一汽集团王德平:动力电池安全事故是一个系统工程

发布日期:2019-12-01 20:53:36    浏览次数: 1672

编者按:新能源汽车的“火”是它们进入市场前必须经历的一个障碍。电池安全可以说是新能源汽车产业健康发展的重要保证。为了应对电池安全的重大挑战,各种汽车公司也展示了他们的专业知识。

在10月8日举行的2019 ibsw国际电池安全大会上,BAIC新能源、一汽、威来的相关领导分享了他们在电池安全方面的工作。

以下是一汽集团王德平的讲话。(已删除)

应该说,近年来,全电动汽车的事故时有发生,随着整个行驶里程的不断提高,包括新能源量的增加,以及高比能电池的使用越来越多,新能源汽车的安全事故呈上升趋势。从现场判断,在充电、驾驶和停车过程中存在安全事故。应该说,电动车的安全事故覆盖了车辆的整个现场。

从这些安全事故来看,近60%是由电池安全问题引起的,所以电池安全应该说是整个新能源汽车安全事故的核心。

电动汽车周围的安全事故,尤其是动力电池的安全事故,不仅应该与电池本身有关,而且应该是一个系统工程。除了电池本身,它们还应该与整车、相关部件以及日常使用和维护相关。开发和维护应围绕整个电动汽车的整体生态共同进行,以确保整个动力电池系统的安全。

从汽车方面来看,动力电池安全事故主要是由几个方面的故障造成的,可以归纳为五个方面:一是电池芯的故障;第二,bms的失败;第三,绝缘系统的故障;第四,机械和密封件的故障;第五,连接失败。

首先,电池故障有多种方式,包括泄漏、析锂、变形、过热和过充电。从使用条件来看,低温快速充电技术和外部挤压碰撞都会导致电池失效。从失效机理来看,存在活性物质的结构变化和相变、过量金属的溢出和碰撞等。综上所述,主要有三个方面:短路、负极析锂和正极析氧。

第二,bms系统的故障。应该说还有很多模式,包括电压、电流、温度和绝缘检测以及保护故障,包括soc、soh、sop、sof偏差估计和一些硬件损坏。就操作条件而言,有许多因素导致bms故障,包括振动、外部冲击、火灾、涉水等。在机制方面,有芯片选择、硬件集成、通信丢包和连续逻辑等。

第三,绝缘故障。绝缘故障模式包括高压电机、接地故障和线束损坏。从诱发条件来看,有振动因素、外部冲击可能性、涉水、气压、高速充电等。从机理上看,绝缘层耐压水平和保护水平都有失效。

第四,连接失效模式包括传感器脱离、连接松动和表面氧化。从使用条件来看,有振动、外部冲击、涉水等。

第五,机械和密封件的故障。还有许多故障模式,包括电池壳泄漏和冷却系统泄漏。在使用条件方面,有振动、坠落、撞击、碰撞、涉水、外部火灾等。在机理上,存在电池单元的化学反应问题,以及模块强度、焊接结构强度、固定结构强度等的变化。

围绕这些机制和情况,一汽主要从七个方面保证新能源电动汽车的安全:一是进一步明确技术路线方向;二是构建全系统安全理念;第三,在业务流程的开发和业务流程的管理中,安全性应该被纳入整个业务的管理框架中。第四,一些具体的安全技术。第五,验证好实验。第六,提供前端和全过程服务;第七,监控系统。这里,一、二、三、五、六、七将简要介绍电池安全技术的一些实践。

这是整个战略方向。今年7月,一汽也发布了新能源战略,可概括为“353”:

“三条”,三条技术路线。未来,一汽将在新能源技术路线上有三条平行线。

“5”包括五个核心组件,包括燃料电池、系统安全、电气控制、电力驱动和电池系统。我们还将这五个系统分别命名为一氢、一安、一控、一驱和一能。

动力电池以数据为核心,构建了五层电池生命周期管理框架。

一是基础研究和数据平台。

二是建立业务痛点和市场分析。

第三,数据处理和建模。

第四,在整车上的应用和用户服务。

第五,通过引入云数据,优化汽车应用和电池回收应用。

这里的核心是基于基础研究,包括电池单元的故障和电动汽车的安全性,而核心电池单元的核心必须尽可能安全。

第二,安全的安全概念对于为所有员工建立安全概念非常有用,尤其是对整个行业,包括制造和营销。电动汽车仍然是新事物,在产品规划、研发和营销过程中经常会遇到一些冲突。例如,在dsoc低温下,它们需要与传统车辆或新车具有相同的功率和加速度。这很难保证,在这种情况下如何平衡。包括当电池温度过高时如何与乘客舱的冷却系统平衡,以及需要冷却系统来确保电池的安全。应该说,在产品定义、开发和制造的全过程中,如何平衡以安全为核心的产品和功能,在现阶段仍然是非常重要的,也是树立安全理念的一项非常重要的工作。

第三,关注安全。我们梳理了整个业务链中的“V”形安全全系统流程,包括安全目标的制定、围绕安全目标对车辆要求的分析和分解、每个系统安全设计的实施、装配的实施以及相应的验证、装配验证、车辆验证,包括后方制造、生产、维护和监督。

第四,我想重点谈谈第四个方面,即我们对安全设计的具体做法。通过对滥用的识别、失效模式的分析、失效机理的判断、发热速度的预测、传热路径的确定和危害的评估,电池系统的总体安全设计是积极的。每一步对电池的安全时空、联锁时空和电池组的控制都有相应的控制和判断。围绕这种积极的设计,构建了四重安全保护系统,包括电池安全、车辆安全、充电安全和使用安全。围绕这四个方面,构建了16个具体方面和54个具体安全保护措施,以确保整个动力电池系统在整个生命周期中的安全。下面,我将从这54个项目中介绍一些具体的保护措施。

首先,碰撞安全。戴院长刚才也介绍了BAIC。我们在这方面做了很多类似的工作。一方面,保证了当车辆碰撞和车辆底部低速碰撞时,电池不会由于车辆的碰撞或碰撞而变形。另一方面,我们建立了双向高压断电系统,即如果高速车辆碰撞时气囊开始工作,整个高压系统应在1毫秒内断电,以确保整个高压系统的安全。

二是bms的优化。我们将云数据导入bms,因为我们自己的内部公司有一个针对所有车辆数据的相应监控系统。我们建立一个生命模型,并估计电池的实时状态。我们将这些数据导入到边缘bms中,丰富了bms的功能,使bms的控制精度和估计精度更高,实现了故障预警。

第三,电池热失控的预警。云历史数据和实时监控数据包括环境压力和系统状态。这些信息被整合在一起,以建立热失控警告发展模型。然后将这些预警模型应用到整车热失控系统中。一方面,高压系统的维护是通过热失控模型报警的系统诊断来实现的。另一方面,车辆端、云和仪器向驾驶员提供相应的热失控警告信息,包括后台服务。

第四,主动灭火系统。目前,我们和哲夫开发的系统仍处于开发阶段。从以前的实验来看,它取得了很大的成绩。一方面,系统可以主动对热失控模块和单体进行灭火实验。另一方面,由于所采用的灭火介质是具有高热熔体比的介质并吸收大量热量,因此电池组中的温度可以通过这种吸热而降低,从而防止电池组中的热量导致汽车的内部车厢着火。

整个ip防护防水安全的设计:目前,这项工作还处于迭代阶段。目前,我们的重点工作仍然是实验验证。就实际情况而言,符合国家标准和相应标准的防水事故仍应发生。我们现在专注于安全实验。通过电池碰撞实验后,经过500周的循环,现在我们要做水下防水安全实验的验证。

全电池寿命优化评估:围绕车辆端和用户端建立一个基于数据的面向用户的电池容量评估模型,然后将电池容量评估模型引入到安全系数中来判断整体安全程度,进一步优化和保证整车的安全使用。

用户bms匹配:通过对大数据和充电行为的分析,以及对电池状态的评估,通过ota优化相应的车辆bms匹配。

故障预警分析:基于用户的数据统计和数据探索,将这些数据引入诊断系统,优化bms和用户的使用行为,通过电池运行数据改善用户的使用行为,确保更好的电池状态,延长电池寿命。

第五,最大的工作是验证产品的实验,这也是我们整个实验的一些内容。

第六,全过程服务是我们在中国五大区域建立了240个新能源汽车服务网点,确保及时的汽车维修服务。

第七,具体监控我们整个产品的运行状态,以确保车辆的实时安全。

最后,为了确保整个电动汽车的安全,我们还希望与世界各地的合作伙伴一起开发新能源汽车,以确保我们整个新能源汽车行业的健康发展。

资料来源:第一电网

邓雅

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