#点赞内蒙古#【内蒙古装备制造业加速挺进“高端化智能化绿色化”】春光旖旎，生机盎然。位于鄂尔多斯蒙苏经济开发区的远景现代能源装备零碳产业园项目正在加速建设。目前，首条10.5GWh储能和动力电池生产线已于1月份实现联调，预计4月底，首批磷酸铁锂方壳电芯投产下线。届时，贴有“鄂尔多斯智造”的电芯产品将销往国内外，助力全球电动化转型。
利用丰富的风光资源，远景在鄂尔多斯打造的现代能源装备零碳产业园覆盖风机装备制造、电池生产、氢能制备及上下游产业链。其中，动力电池制造基地建成后总产能达20GWh，每年将为超过3万台电动重卡提供髙安全性、高能量密度、高耐久性和髙性价比的动力电池，还可为风光储能应用提供超10GWh储能电池，支持风光储氢等综合智慧能源示范项目建设。
零碳产业园的落地，是内蒙古持续推动装备制造业向“高端化、智能化、绿色化”转型升级的生动范本。
范本的背后，离不开内蒙古对装备制造业的前瞻性规划和大力度扶持。
为了抢占装备制造业发展制高点，近年来，内蒙古加大顶层设计力度，重磅推出多份政策性文件，全力推动装备制造业向高端化、集群化、规模化发展。从《内蒙古自治区现代装备制造产业发展规划（2013—2020）》到《关于进一步支持现代装备制造业加快发展的若干意见》，再到《内蒙古自治区新能源装备制造业高质量发展实施方案（2021—2025年）》，思路逐渐清晰，方向更加明确，措施愈发具体。“努力把内蒙古建设成为我国现代装备制造产业基地”，正在从愿景付诸实践。
一系列高“含金量”“含绿量”“含新量”的重磅政策措施催生出内蒙古装备制造业的强劲发展动能。截至2021年底，内蒙古具有国家现行8个主要装备制造行业的所有门类，已经形成并完全具备发展新能源汽车、风电光伏设备、工程机械、铁路车辆、电力设备制造的能力。全区56个工业园区中分布有12个装备制造片区，其中，包头装备制造产业园发展成为内蒙古第一个产值超千亿元的装备制造园区，鄂尔多斯装备制造工业园区被评为国家外贸转型升级基地，内蒙古中环产业园形成集高效单晶硅片、光伏发电系统和关联配套产品于一体的综合光伏装备制造产业链条……装备制造业已经成为自治区发展速度较快的优势特色产业之一。
踔厉奋发，笃行不怠。向着制造强区目标，内蒙古阔步前行。新春伊始，《内蒙古自治区人民政府关于促进制造业高端化、智能化、绿色化发展的意见》重磅出台，3个行动计划、8个实施方案、1套支持政策，为内蒙古装备制造业高质量发展擘画新的美好蓝图。
聚焦“高端化”，高标准培育现代装备制造产业集群，重点发展新能源装备制造和新能源汽车制造两大千亿级产业，推动产业链向下游延伸、价值链向中高端攀升，提升产业链供应链现代化水平。
聚焦“智能化”，加快完善新型基础设施，大力推动5G技术、大数据等新一代信息技术在智慧园区、工业互联网、智能工厂、智慧矿山等方面应用，促进产业数字化转型、智能化升级。
聚焦“绿色化”，严控“两高”增量，加快过剩低效产能退出，加强工业项目节能节水改造，强化园区土地集约节约利用，创建低碳零碳示范园区，促进产业绿色化转型。
高位谋划，重点推进，细化举措，攻坚产业链……内蒙古迅速行动起来。
2022年，呼和浩特市将着力培育以先进硅材料、智能技术为引领的新材料和现代装备制造产业集群，开工建设中环产业城项目，建成投产中环五期扩能、25GW智能化切片、华耀光电12GW单晶硅片等项目，同时抓好远景风力发电设备、中锂锂电池隔膜生产线等新能源装备制造和电池材料项目，装备制造业蓄势腾飞。
通辽市计划利用3年时间，投资185亿元实施19个项目，推动形成以龙马集团为核心、关联企业集聚的集群配套发展模式，尽快建成全链条、全生命周期的高端风电装备制造基地。2022年，启动实施龙马高端装备制造基地二期、金风科技风机总装、天顺风能风机塔架、东方电气电机风机生产等15个风电装备制造项目。
包头市立足明阳新能源智能制造产业园，加快建设风电整机设备及核心部件智能制造、产业链技术及新型电力系统实证研究、风光储氢新能源开发运营等一体化集群产业，打造优势突出、配套完善、协作紧密的新能源装备产业链条。目前，明阳集团已与包钢集团、中国二冶、一机集团、北重集团、青山电器等包头市13家骨干企业签订了产业链合作协议。
向集聚发展，向高端升级，向现代化迈进，产业发展不断加速、向优，“高端化、智能化、绿色化”已然成为内蒙古装备制造业的标配。
3月中旬，世界首个百吨级自卸车电能替代项目顺利通过验收，内蒙古矿山生产设备迈出了向智慧零碳升级的重要一步。“相比同吨位传统燃油车，120吨级纯电交流传动矿用电动轮自卸车动力性能更强劲，能源成本降低70%，运行成本降低40%，可动率大于85%，年减少碳排放1000吨。”项目相关负责人介绍。
还是在3月中旬，北奔重汽新研发的自治区首台套L4级智能无人驾驶集装箱卡车问世。产品基于北奔全新一代无人架构平台，定位精度可达厘米级，可实现全天候24小时自动驾驶，填补了自治区重型卡车L4级智能驾驶技术的空白。
3月下旬，赤峰市与远景科技集团签署战略合作协议，规划年产152万吨零碳工业气体产品的绿氢及应用一体化示范项目落户赤峰市，蒙东氢能产业基地建设踏上新征程。
……
春日暖阳下，一个个项目开工建设，一座座厂房拔地而起，一批批“国之重器”下线投产，成为明媚春天里内蒙古奋力做大做强装备制造业、力挺工业经济“硬脊梁”的生动注脚。
回望征途千山远，翘首前路万木春。奋进在新时代的浩荡春风里，内蒙古装备制造业播种下希望，必将茁壮成长！（记者：康丽娜）
利用丰富的风光资源，远景在鄂尔多斯打造的现代能源装备零碳产业园覆盖风机装备制造、电池生产、氢能制备及上下游产业链。其中，动力电池制造基地建成后总产能达20GWh，每年将为超过3万台电动重卡提供髙安全性、高能量密度、高耐久性和髙性价比的动力电池，还可为风光储能应用提供超10GWh储能电池，支持风光储氢等综合智慧能源示范项目建设。
零碳产业园的落地，是内蒙古持续推动装备制造业向“高端化、智能化、绿色化”转型升级的生动范本。
范本的背后，离不开内蒙古对装备制造业的前瞻性规划和大力度扶持。
为了抢占装备制造业发展制高点，近年来，内蒙古加大顶层设计力度，重磅推出多份政策性文件，全力推动装备制造业向高端化、集群化、规模化发展。从《内蒙古自治区现代装备制造产业发展规划（2013—2020）》到《关于进一步支持现代装备制造业加快发展的若干意见》，再到《内蒙古自治区新能源装备制造业高质量发展实施方案（2021—2025年）》，思路逐渐清晰，方向更加明确，措施愈发具体。“努力把内蒙古建设成为我国现代装备制造产业基地”，正在从愿景付诸实践。
一系列高“含金量”“含绿量”“含新量”的重磅政策措施催生出内蒙古装备制造业的强劲发展动能。截至2021年底，内蒙古具有国家现行8个主要装备制造行业的所有门类，已经形成并完全具备发展新能源汽车、风电光伏设备、工程机械、铁路车辆、电力设备制造的能力。全区56个工业园区中分布有12个装备制造片区，其中，包头装备制造产业园发展成为内蒙古第一个产值超千亿元的装备制造园区，鄂尔多斯装备制造工业园区被评为国家外贸转型升级基地，内蒙古中环产业园形成集高效单晶硅片、光伏发电系统和关联配套产品于一体的综合光伏装备制造产业链条……装备制造业已经成为自治区发展速度较快的优势特色产业之一。
踔厉奋发，笃行不怠。向着制造强区目标，内蒙古阔步前行。新春伊始，《内蒙古自治区人民政府关于促进制造业高端化、智能化、绿色化发展的意见》重磅出台，3个行动计划、8个实施方案、1套支持政策，为内蒙古装备制造业高质量发展擘画新的美好蓝图。
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聚焦“绿色化”，严控“两高”增量，加快过剩低效产能退出，加强工业项目节能节水改造，强化园区土地集约节约利用，创建低碳零碳示范园区，促进产业绿色化转型。
高位谋划，重点推进，细化举措，攻坚产业链……内蒙古迅速行动起来。
2022年，呼和浩特市将着力培育以先进硅材料、智能技术为引领的新材料和现代装备制造产业集群，开工建设中环产业城项目，建成投产中环五期扩能、25GW智能化切片、华耀光电12GW单晶硅片等项目，同时抓好远景风力发电设备、中锂锂电池隔膜生产线等新能源装备制造和电池材料项目，装备制造业蓄势腾飞。
通辽市计划利用3年时间，投资185亿元实施19个项目，推动形成以龙马集团为核心、关联企业集聚的集群配套发展模式，尽快建成全链条、全生命周期的高端风电装备制造基地。2022年，启动实施龙马高端装备制造基地二期、金风科技风机总装、天顺风能风机塔架、东方电气电机风机生产等15个风电装备制造项目。
包头市立足明阳新能源智能制造产业园，加快建设风电整机设备及核心部件智能制造、产业链技术及新型电力系统实证研究、风光储氢新能源开发运营等一体化集群产业，打造优势突出、配套完善、协作紧密的新能源装备产业链条。目前，明阳集团已与包钢集团、中国二冶、一机集团、北重集团、青山电器等包头市13家骨干企业签订了产业链合作协议。
向集聚发展，向高端升级，向现代化迈进，产业发展不断加速、向优，“高端化、智能化、绿色化”已然成为内蒙古装备制造业的标配。
3月中旬，世界首个百吨级自卸车电能替代项目顺利通过验收，内蒙古矿山生产设备迈出了向智慧零碳升级的重要一步。“相比同吨位传统燃油车，120吨级纯电交流传动矿用电动轮自卸车动力性能更强劲，能源成本降低70%，运行成本降低40%，可动率大于85%，年减少碳排放1000吨。”项目相关负责人介绍。
还是在3月中旬，北奔重汽新研发的自治区首台套L4级智能无人驾驶集装箱卡车问世。产品基于北奔全新一代无人架构平台，定位精度可达厘米级，可实现全天候24小时自动驾驶，填补了自治区重型卡车L4级智能驾驶技术的空白。
3月下旬，赤峰市与远景科技集团签署战略合作协议，规划年产152万吨零碳工业气体产品的绿氢及应用一体化示范项目落户赤峰市，蒙东氢能产业基地建设踏上新征程。
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春日暖阳下，一个个项目开工建设，一座座厂房拔地而起，一批批“国之重器”下线投产，成为明媚春天里内蒙古奋力做大做强装备制造业、力挺工业经济“硬脊梁”的生动注脚。
回望征途千山远，翘首前路万木春。奋进在新时代的浩荡春风里，内蒙古装备制造业播种下希望，必将茁壮成长！（记者：康丽娜）
800V高压系统对电池的影响
电芯层面
高压快充对电池的倍率性能提出要求
高压快充，其本质就是要提高充电速度，解决用户的充电焦虑。如今普遍使用的400 V电压系统(250 A电流)可以达到100 kW的充电功率，电池由30%SOC充至80%SOC需要约30min，距燃油车的加油速度还存在很大差距，即使在未来将电流增加到500 A，也需要15min左右，而800V高压未来能达到300-500 kW的充电功率，只需几分钟就能迅速补能，可以媲美燃油车的补能速度。
图片
充电时间的减少在给消费者带来更好体验的同时也给电池带来了考验，电池的充电速度主要取决于锂离子的脱嵌和迁移速率，当采用800V电压平台后，充电倍率最大可达6C（目前普遍为1C），在高充电倍率下，锂离子脱嵌和迁移的速率加快，部分锂离子来不及进入正负极，只能形成一些副产物，导致活性物质损失，加速电池寿命衰减。且动力电池在快充条件下，析锂现象加剧，一方面将造成活性物质的损失，影响电池容量和寿命；另一方面，锂枝晶一旦刺穿隔膜，将导致电池内部短路，造成起火等安全风险。
为解决上述问题，业界针对电池各组分做出了大量努力：
正极材料方面，最新的亮点技术有蜂巢能源的前驱体定向生长精准控制技术，通过控制前驱体合成参数，一次粒径放射状生长，打造离子迁移“高速公路”，提高离子传导，以及广汽埃安的石墨烯电池，石墨烯电池是将石墨烯与镍钴锰酸锂三元正极材料混合制成，石墨烯形成一个近似球面的三维结构，它能很好地与三元正极分子结合，增大相互之间传递电荷的面积，从而提升电荷传递效率，将充电速度加快至8分钟充满80%，这款电池将搭载在AionV上。
负极材料是充电倍率突破的重要方向，宁德时代在2019年曾对外宣称正在研发一种新的磷酸铁锂电池技术，在负极石墨的表面利用“快离子环”技术让石墨结构兼具超级快充和高能量密度的特性，石墨层增加锂离子嵌入速度后可以达到4C-5C的超级快充能力，相当于15分钟完成主要的充电过程；蜂巢能源在今年的上海车展上推出负极表面改性技术，采用液相包覆技术在石墨表面包覆无定形碳，降低阻抗，提升锂离子的通道。
电解液也需要较高导电率，并且不与正负极反应，能抗高温、阻燃、防过充。宁德时代引入了拥有超强运输能力的超导电解液，提升锂离子在液相和界面的传输速度，通过调控极片多孔结构的梯度分布，实现上层高孔隙率结构，下层高压实密度结构等。蜂巢能源采用含硫添加剂/锂盐添加剂等低阻抗添加剂体系电解液，降低正负极界面成膜阻抗，较高的锂盐浓度可以保证电解液较高的电导率。
在材料之外，还可以改善生产工艺来提高电池倍率性能，比如制备更均匀的浆料，提高涂布一致性可以使电极形成更均匀的导电网络，为离子传输提供快速通道。另外，将电极做薄也有助于提高脱嵌锂的速率，但矛盾的是，厚电极更有利于提高能量密度。因此，在目前的技术基础上，为实现快速充电，势必牺牲一定的能量密度，Taycan的电池系统能量密度约为148Wh/kg，作为对比，根据工信部的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》，我国2019年申报数量最多的车型能量密度集中在160Wh/kg，2020年申报数量最多的车型能量密度集中在160-170Wh/kg之间，从某个角度来说，由于能量密度下降，Taycan车重增加了40多千克。
另外，说一句题外话，电池系统能量密度降低后，对于整车来说，更高的电压意味着更小的电流和更轻的线缆重量（Taycan的铜线减重4kg），在这个层面上来说，800V有助于整车减重。
模组/pack层面
我们知道单个锂离子电池的电压只有3-4V，电池串联后增大电压，并联后增大电流，因此为实现几百伏的系统电压，需要将电池进行串联，400V电压需要约一百个电芯串联，例如特斯拉Model 3短续航版的电芯总数为4416个，串联数为96；而800V则需要约200个电芯串联，保时捷Taycan的电池包总共包含396个电芯，串联数为198。
保时捷Taycan的串并联方式
保时捷Taycan是全球第一款量产的电压平台为800V的车型，其最高充电功率为350kW，电池包总重630kg，采用三元体系，总电量为93.4kWh，额定电压为723V，包含396个三元软包电芯，每个电芯的标称电压为3.65V，容量为66Ah；每12个电芯以6s2p的形式组成一个模组，模组电压为22V，容量为132Ah，396个电芯共组成33个模组。
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单个模组串并联方式
上述33个模组串联，被分成两层放置，下层包含30个，上层包含另外3个，800A保险丝串联在18号模组和19号模组之间。在发生短路电流的情况下，将会中断高压蓄电池的供电，以保证电池安全。
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Taycan的电池箱体结构
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下层模组的连接方式
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上层模组的连接方式
串数增加，对电芯一致性要求提高
一致性，指的是用于成组的单体电芯的初期性能指标的一致，包括容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等，如果电芯之间一致性存在差异，将影响整个电池组的性能。
从上面的分析可以看出，800V高压架构的Taycan的电池采用的是198s2p的连接方式，串联数为198个，较400V系统增加了一倍。对于串联回路，在充放电时流过的电流是一样的，因为电芯内阻的差异，单体电芯表现的电压不同。内阻比较大的电池在充电时会提前充满或优先到达上限电压，放电时则会提前到达下限电压，为了避免过充过放，电池管理系统就会截止充放电，而此刻其他电芯还未充满或充分发挥容量，从而导致电池容量的浪费。内阻高的电芯完全充放电的频率更高，使其衰减更快，久而久之，这颗电芯就更可能发生失效或安全故障。串数越多，电芯产生问题的概率就越高，对于电芯一致性的要求也相应提高。
目前，改进电池一致性的方法主要有：（1）极限制造：在生产过程中控制原材料的一致性、改良工艺过程及参数等，例如宁德时代就将极限制造创新列为自己的四大创新体系之一，将产品缺陷率由ppm级做到ppb级；（2）电池下线后即对电池进行筛选，选择同一批次性能相近的电池成组；（3）电池管理方面：在使用过程实时监控，优化电池的充放电、热管理等等，这个我们后面会讲。
电池热管理
为进行对比，我们假设存在电压为400V的电芯，将其分别组成电量相同，电压分别为400V和800V的电池包，则其串并联方式如下图：
图片
目前国内充电桩支持的最大电流为250A，未来可达500A，若电流过大，将导致充电电缆过粗过重，给使用带来不便。因此，在外部输入电流一样的情况下，由于并联分流，流过800V系统单个电芯的电流将大于400V系统，相应的800V系统产生的热量也更大，对于热管理的要求越高。
我们来看一下Taycan的热管理，水冷板分别在电池箱体下侧，可有效隔绝冷却液与模组，提高电池安全性。由于模组分布在两层，其水冷系统也分为上下两层，共13个冷却支路，每个冷却支路有两根水冷管并联，水冷管采用口琴管的方案，每根水冷管有10个并联通道。
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Taycan水冷管截面
电池的液冷系统与整车的冷却系统是交互的，动力电池将热量传递给水冷板中的冷却液，冷却液再将热量通过热交换器传递给整车的冷却系统，最后将热量排放到空气中。
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Taycan的热管理系统
热安全方面，由于快充过程中产热量大，热失控的风险增加，因此需要进行有效的监控与预警，电池包的结构选材方面也要优化改进。
此外，800V高压快充技术对热管理的要求还体现在电池散热与升温之间的平衡：
一方面，由于通过单个电芯的电流更大，导致电芯产热更多——温度升高——加剧电芯老化/产生安全隐患——波及其他电芯甚至整车。另一方面，低温环境并不利于快充，热管理系统需要将即将进行快充的电池的温度适当提高，例如，Taycan电芯进行快充的最适宜温度为30℃，所以，车主如需要进行大功率快充，那么整车会事先将电芯温度调整到30℃，如果在充电时还没有达到这个温度或是车主没有事先设置进行加热，Taycan会首先将电芯加热到30℃，然后才允许大功率充电。
BMS
BMS对电池进行监控和管理，是动力电池系统的大脑。一般来说，BMS由一个主控单元和多个从控单元组成，从控单元直接连接动力电池，主控单元通过CAN总线或菊花链通信等方式管理多个从控单元。
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BMS架构
上文我们提到，一个电池包中的电芯要尽量保持在一致的状态，BMS具有均衡管理的功能，即根据电芯信息，采取主动或被动的方式，尽可能均衡各电芯的荷电状态。BMS有两种均衡方式：主动均衡和被动均衡，主动均衡是将电量由SOC高的电池转移到低的电池中，结构较为复杂且成本高；被动均衡是将SOC高的电池的电量通过并联电阻消耗掉，这种方式结构简单且成本低，但是会造成能量浪费，目前采用较多的是被动均衡。BMS需要考虑电池自放电、均衡时间、散热等因素，来管理电池状态，使其保持一致，上文提到，串数增多，电池一致性要求也提高，同样的，对BMS的均衡能力要求也要提高。
再有就是， BMS中存在高压电路和低压电路，高低压电路之间的通信需要使用通信隔离芯片，电池包电池达800V后，这种耐高压的隔离芯片要重新选型，选择汽车级加强隔离的芯片。
除上述内容外，由于电压电流的变化，电池包内相关元器件、连接件等也需要重新选型，在此不再赘述。
电芯层面
高压快充对电池的倍率性能提出要求
高压快充，其本质就是要提高充电速度，解决用户的充电焦虑。如今普遍使用的400 V电压系统(250 A电流)可以达到100 kW的充电功率，电池由30%SOC充至80%SOC需要约30min，距燃油车的加油速度还存在很大差距，即使在未来将电流增加到500 A，也需要15min左右，而800V高压未来能达到300-500 kW的充电功率，只需几分钟就能迅速补能，可以媲美燃油车的补能速度。
图片
充电时间的减少在给消费者带来更好体验的同时也给电池带来了考验，电池的充电速度主要取决于锂离子的脱嵌和迁移速率，当采用800V电压平台后，充电倍率最大可达6C（目前普遍为1C），在高充电倍率下，锂离子脱嵌和迁移的速率加快，部分锂离子来不及进入正负极，只能形成一些副产物，导致活性物质损失，加速电池寿命衰减。且动力电池在快充条件下，析锂现象加剧，一方面将造成活性物质的损失，影响电池容量和寿命；另一方面，锂枝晶一旦刺穿隔膜，将导致电池内部短路，造成起火等安全风险。
为解决上述问题，业界针对电池各组分做出了大量努力：
正极材料方面，最新的亮点技术有蜂巢能源的前驱体定向生长精准控制技术，通过控制前驱体合成参数，一次粒径放射状生长，打造离子迁移“高速公路”，提高离子传导，以及广汽埃安的石墨烯电池，石墨烯电池是将石墨烯与镍钴锰酸锂三元正极材料混合制成，石墨烯形成一个近似球面的三维结构，它能很好地与三元正极分子结合，增大相互之间传递电荷的面积，从而提升电荷传递效率，将充电速度加快至8分钟充满80%，这款电池将搭载在AionV上。
负极材料是充电倍率突破的重要方向，宁德时代在2019年曾对外宣称正在研发一种新的磷酸铁锂电池技术，在负极石墨的表面利用“快离子环”技术让石墨结构兼具超级快充和高能量密度的特性，石墨层增加锂离子嵌入速度后可以达到4C-5C的超级快充能力，相当于15分钟完成主要的充电过程；蜂巢能源在今年的上海车展上推出负极表面改性技术，采用液相包覆技术在石墨表面包覆无定形碳，降低阻抗，提升锂离子的通道。
电解液也需要较高导电率，并且不与正负极反应，能抗高温、阻燃、防过充。宁德时代引入了拥有超强运输能力的超导电解液，提升锂离子在液相和界面的传输速度，通过调控极片多孔结构的梯度分布，实现上层高孔隙率结构，下层高压实密度结构等。蜂巢能源采用含硫添加剂/锂盐添加剂等低阻抗添加剂体系电解液，降低正负极界面成膜阻抗，较高的锂盐浓度可以保证电解液较高的电导率。
在材料之外，还可以改善生产工艺来提高电池倍率性能，比如制备更均匀的浆料，提高涂布一致性可以使电极形成更均匀的导电网络，为离子传输提供快速通道。另外，将电极做薄也有助于提高脱嵌锂的速率，但矛盾的是，厚电极更有利于提高能量密度。因此，在目前的技术基础上，为实现快速充电，势必牺牲一定的能量密度，Taycan的电池系统能量密度约为148Wh/kg，作为对比，根据工信部的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》，我国2019年申报数量最多的车型能量密度集中在160Wh/kg，2020年申报数量最多的车型能量密度集中在160-170Wh/kg之间，从某个角度来说，由于能量密度下降，Taycan车重增加了40多千克。
另外，说一句题外话，电池系统能量密度降低后，对于整车来说，更高的电压意味着更小的电流和更轻的线缆重量（Taycan的铜线减重4kg），在这个层面上来说，800V有助于整车减重。
模组/pack层面
我们知道单个锂离子电池的电压只有3-4V，电池串联后增大电压，并联后增大电流，因此为实现几百伏的系统电压，需要将电池进行串联，400V电压需要约一百个电芯串联，例如特斯拉Model 3短续航版的电芯总数为4416个，串联数为96；而800V则需要约200个电芯串联，保时捷Taycan的电池包总共包含396个电芯，串联数为198。
保时捷Taycan的串并联方式
保时捷Taycan是全球第一款量产的电压平台为800V的车型，其最高充电功率为350kW，电池包总重630kg，采用三元体系，总电量为93.4kWh，额定电压为723V，包含396个三元软包电芯，每个电芯的标称电压为3.65V，容量为66Ah；每12个电芯以6s2p的形式组成一个模组，模组电压为22V，容量为132Ah，396个电芯共组成33个模组。
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单个模组串并联方式
上述33个模组串联，被分成两层放置，下层包含30个，上层包含另外3个，800A保险丝串联在18号模组和19号模组之间。在发生短路电流的情况下，将会中断高压蓄电池的供电，以保证电池安全。
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Taycan的电池箱体结构
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下层模组的连接方式
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上层模组的连接方式
串数增加，对电芯一致性要求提高
一致性，指的是用于成组的单体电芯的初期性能指标的一致，包括容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等，如果电芯之间一致性存在差异，将影响整个电池组的性能。
从上面的分析可以看出，800V高压架构的Taycan的电池采用的是198s2p的连接方式，串联数为198个，较400V系统增加了一倍。对于串联回路，在充放电时流过的电流是一样的，因为电芯内阻的差异，单体电芯表现的电压不同。内阻比较大的电池在充电时会提前充满或优先到达上限电压，放电时则会提前到达下限电压，为了避免过充过放，电池管理系统就会截止充放电，而此刻其他电芯还未充满或充分发挥容量，从而导致电池容量的浪费。内阻高的电芯完全充放电的频率更高，使其衰减更快，久而久之，这颗电芯就更可能发生失效或安全故障。串数越多，电芯产生问题的概率就越高，对于电芯一致性的要求也相应提高。
目前，改进电池一致性的方法主要有：（1）极限制造：在生产过程中控制原材料的一致性、改良工艺过程及参数等，例如宁德时代就将极限制造创新列为自己的四大创新体系之一，将产品缺陷率由ppm级做到ppb级；（2）电池下线后即对电池进行筛选，选择同一批次性能相近的电池成组；（3）电池管理方面：在使用过程实时监控，优化电池的充放电、热管理等等，这个我们后面会讲。
电池热管理
为进行对比，我们假设存在电压为400V的电芯，将其分别组成电量相同，电压分别为400V和800V的电池包，则其串并联方式如下图：
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目前国内充电桩支持的最大电流为250A，未来可达500A，若电流过大，将导致充电电缆过粗过重，给使用带来不便。因此，在外部输入电流一样的情况下，由于并联分流，流过800V系统单个电芯的电流将大于400V系统，相应的800V系统产生的热量也更大，对于热管理的要求越高。
我们来看一下Taycan的热管理，水冷板分别在电池箱体下侧，可有效隔绝冷却液与模组，提高电池安全性。由于模组分布在两层，其水冷系统也分为上下两层，共13个冷却支路，每个冷却支路有两根水冷管并联，水冷管采用口琴管的方案，每根水冷管有10个并联通道。
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Taycan水冷管截面
电池的液冷系统与整车的冷却系统是交互的，动力电池将热量传递给水冷板中的冷却液，冷却液再将热量通过热交换器传递给整车的冷却系统，最后将热量排放到空气中。
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Taycan的热管理系统
热安全方面，由于快充过程中产热量大，热失控的风险增加，因此需要进行有效的监控与预警，电池包的结构选材方面也要优化改进。
此外，800V高压快充技术对热管理的要求还体现在电池散热与升温之间的平衡：
一方面，由于通过单个电芯的电流更大，导致电芯产热更多——温度升高——加剧电芯老化/产生安全隐患——波及其他电芯甚至整车。另一方面，低温环境并不利于快充，热管理系统需要将即将进行快充的电池的温度适当提高，例如，Taycan电芯进行快充的最适宜温度为30℃，所以，车主如需要进行大功率快充，那么整车会事先将电芯温度调整到30℃，如果在充电时还没有达到这个温度或是车主没有事先设置进行加热，Taycan会首先将电芯加热到30℃，然后才允许大功率充电。
BMS
BMS对电池进行监控和管理，是动力电池系统的大脑。一般来说，BMS由一个主控单元和多个从控单元组成，从控单元直接连接动力电池，主控单元通过CAN总线或菊花链通信等方式管理多个从控单元。
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BMS架构
上文我们提到，一个电池包中的电芯要尽量保持在一致的状态，BMS具有均衡管理的功能，即根据电芯信息，采取主动或被动的方式，尽可能均衡各电芯的荷电状态。BMS有两种均衡方式：主动均衡和被动均衡，主动均衡是将电量由SOC高的电池转移到低的电池中，结构较为复杂且成本高；被动均衡是将SOC高的电池的电量通过并联电阻消耗掉，这种方式结构简单且成本低，但是会造成能量浪费，目前采用较多的是被动均衡。BMS需要考虑电池自放电、均衡时间、散热等因素，来管理电池状态，使其保持一致，上文提到，串数增多，电池一致性要求也提高，同样的，对BMS的均衡能力要求也要提高。
再有就是， BMS中存在高压电路和低压电路，高低压电路之间的通信需要使用通信隔离芯片，电池包电池达800V后，这种耐高压的隔离芯片要重新选型，选择汽车级加强隔离的芯片。
除上述内容外，由于电压电流的变化，电池包内相关元器件、连接件等也需要重新选型，在此不再赘述。
NT:代糖产品https://t.cn/A6fD1R6N
*为了提升产品的销售量与消费者的用户体验，美国生产商自2001年以来持续为产品注入概念卖点与功能宣称，宣称的变迁有如下几个规律：
产品宣称比例不断升高，宣称重点随着消费者对食品的关注的变迁而不断变化。“低/无/减卡路里”、“低/无/减碳水”、“无糖”、“糖尿病”、“天然”、“有机”、“洁食（犹太教）”、“道德-环保包装”、“低/无/减过敏原”、“非转基因”成为了产品宣称的重点（如图8）。产品包装方面，大多数食糖产品对其应用场景和使用方法进行宣称与描述。
*国内主要代糖产品
根据中国公开资料，全球甜味剂市场产量约16.24万吨，中国甜味剂产量约12.14万吨。中国甜味剂产量占全球甜味剂产量的75%，是最大的甜味剂生产国。
通过英敏特数据库调研了2011年至2020年国内减糖代糖产品情况（图9），上市新品总计175项，其中人工甜味剂占较大添加比例，包括安赛蜜、阿斯巴甜、三氯蔗糖等，但随着近年天然甜味剂的兴起，人工甜味剂部分被天然甜味剂取代
通过比较2006年至2020年国内减糖代糖产品几种代表性甜味剂使用的变化趋势（图10），可以看到三氯蔗糖一直保持快速增长趋势，安赛蜜在新品研发趋势中有所下滑，阿斯巴甜下降最为明显。
预计未来，随着消费者健康意识的增强，阿斯巴甜将缓慢退出国内甜味剂市场。木糖醇和异麦芽糖醇相对用量较少，且都有下降趋势。但甜菊糖苷和赤藓糖醇市场发展趋势向好，需求高速增长
*2001-2005年国内减糖代糖产品的宣称较为单一，消费者对产品的关注仅围绕糖和热量，消费群体多为糖尿病患者等需要严格控制糖摄入的群体。2005年后，随着消费者对健康、环保的关注度不断增加，“无防腐剂”、“有机”、“减糖”等概念的宣称开始兴起，2016-2020年排名最高的宣称为“不含添加剂/防腐剂”、其次为“无糖”和“无添加糖”，目前国内对过敏原相关信息关注度较低，产品宣称较少（图11）。
*代糖产品主要品类及市场
一、代糖主要产品品类及特性
《健康中国行动（2019-2030年）》提出“合理膳食行动”，关于糖的摄入行动目标是人均每日添加糖摄入量不高于25g。添加糖指的是在加工过程中添加的单糖或双糖，不包括水果中含有的。代糖指的是人工甜味剂像糖精、阿斯巴甜、甜蜜素等；天然提取物：甜菊糖苷、罗汉果苷等，还有一些糖醇类的功能糖（图12）。
*在食品工业中，过去常以蔗糖为主要甜味剂。近年来，人们对于健康、天然产品的需求也愈来愈迫切，对于糖的消费也逐渐减少，天然甜味剂的机会由此崛起。但因目前甜味剂与蔗糖的口感差距，短时间内无法实现完全替代，可将高倍甜味剂与蔗糖产品复配，制备减糖产品甜度类似蔗糖，在总糖方面实现减糖的目的，解决食品中因广泛添加蔗糖造成的肥胖问题。
*代糖产品市场发展趋势
一、公众健康意识的增强加速了蔗糖替代
近年来随着高糖高能量饮食的摄入，糖尿病、肥胖及龋齿比率不断上升，对人们的健康产生不利影响。很多国家和地区，均已将降糖提升到国家强制管控层面，并逐步制定和颁布针对高糖领域食品的征税政策。
我国《健康中国2019-2030》发展规划提出合理膳食行动，重点鼓励全社会减盐、减油、减糖，提倡到2030年人均每日添加糖摄入量不高于25g。
代糖产品相对于蔗糖而言，不参与新陈代谢、不增加热量，是蔗糖的良好替代品。随着人们对健康饮食重视程度的提升，以及相关患病人群糖类食品控制需要，无热量的、不参与新陈代谢的代糖类产品需求将会越来越大。
*功能性甜味剂的使用日益成为趋势
近年低聚糖被用作功能性甜味剂，发展迅速。低聚糖能活化肠道双歧杆菌的繁殖，改善肠道菌群，增强肠道免疫功能，帮助消化，防止便秘。还能预防龋齿、调节血脂和胆固醇代谢、增强机体免疫能力。
在调研中发现一种食品中添加三种甚至多种甜味剂的现象也非常普遍。这是充分利用天然甜味剂和合成甜味剂的优劣特性，既赋予食品良好的口感，又能控制血糖升高的幅度，还有效地利用功能性甜味剂的保健功能，从这一点也可以看出甜味剂的使用技术已经日趋成熟。
*甜味剂未来发展空间广阔
目前，关于甜味剂的研究主要集中在生产工艺的改进，品质的提升等方面。研究人员仍在继续寻求着新的甜味剂资源，希望能够找到一种安全可靠、高甜度、易生产、价格便宜、甜味特性好、性质稳定的理想分子。
为了在功能上更全面的贴近蔗糖，未来甜味剂的研究方向要在甜味剂的提取和生产工艺上做进一步的研究，从感官的甜味、应用中的保水特性、质构特性、对保质期的影响等多角度进行深入研究发掘；
在生物学层面，探究甜味剂对生物的神经环路，新陈代谢，机体发育以及心理等方向的影响，使其在代替蔗糖时既能满足人对甜味的需求，同时又达到使人产生愉悦感的作用。
*为了提升产品的销售量与消费者的用户体验，美国生产商自2001年以来持续为产品注入概念卖点与功能宣称，宣称的变迁有如下几个规律：
产品宣称比例不断升高，宣称重点随着消费者对食品的关注的变迁而不断变化。“低/无/减卡路里”、“低/无/减碳水”、“无糖”、“糖尿病”、“天然”、“有机”、“洁食（犹太教）”、“道德-环保包装”、“低/无/减过敏原”、“非转基因”成为了产品宣称的重点（如图8）。产品包装方面，大多数食糖产品对其应用场景和使用方法进行宣称与描述。
*国内主要代糖产品
根据中国公开资料，全球甜味剂市场产量约16.24万吨，中国甜味剂产量约12.14万吨。中国甜味剂产量占全球甜味剂产量的75%，是最大的甜味剂生产国。
通过英敏特数据库调研了2011年至2020年国内减糖代糖产品情况（图9），上市新品总计175项，其中人工甜味剂占较大添加比例，包括安赛蜜、阿斯巴甜、三氯蔗糖等，但随着近年天然甜味剂的兴起，人工甜味剂部分被天然甜味剂取代
通过比较2006年至2020年国内减糖代糖产品几种代表性甜味剂使用的变化趋势（图10），可以看到三氯蔗糖一直保持快速增长趋势，安赛蜜在新品研发趋势中有所下滑，阿斯巴甜下降最为明显。
预计未来，随着消费者健康意识的增强，阿斯巴甜将缓慢退出国内甜味剂市场。木糖醇和异麦芽糖醇相对用量较少，且都有下降趋势。但甜菊糖苷和赤藓糖醇市场发展趋势向好，需求高速增长
*2001-2005年国内减糖代糖产品的宣称较为单一，消费者对产品的关注仅围绕糖和热量，消费群体多为糖尿病患者等需要严格控制糖摄入的群体。2005年后，随着消费者对健康、环保的关注度不断增加，“无防腐剂”、“有机”、“减糖”等概念的宣称开始兴起，2016-2020年排名最高的宣称为“不含添加剂/防腐剂”、其次为“无糖”和“无添加糖”，目前国内对过敏原相关信息关注度较低，产品宣称较少（图11）。
*代糖产品主要品类及市场
一、代糖主要产品品类及特性
《健康中国行动（2019-2030年）》提出“合理膳食行动”，关于糖的摄入行动目标是人均每日添加糖摄入量不高于25g。添加糖指的是在加工过程中添加的单糖或双糖，不包括水果中含有的。代糖指的是人工甜味剂像糖精、阿斯巴甜、甜蜜素等；天然提取物：甜菊糖苷、罗汉果苷等，还有一些糖醇类的功能糖（图12）。
*在食品工业中，过去常以蔗糖为主要甜味剂。近年来，人们对于健康、天然产品的需求也愈来愈迫切，对于糖的消费也逐渐减少，天然甜味剂的机会由此崛起。但因目前甜味剂与蔗糖的口感差距，短时间内无法实现完全替代，可将高倍甜味剂与蔗糖产品复配，制备减糖产品甜度类似蔗糖，在总糖方面实现减糖的目的，解决食品中因广泛添加蔗糖造成的肥胖问题。
*代糖产品市场发展趋势
一、公众健康意识的增强加速了蔗糖替代
近年来随着高糖高能量饮食的摄入，糖尿病、肥胖及龋齿比率不断上升，对人们的健康产生不利影响。很多国家和地区，均已将降糖提升到国家强制管控层面，并逐步制定和颁布针对高糖领域食品的征税政策。
我国《健康中国2019-2030》发展规划提出合理膳食行动，重点鼓励全社会减盐、减油、减糖，提倡到2030年人均每日添加糖摄入量不高于25g。
代糖产品相对于蔗糖而言，不参与新陈代谢、不增加热量，是蔗糖的良好替代品。随着人们对健康饮食重视程度的提升，以及相关患病人群糖类食品控制需要，无热量的、不参与新陈代谢的代糖类产品需求将会越来越大。
*功能性甜味剂的使用日益成为趋势
近年低聚糖被用作功能性甜味剂，发展迅速。低聚糖能活化肠道双歧杆菌的繁殖，改善肠道菌群，增强肠道免疫功能，帮助消化，防止便秘。还能预防龋齿、调节血脂和胆固醇代谢、增强机体免疫能力。
在调研中发现一种食品中添加三种甚至多种甜味剂的现象也非常普遍。这是充分利用天然甜味剂和合成甜味剂的优劣特性，既赋予食品良好的口感，又能控制血糖升高的幅度，还有效地利用功能性甜味剂的保健功能，从这一点也可以看出甜味剂的使用技术已经日趋成熟。
*甜味剂未来发展空间广阔
目前，关于甜味剂的研究主要集中在生产工艺的改进，品质的提升等方面。研究人员仍在继续寻求着新的甜味剂资源，希望能够找到一种安全可靠、高甜度、易生产、价格便宜、甜味特性好、性质稳定的理想分子。
为了在功能上更全面的贴近蔗糖，未来甜味剂的研究方向要在甜味剂的提取和生产工艺上做进一步的研究，从感官的甜味、应用中的保水特性、质构特性、对保质期的影响等多角度进行深入研究发掘；
在生物学层面，探究甜味剂对生物的神经环路，新陈代谢，机体发育以及心理等方向的影响，使其在代替蔗糖时既能满足人对甜味的需求，同时又达到使人产生愉悦感的作用。
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