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關(guān)注電池和電池管理系統(tǒng)的安全問題

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:313次  |  2023年10月11日  

九月二十三日,我國汽車技術(shù)研究中心主辦、北京卡達(dá)克承辦的"2015電動汽車科技創(chuàng)新國家論壇"(EVTIF)在北京召開。在這一屆論壇上,來自國內(nèi)外車企、零部件供應(yīng)商、中德兩國相關(guān)政府部門的專家就電動汽車話題做了分享。


車云菌在享受了半日電動汽車賽道試駕和長達(dá)一天半的論壇學(xué)習(xí)后,對內(nèi)容略作盤點(diǎn),發(fā)現(xiàn)電池&電池管理系統(tǒng)安全,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公共運(yùn)營管理等多個(gè)方面都是會上的高頻詞匯,在此不妨對會議做個(gè)簡短回顧。


關(guān)注電池和電池管理系統(tǒng)的安全問題


國內(nèi)三月份至今,7、8起電動汽車電池起火事件,把電池安全和電池管理系統(tǒng)安全的問題推上了風(fēng)口浪尖。這幾樁起火事件中,動力鋰電池受熱后出現(xiàn)溫度不可控、直線上升的情況,才導(dǎo)致了燃燒爆炸。這個(gè)現(xiàn)象擁有一個(gè)專業(yè)術(shù)語,名叫動力鋰電池熱失控。


電池溫度升高是起火燃燒的罪魁禍?zhǔn)?,而熱量出現(xiàn)的原因不外乎以下四點(diǎn):電池中副反應(yīng)放熱、過充產(chǎn)熱、電觸發(fā)短路產(chǎn)熱以及碰撞后電觸發(fā)產(chǎn)熱。假如在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中找原因,重要落在電池設(shè)計(jì)和電池管理系統(tǒng)上。

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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%

我國電動汽車百人會理事會執(zhí)行副理事長歐陽明高先生在演講中,詳細(xì)解析了車用動力鋰電池機(jī)及其電池管理系統(tǒng)的安全性,并現(xiàn)場例舉了用于熱失控評估的多個(gè)模型,車云菌整理為上表。


他表示熱失控問題不僅要求車企在電池選擇、熱設(shè)計(jì)和保護(hù)設(shè)計(jì)、以及電池單體容量等角度要有所關(guān)注,而且也要電池管理系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控電動汽車電池組的狀態(tài),對車輛電池余電做個(gè)估算,控制電池的充放電,優(yōu)化電池性能參數(shù),提升電池使用壽命,并且把監(jiān)控單元細(xì)微到每節(jié)電池。


混合動力產(chǎn)品如何形成規(guī)模效應(yīng)


混合動力車被視為汽油車向全電動汽車發(fā)展時(shí)的階段性產(chǎn)品,或許是考慮到僅僅是短暫性優(yōu)勢,沒有被大規(guī)模普及。根據(jù)舍弗勒汽車事業(yè)研發(fā)部高級總監(jiān)牛銘奎供應(yīng)的數(shù)據(jù),2010年和歐美、日本市場混合動力單一車型幾十萬的平臺產(chǎn)量相比,我國市場的混動車只達(dá)到了數(shù)萬輛的級別。


缺少篤定的政策規(guī)劃和引導(dǎo),混合動力車尚未形成規(guī)模效應(yīng)。新的變速箱和混合動力總成擁有少量訂單,但沒有足夠的銷量支撐。零部件供應(yīng)商面對的一大困難,就是車型研發(fā)和模具費(fèi)用的有效分?jǐn)偂?/p>

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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:勘探測繪、無人設(shè)備

解決這一問題的方法,最終還是要回歸技術(shù)——開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)化的混合動力產(chǎn)品。牛銘奎認(rèn)為,產(chǎn)品必須滿足三項(xiàng)要求,才能順應(yīng)現(xiàn)階段市場上混合動力車型的規(guī)模。第一,要很容易被平臺化,利于在車型之間轉(zhuǎn)移,不用額外開發(fā)新品;第二,兼容性好,可以和傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)和變速箱兼容;第三,能夠?yàn)槲覈袌龅幕旌蟿恿Ξa(chǎn)品定制技術(shù)參數(shù),例如考慮到我國市場對成本的敏感性,應(yīng)該盡可能多的開發(fā)單電機(jī)解決方法。


推動充電基礎(chǔ)設(shè)施落地,統(tǒng)一充電軟硬件標(biāo)準(zhǔn)


電動汽車和充電樁的關(guān)系類似雞和蛋。當(dāng)政策扶持、電動汽車公司躍躍欲試,還沒跟上趟兒的充電樁就成了制約發(fā)展的瓶頸。一方面,在數(shù)量和覆蓋范圍上,規(guī)模還不能滿足隨時(shí)充電的需求,另一方面,晚間停車時(shí)補(bǔ)給電量是不少電動汽車主的習(xí)慣,私人充電樁的落地,卻還面對著增容等電網(wǎng)問題和管理等物業(yè)問題。


論壇上有關(guān)私人充電樁的推動,演講者提出了幾點(diǎn)商業(yè)設(shè)想。現(xiàn)場提倡用眾酬模式解決盈利,各方資源整合,有錢出錢,有地出地;同時(shí)倡導(dǎo)共享經(jīng)濟(jì)的思維方式讓私人充電樁進(jìn)入社區(qū);同時(shí),管理層面還可協(xié)助物業(yè)公司在責(zé)任之外尋找利益點(diǎn)。東風(fēng)日產(chǎn)電動汽車營銷總監(jiān)徐小輝舉出一例,在明確充電樁的管理責(zé)任之外,可以把充電設(shè)施和物業(yè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)對接,為物業(yè)公司供應(yīng)未繳費(fèi)用戶的提醒和警告功能。


商業(yè)手段之外,政策也在對充電樁入駐民居有過一些考慮??ㄟ_(dá)克也曾經(jīng)建議住建部出臺民居民宅的建設(shè)規(guī)范,把充電網(wǎng)絡(luò)的主干線設(shè)定為一個(gè)提前規(guī)劃的指標(biāo)。這樣一來,家家戶戶的電動汽車充電,就類似通天然氣、暖氣和網(wǎng)絡(luò),成為一個(gè)標(biāo)配。


基礎(chǔ)設(shè)施落地后,充電接口不適用各類車型,充不上電的情況時(shí)有發(fā)生。和增量同步抓緊落實(shí)的,還有標(biāo)準(zhǔn)制定,在這一點(diǎn)上,要軟硬件兩個(gè)方面齊頭并進(jìn)。充電樁和車載充電機(jī)物理接口要統(tǒng)一,軟件方面的充電協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也急需進(jìn)一步細(xì)化。


我國汽車技術(shù)研究中心新能源所涉及的研究范圍就包括了電機(jī)電控,充電等等所有跟車相關(guān)的測試評價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)化工作,并且直接對接國標(biāo)。新能源試驗(yàn)室首席專家王芳博士介紹了"互聯(lián)互通"和"充電安全"兩方面的測試和標(biāo)準(zhǔn)化工作。其中涉及的互聯(lián)互通內(nèi)容包含了充電接口,直流快充的通信協(xié)議、車載充電機(jī)的測試,而充電安全也涵蓋了充電設(shè)施本身的安全性、充電設(shè)施和車協(xié)議的軟件安全、車上部件和接口安全性等諸多方面。


電動汽車數(shù)據(jù)采集和公共運(yùn)營管理


我國北上廣地區(qū)的租賃模式分時(shí)租賃已經(jīng)得到了規(guī)?;瘧?yīng)用。公共租賃等共享模式,是電動汽車進(jìn)入個(gè)人住家的一種推廣方式。同時(shí),智能調(diào)動電動汽車的管理平臺也能獲得大量的電動汽車性能和用戶使用習(xí)慣的數(shù)據(jù)積累。


在公共數(shù)據(jù)采集平臺上,車輛信息獲取和傳輸大致遵守?cái)?shù)據(jù)采集-通訊傳輸-故障分析的流程。以北京的電動汽車租賃管理系統(tǒng)為例,平臺重要采集了電池的技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù),包括每塊電池的電壓、溫度、電流等詳細(xì)數(shù)據(jù)。同時(shí)車輛還會回傳包括車速、擋位、位置信息等在內(nèi)的車輛信息。預(yù)先含義的車輛常見故障的推送碼,也要以即時(shí)回傳的模式傳回平臺。


而有關(guān)公共租賃電動汽車的運(yùn)營和管理,首先要確保的是安全完成一整套駕駛權(quán)交接。在北京分時(shí)租賃的案例中,管理車輛運(yùn)行、還車、繳費(fèi)的整套系統(tǒng)已經(jīng)和電動汽車的充電管理系統(tǒng)對接。用戶在借車還車的過程,都要經(jīng)歷電子密碼取匙和充電系統(tǒng)停止充電的詢問動作,一方面確保了租借車輛的安全,另一方面也打通了對充電系統(tǒng)的連接,做到安全斷電。


小結(jié)


在現(xiàn)場圓桌環(huán)節(jié)中,其中一個(gè)問題是:新能源政策補(bǔ)貼退坡,限牌豁免取消,電動汽車的發(fā)展是否會碰到一個(gè)斷崖式勒停?現(xiàn)場對政策變化后的市場環(huán)境比較樂觀,更多傾向"市場過濾"用途。隨著新能源掀起的熱潮回歸理性思考,日漸成熟的汽車市場會淘汰掉渾水摸魚的公司,保留下踏實(shí)研究產(chǎn)品的公司。而且在論壇上,我們可以看到一批緊扣安全、規(guī)?;⑦m合家用的最新標(biāo)準(zhǔn)正在路上,屆時(shí)電動汽車的發(fā)展將對質(zhì)量細(xì)節(jié)做出更加嚴(yán)格的規(guī)范和約束。



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