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馬寧:鋰電池包的可靠性已得到驗(yàn)證
由我國汽車技術(shù)研究中心主辦的"2014我國汽車高新技術(shù)發(fā)展國際論壇(AUTOTEC2014)"于2014年七月十日-十一日在北京會(huì)議中心舉辦。論壇作為汽車行業(yè)交流技術(shù)、洽談合作的重要平臺(tái)，得到了政府主管部門、行業(yè)機(jī)構(gòu)和公司的高度認(rèn)可。天津清源電動(dòng)汽車輛有限責(zé)任公司研發(fā)主管馬寧在本次會(huì)議上發(fā)言表示，從動(dòng)力鋰電池包方面來看，q清源公司2001年就開始進(jìn)行研發(fā)，04年我們投入了44輛電動(dòng)汽車在天津市進(jìn)行示范運(yùn)行，里程超過10萬公里，積累了電池包的大量數(shù)據(jù)，包括工況、溫度、壽命。05年我們進(jìn)行了第一輛鋰電池的實(shí)車碰撞試驗(yàn)，驗(yàn)證了電池包的可靠性。2012年批量出口的CODA車采用了清源公司開發(fā)電池包的方法。標(biāo)準(zhǔn)制定方面，清源公司是電池測試聯(lián)盟的發(fā)起人及重要成員。
天津清源電動(dòng)汽車輛有限責(zé)任公司研發(fā)主管馬寧
以下為演講實(shí)錄
謝謝大家!首先我想介紹一下清源公司。天津清源電動(dòng)汽車輛有限責(zé)任公司成立于2001年十一月，注冊資金2400萬元，資產(chǎn)總額1.4億元，占地面積6萬平方米，清源不僅是天津市高新技術(shù)公司，同時(shí)也是人事部認(rèn)定的博士后工作站，獲得了科技部授權(quán)的新能源汽車整車生產(chǎn)公司的資質(zhì)。清源的四家股東分別是我國汽車有限公司、天津力神電池公司，天津集團(tuán)等,我們從2001年就開始進(jìn)行BMS及動(dòng)力鋰電池包的研發(fā)。
從動(dòng)力鋰電池包方面來看，2001年就開始進(jìn)行研發(fā)，04年我們投入了44輛電動(dòng)汽車在天津市進(jìn)行示范運(yùn)行，里程超過10萬公里，積累了電池包的大量數(shù)據(jù)，包括工況、溫度、壽命。05年我們進(jìn)行了第一輛鋰電池的實(shí)車碰撞試驗(yàn)，驗(yàn)證了電池包的可靠性。2012年批量出口的CODA車采用了清源公司開發(fā)電池包的方法。標(biāo)準(zhǔn)制定方面，清源公司是電池測試聯(lián)盟的發(fā)起人及重要成員。
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%
在動(dòng)力鋰電池包和電池開發(fā)方面，總的來說我們通過要求包含需求分析及管理，若干的一些CFD分析，機(jī)械設(shè)計(jì)及CAE分析，EMC設(shè)計(jì)以及BMS開發(fā)及匹配的關(guān)鍵設(shè)計(jì)開發(fā)能力，輔以完善的測試開發(fā)技術(shù)以及電池的選型和篩選技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池包在安全可靠性、壽命、成本以及性能方面的價(jià)值體現(xiàn)。
有關(guān)動(dòng)力鋰電池包設(shè)計(jì)初期的需求分析以及整個(gè)設(shè)計(jì)過程的管理，要根據(jù)整車的設(shè)計(jì)要求，提出對(duì)動(dòng)力鋰電池包設(shè)計(jì)的項(xiàng)目控制文件，形成電池包設(shè)計(jì)輸入，以及電池單體的技術(shù)要求，還有其他諸如可靠性、安全性、可回收性等等這些全面的內(nèi)容。
在單體電池的選型方面，我們根據(jù)整車的工藝，在不同的場合選擇不同類型的電池，比如說有高功率型，還有根據(jù)整車空間布置的要求，我們選擇了圓形、方形電池，同時(shí)擁有完整的電池單體數(shù)據(jù)測試及評(píng)價(jià)規(guī)范，獲得的數(shù)據(jù)重要用于輔助電池包的開發(fā)。
另外，還有耐用情況下它的安全性方面的表現(xiàn)。另外，電芯的材質(zhì)以及表面涂層在我們模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以做一些方法設(shè)計(jì)和焊接的指導(dǎo)建議，其他解決比如說運(yùn)輸安全方面的。
在熱管理以及CFD分析方面，重要分為1D和3D的分析。1D分析重要是通過1G仿真軟件分析電池單體的發(fā)熱特性，掌握對(duì)電芯進(jìn)行導(dǎo)熱的合理途徑。3D分析重要是推動(dòng)3D的軟件分析流場，優(yōu)化風(fēng)道及水道設(shè)計(jì)，在高密度的電池排布下，達(dá)到溫差控制精度。
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：勘探測繪、無人設(shè)備
這個(gè)是我們目前進(jìn)行的電池開發(fā)的分析參數(shù)。在機(jī)器設(shè)計(jì)方面，在動(dòng)能電池模塊設(shè)計(jì)里面，包括熱設(shè)計(jì)和串并聯(lián)焊接焊接設(shè)計(jì)等等。
電池包的CAE分析方面分為五大塊，其中包括線性分析、模態(tài)分析等等，線性分析重要是對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度、垂直加速度的分析。模態(tài)分析重要是通過對(duì)各個(gè)重要機(jī)械部件相關(guān)的仿真，具體的展示就是我們設(shè)計(jì)中的結(jié)果，比如說電池包的托盤，底部的結(jié)構(gòu)，還有組裝之后的整體分析。疲勞分析重要是模擬車輛在使用狀況時(shí)遇到的顛簸，它承受震動(dòng)的時(shí)候，它在機(jī)器結(jié)構(gòu)方面會(huì)有一些薄弱點(diǎn)。此外，就是電池包在X、Y、Z三個(gè)方向的脈沖模擬分析，以及模擬水平跌落和旋轉(zhuǎn)10度的跌落情況。
下面介紹一下BMS，重要是主動(dòng)的熱管理，單體的保護(hù)及診斷等等。溫度采樣精度可以達(dá)到0.5度，包括先進(jìn)的熱管理，智能的集中管理可以在車輛停止時(shí)對(duì)多路的電池做平衡。
在EMC設(shè)計(jì)方面，左上角這個(gè)圖是對(duì)電池包進(jìn)廠、原廠的電廠和磁場進(jìn)行基本的分析。右上角是我們對(duì)電池包外殼在EMC的敏感評(píng)判下進(jìn)行分析，它會(huì)對(duì)某一些特定頻段的電磁波頻率有放大用途，在內(nèi)部的設(shè)計(jì)時(shí)，要想辦法避開這些頻率。
我們延長電池包壽命的手段，重要是均衡技術(shù)、充換電的功率計(jì)算等等，安全可靠性方面，在功能安全方面我們做了成套的基于IS26262的HIRA分析，同時(shí)對(duì)軟硬件的安全監(jiān)控架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，主動(dòng)保護(hù)重要是對(duì)電芯的過壓、欠壓、過流、過溫、絕緣等方面做保護(hù)。被動(dòng)保護(hù)除了采用保險(xiǎn)之外，我們還專門給電池做了防火墻。
清源具有國內(nèi)優(yōu)秀的測試評(píng)價(jià)能力，左下角是兩個(gè)立方的溫度箱，右下角這個(gè)一排單體模塊充電設(shè)施設(shè)備，通過這些設(shè)備可以對(duì)電池包各個(gè)方面的性能做測試。
在EMC方面，左下角是我們專門給新能源汽車關(guān)鍵零部件做EMC的測試。右邊有一個(gè)電機(jī)臺(tái)架，這個(gè)臺(tái)架的特點(diǎn)是我們可以測電機(jī)空氣系統(tǒng)做運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。
有了這個(gè)設(shè)備我們可以進(jìn)行一些全面的比較苛刻的試驗(yàn)，比如說我們使用WLTP或者是主機(jī)廠比較復(fù)雜的工況，在實(shí)驗(yàn)室或者實(shí)地道路上進(jìn)行SOC估算精度的詳盡測試。這個(gè)是我們的模擬碰撞實(shí)驗(yàn)室，最高可以達(dá)到40g。
在模塊測試層面，我們除了PPT上說的實(shí)驗(yàn)之外，還有整個(gè)對(duì)電池單體進(jìn)行串聯(lián)設(shè)計(jì)的時(shí)候，在電池包層面羅列了可靠性的測試，以及相關(guān)參考的標(biāo)準(zhǔn)。
最后給大家介紹我們現(xiàn)在正在開發(fā)的電池包參數(shù)，因?yàn)檫@個(gè)電池包是基于純電動(dòng)轎車開發(fā)的電池包，我們看一下右下角這個(gè)圖表，圖上也列出了一些主流的新能源車電池包的性能，因?yàn)槲覀冞@個(gè)包是純電動(dòng)的，功能上并不高，但是能量指標(biāo)還是處于前列的。
我的介紹就是這些，謝謝大家!
