓: