鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1228次 | 2021年04月07日
談一談對(duì)動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)可靠性的一些看法
電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)（PACK）的可靠性在研發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常為同事所提及，有人也會(huì)等同于壽命，有人也會(huì)講是耐久性，有人也會(huì)說(shuō)是質(zhì)保期，當(dāng)然也有的講到是失效率相關(guān)，是平均無(wú)故障間隔時(shí)間（MTBF）等等。
以上的叫法均有其特殊意義，只是所關(guān)心的重點(diǎn)不同。
這里面涉及到幾個(gè)常用、易混淆的術(shù)語(yǔ)，如壽命、耐久性、質(zhì)保期、可靠性、失效率、平均無(wú)故障間隔時(shí)間（MTBF）。在理解這些術(shù)語(yǔ)前，有個(gè)問(wèn)題大家可以思考下：電動(dòng)汽車的可靠性與傳統(tǒng)汽車的可靠性有差別嗎？
本質(zhì)上是沒(méi)有差別的，就像你談?wù)揘OKIA手機(jī)與智能手機(jī)的可靠性相同。除去動(dòng)力技術(shù)的不同，傳統(tǒng)汽車與電動(dòng)汽車在很多方面都是相通的。
我們看下這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)的含義：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
使用壽命，是指新車開(kāi)始使用直至報(bào)廢為止的使用延續(xù)時(shí)間（或里程）。使用期限分為技術(shù)使用期限、經(jīng)濟(jì)使用期限與合理使用期限。
質(zhì)量保證期是指保證該商品使用者實(shí)現(xiàn)購(gòu)買該商品目的和要求的合理預(yù)期，即質(zhì)量保障的時(shí)間，也即合理使用壽命，很明顯質(zhì)保期在數(shù)值上使用壽命，我們常聽(tīng)說(shuō)的動(dòng)力鋰電池要能做到5年10萬(wàn)公里或8年12萬(wàn)公里（以先到為準(zhǔn)），指的就是質(zhì)保期。有關(guān)質(zhì)保期還有個(gè)易混的概念即保修期，這二者差別在于質(zhì)保期內(nèi)零件免費(fèi)更換，保修期內(nèi)免費(fèi)維修，在數(shù)值上一般保修期小于等于質(zhì)保期，也有終生保修的，屬特例。
談一談對(duì)動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)可靠性的一些看法
耐久性，是指汽車進(jìn)入極限技術(shù)狀態(tài)之前，經(jīng)預(yù)防性維修（不更換重要總成和大修）維持工作能力的性能。使用壽命與耐久性都是對(duì)產(chǎn)品壽命的描述指標(biāo)，很多情況下，二者可以等同，從數(shù)值上來(lái)看，耐久性使用壽命。耐久性一般大于質(zhì)保期，這從含義上就可以看出，假如產(chǎn)品不能維持規(guī)定工作能力，必定在相關(guān)零部件上出現(xiàn)了問(wèn)題。
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IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
耐久性體現(xiàn)在維持規(guī)定工作能力性能的時(shí)間跨度，比如關(guān)于動(dòng)力鋰電池，我們了解在容量低于80%時(shí)，就要求退役，但低于80%時(shí)，車子仍然可以繼續(xù)使用。所不同的是，車子的性能變化了，直接的表現(xiàn)就是續(xù)駛里程降低。這種現(xiàn)象，不同的車子到達(dá)電池容量80%的時(shí)間是不同的，時(shí)間早的就可以說(shuō)該車的耐久性不好，時(shí)間晚的就可以說(shuō)是耐久性好。當(dāng)然，假如將容量到達(dá)80%就含義為動(dòng)力鋰電池的壽命，那二者相同。
以上是PACK中，較容易理解耐久性的一個(gè)例子。其實(shí)，耐久性最初始于對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的研究，由于機(jī)械產(chǎn)品的失效通常都是應(yīng)力應(yīng)變長(zhǎng)時(shí)間用途累積而造成，因此，耐久性是一個(gè)漸變指標(biāo)，這與電池SOC的衰退類似，與時(shí)間因素強(qiáng)相關(guān)?？煽啃允侵鸽妱?dòng)汽車在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。
這里有四個(gè)關(guān)鍵因素：汽車產(chǎn)品、規(guī)定條件、規(guī)按時(shí)間、規(guī)定功能。
汽車產(chǎn)品指汽車整車、總成或關(guān)鍵零部件，如PACK。
可靠性也是描述一種時(shí)間跨度內(nèi)的能力，假如說(shuō)狹義的質(zhì)量是時(shí)間點(diǎn)的概念（產(chǎn)品在出貨那個(gè)時(shí)刻是否是OK的），那么可靠性則是一段時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量。
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可靠性的另一個(gè)屬性是故障，所有的可靠性活動(dòng)都是圍繞故障展開(kāi)的，離開(kāi)故障談可靠性是沒(méi)有意義的，它所研究的重要就是產(chǎn)品的故障規(guī)律、機(jī)理，以及相關(guān)的改進(jìn)、驗(yàn)證活動(dòng)。從這點(diǎn)來(lái)看，可靠性與使用壽命、質(zhì)保期不是一個(gè)緯度的概念，與耐久性有共同之處（耐久性本身也與故障相關(guān)）。
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那么，如何來(lái)用數(shù)字表征一個(gè)產(chǎn)品的可靠性呢？即可靠性指標(biāo)是什么。
這就是大家常聽(tīng)到的平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）、失效率。
先說(shuō)MTBF（Meantimebetweenfailures，在理論上，這個(gè)只能用于描述可修產(chǎn)品，如汽車；對(duì)電芯來(lái)講，電芯是不可修產(chǎn)品，因電芯假如壞了就沒(méi)法修復(fù)了），平均無(wú)故障工作時(shí)間，通俗地講就是多少個(gè)產(chǎn)品、在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)、發(fā)生了多少個(gè)故障。如1臺(tái)電動(dòng)大巴，在外運(yùn)行30天，共發(fā)生的2起故障，則MTBF＝1*30/2=15天；若100輛車，在外運(yùn)行30天，共發(fā)生了200起故障，則MTBF＝100*30/200=15。這種估計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，但實(shí)用。
上面講了，MTBF是對(duì)可修產(chǎn)品而言的，對(duì)電芯來(lái)講是沒(méi)有意義的。但PACK是可修產(chǎn)品，所以可以使用。一些客戶要求整車的首次故障不低于5000公里或1000公里，這個(gè)首次故障（可以看成MTBF的特例，即到第1個(gè)故障的統(tǒng)計(jì)規(guī)律），該需求可轉(zhuǎn)化為時(shí)間分解到動(dòng)力鋰電池的需求中，這樣便于設(shè)計(jì)。
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另一個(gè)是，失效率（這個(gè)是極有爭(zhēng)議的概念，這里不具體差別可修產(chǎn)品，不可修產(chǎn)品），只以大家通常理解的意思說(shuō)明：即一段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品發(fā)生故障的頻率。與MTBF類似，這個(gè)指標(biāo)，也必須要：
（1）指定具體的產(chǎn)品批次，即什么車；
（2）指定具體的時(shí)間，如是6個(gè)月的，12個(gè)月的，還是3年的；
（3）規(guī)定具體的故障，即什么現(xiàn)象發(fā)生的，可以視作故障，這個(gè)很重要，直接決定統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目。
根據(jù)故障的危害程度不同，汽車故障通常分類：
1）致命故障。指危及人身安全、引起重要總成報(bào)廢、造成重大經(jīng)濟(jì)損失、對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重危害的故障。
2）嚴(yán)重故障。指引起重要零部件或總成損壞、影響行駛安全、不能用易損備件和隨車工具在短時(shí)間（30min）內(nèi)排除的故障。
3）一般故障。指不影響行駛安全的非重要零部件故障，可用易損備件和隨車工具在短時(shí)間（30min）內(nèi)排除。
4）輕微故障。指對(duì)汽車正常運(yùn)行基本沒(méi)有影響，不要更換零部件，可用隨車工具（5min內(nèi)）較容易排除的故障。
PACK在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，可依照此分類建立起PACK的故障類別，比如起火、爆炸是一類，冒煙、燒融是一類，一些影響動(dòng)力鋰電池性能的是一類，如各類報(bào)警，異常等等，這個(gè)沒(méi)有明確的分法，根據(jù)各公司的習(xí)慣來(lái)進(jìn)行即可。
關(guān)于之前的100輛車，30天，200起故障，失效率為200/100*30＝0.067/天。細(xì)心的讀者，可以發(fā)現(xiàn)，它是MTBF的倒數(shù)，其中緣由在此不展開(kāi)，也是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模珜?shí)用。6
這幾個(gè)概念說(shuō)到這里，似乎有個(gè)很重要的東西一直沒(méi)有扯上關(guān)系：電芯的壽命！
