隨著國內(nèi)新能源?汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，中國電動汽車的保有量達到了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。從長遠來看，國產(chǎn)動力電池產(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。想要實施“低端”突圍“高端”的發(fā)展戰(zhàn)略，中國的動力電池進入穩(wěn)健發(fā)展和注重智能制造的階段，其中和車企堅實的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，是國產(chǎn)動力電池企業(yè)發(fā)展的很重要的部分。

產(chǎn)業(yè)化頭部企業(yè)對市場的集中和企業(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)以下的一些實際的問題：目前車企在供應層面可以信賴的電池企業(yè)并不多，多個項目和平臺都只能依靠某一家電池供應商的局面，這種市場形態(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。對車企而言，供應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，市場需求沒辦法得到滿足。目前國內(nèi)動力電池產(chǎn)業(yè)面臨“高端”產(chǎn)能過于集中在寧德時代，比亞迪自身供應的局面，目前市場上高品質(zhì)動力電池供應不足，同時前幾年占據(jù)市場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,無需預充電以及低溫放電特性較好等優(yōu)點。動力系統(tǒng)都是燃料電池和鎳氫電池集成的，鎳氫在高溫環(huán)境下,電池電荷量會急劇下降,并且具有記憶效應和充電發(fā)熱等方面的問題。在燃料電池混合動力系統(tǒng)中鎳氫電池SOC應保持在40%-60%之間,充放電電流應處于160-240 A的范圍,溫度應維持在常溫附近,以確保系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟性。

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,相當于3個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、工程熱力學、流體力學等理論基礎上,建立比較復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)等多方面因素對燃料電池工作的影響。但這種模型復雜不直觀,且運算速度慢。另一種則采用較簡單的數(shù)學經(jīng)驗模型并結(jié)合相應的商業(yè)軟件,這種方法具有直觀快速的特點,但該模型只能針對特定的燃料電池系統(tǒng),其建立需依靠實驗數(shù)據(jù)。

超級電容器是一種新型儲能元件,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”。

如果僅采用超級電容作為輔助能源還存在諸多不足之處,如:電動汽車長時間停機后再次啟動,由于超級電容的自放電效應,在燃料電池的能量輸出尚未穩(wěn)定時車載輔助系統(tǒng)的供電將無法保障[5]。況且超級電容能量密度很低,若要達到一定的能量儲備能力其設備體積勢必加大。當前超級電容都是與其他動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電容的特性,可以采用阻抗法進行建模代替簡單RC回路模型[23]。超級電容當前SOC主要基于超級電容的輸出電壓: