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如何兼顧動力鋰電池系統(tǒng)能量密度與安全性?

鉅大LARGE  |  點擊量:1191次  |  2020年04月30日  

新能源汽車補貼政策從2016年開始退坡,同時提出動力鋰電池高能量密度路線。近期接二連三的電動汽車自燃事件,引發(fā)了大眾關(guān)于電動汽車安全的進一步關(guān)注。七月五日,由蓋世汽車主辦的2019新能源動力鋰電池安全技術(shù)論壇在上海舉辦,在圓桌討論環(huán)節(jié),東軟睿馳汽車技術(shù)(沈陽)有限公司汽車電子研究院院長商國平、安徽江淮汽車集團股份有限公司電池系統(tǒng)主管葉昌森、比克動力鋰電池電子電器總監(jiān)曹寶健、清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司總經(jīng)理李崢博士、上海格派新能源技術(shù)集團有限公司格派中央研究院總工程師王紅忠,就如何兼顧動力鋰電池系統(tǒng)能量密度與安全性議題進行了熱烈探討,內(nèi)容如下:


商國平:我先介紹幾位,請各位順序的上來就坐,第一位是來自江淮汽車集團股份有限公司的葉昌森先生;第二位是來自比克動力鋰電池的電器總監(jiān)曹寶健先生,還有剛才跟我交接班的李崢博士,還有一位是來自上海格派新能源技術(shù)的王紅忠王總,一共是5位在臺上,我介紹一下背景,有幾個話題,今天的時間也不是特別的充分了,我希望在座的各位假如有希望表達自己觀點的,請舉手,會給大家機會和時間。


簡單說一下背景,新能源補貼政策,能量密度一直是補貼政策最大的一個主線,所以說,在不斷變化、拉動整個全行業(yè)向高能量密度看齊,但是其實也導(dǎo)致了現(xiàn)在很多的質(zhì)量問題,特別是安全性的問題,可以認為跟這個能量密度是呈一定的正比的,特別是自燃的事件引發(fā)了大家對電動汽車的安全進行關(guān)注。借此,我們來聊一聊這個話題。


今年近兩個月,5、六月份發(fā)生了26起,其中12起接入了平臺,在這里面有8起是剛才提到的提前預(yù)警,重要是絕緣和溫度差,相關(guān)部門對公司進行了專項調(diào)查,其中車企A和D是電芯隔膜出現(xiàn)的問題,車企B是電池包某一個模組過熱,出現(xiàn)了問題導(dǎo)致了局部過熱出現(xiàn)問題。車企C是發(fā)生了電池包外溢刮擦,導(dǎo)致內(nèi)部的冷卻液泄露導(dǎo)致模組短路。所以說簡單的問題的匯總起來,大致的幾大原因,有的是熱管理做的不夠,還有外力電池包的刮蹭導(dǎo)致的內(nèi)部一些問題,這個是背景。


接下來,主辦方給我這么幾個話題,就這幾個話題先問,第一個,大部分的觀點認為,電動汽車發(fā)生安全事故概率遠低于傳統(tǒng)車型,請各位專家發(fā)表一下自己的觀點、看法,怎么看的?另外,重要的誘引是什么?


葉昌森:主辦方的幾個問題,剛才在底下初步自己寫了一些自己個人的觀點,今天過來是來學(xué)習(xí)的,從大方面,小方面都有。


第一個問題,我覺得之前特斯拉公布了一些數(shù)據(jù),這里講的燃燒,我個人的理解,自燃的事故概率比較低,我覺得沒有意義。但是為何說大家感覺到新能源安全事故概率不是那么低呢?我覺得可能要關(guān)注后面使用者的一些體驗,包括故障。


因為現(xiàn)在一些典型的電動汽車,使用電動汽車多多少少遇到一些這樣的體會,比如說你的SUC跳電了引起車的拋錨,還有車行駛1、2萬公里遇到一次甚至更多,還有充電便利性的問題,這些體驗會導(dǎo)致客戶的心里會一種抱怨,有一種積累的過程。然后再加上新能源車,被媒體關(guān)注也比較多,尤其是一些比較知名的公司,所以我覺得這是兩個原因。


然后誘因,我這里簡單的寫了一些,基于自己的觀點,第一個是電解液的泄露,具體的去探索,電芯為何會失效,為何會漏液,可能李博士更專業(yè)。


第二塊是密封的失效,商院長講的,某些車企,在監(jiān)控平臺上可以看到電池絕緣,這里最有可能的原因是密封失效,因為長期振動還有老化,比如說商用車達到5年22萬公里,乘用車8年15萬公里,在個區(qū)間范圍內(nèi),這個只是質(zhì)保還不是壽命。在這種情況下,保證密封是可靠的,難度不小。


目前很多的廠商開展工作,包括振動實驗,哪怕是國標(biāo),短時間內(nèi)出廠沒有問題。但是我覺得,密封失效問題這個是非常重要的一個問題,因為引起的絕緣問題,等下我會講一下,密封失效之后,電池進水,也做過一些實驗,對應(yīng)到后邊的一些話題。


第三個,我認為一些外力因素,機械方面,碰撞擠壓,可能造成兩個,一個是模組本身高壓回路直接短路,模組大規(guī)模短路,這個是反應(yīng)比較劇烈的;第二個,一些低壓線速短路,電芯通過外部的低壓線形成了一個短路,那么關(guān)于不同的反應(yīng),假如是三元的也有可能會引發(fā)熱失控。


第四個,大巴的充電保護失效,充電過程當(dāng)中,BMS過充,但是也沒保護它,整個一套的充電保護策略失效,最后形成過充。


曹寶?。簞倓?cè)~主管對電池的重要失效原因做了比較系統(tǒng)的闡述,安全是電動汽車必須跨過去的一道坎,我們很多公司已經(jīng)做了很多細致深入的工作,包括我們和江淮在熱失控測試和防護方面共同做了很多的研究。電動汽車是一個新生事物,我國有我國的特色,我國有上百家的電動汽車公司,我國過去幾年補貼政策對能量密度提升過高過頻,對這個行業(yè)的影響是非常直接、直觀的。不管是開發(fā)和測試驗證,在很多的公司,當(dāng)然江淮相對這些公司會好很多,像其他的比如說物流車和專用車領(lǐng)域,相比較而言,質(zhì)量會差一些。包括去年分享的充電大數(shù)據(jù)分享,從乘用車、物流車BMS的質(zhì)量比較上來看,可以有個比較直觀的比較。BMS是電池系統(tǒng)的大腦,假如設(shè)計質(zhì)量有缺陷,就會導(dǎo)致電池系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題無法檢測,發(fā)現(xiàn)問題沒法控制,這是對電池一個主動的控制。但是在被動安全方面,包括材料,電芯,模組,系統(tǒng),后臺監(jiān)控系統(tǒng),國家政策和引導(dǎo)監(jiān)控。其實從去年開始,國家已經(jīng)對安全已經(jīng)提到了很高的層次,從今年國家的補貼可以看出對能量密度的要求明顯有降溫趨勢,之前的對能量密度的要求是一路往上。


包括后續(xù)的,我相信從補貼驅(qū)動轉(zhuǎn)向市場驅(qū)動,電動汽車去年銷量為125萬輛,今年應(yīng)該會小幅上漲。汽車產(chǎn)業(yè)進入市場化階段,最重要的是質(zhì)量。關(guān)于汽車產(chǎn)業(yè)來說毫無疑問,質(zhì)量是生命線,我相信無論是從產(chǎn)品開發(fā),周期驗證都會有所強化。我看到最近很多的公司都在內(nèi)部反思,驗證怎么去強化?開發(fā)怎么去完善?很簡單,傳統(tǒng)車一款新車的開發(fā)周期是三年,但是電動汽車在過去幾年基本上每年要開發(fā)一款新的產(chǎn)品,重要受政策趨勢的要求,要快速投向市場。在這個過程中,要整車廠,電池公司,在整個開發(fā)過程中緊密協(xié)同,假如開發(fā)測試不充分的時候,潛在的問題和風(fēng)險就會流向市場。我相信電動汽車到了這個規(guī)模以后,一旦召回,特別是安全事故的召回,除了直接經(jīng)濟損失之外,一個是品牌影響,還有后續(xù)的市場推廣受限??赡苣氵@個公司假如體量小一點,你直接就破產(chǎn)。所以進入市場化競爭的時代,現(xiàn)在全產(chǎn)業(yè)首先保證安全。當(dāng)然成本壓力確實很大,這個是今明兩年對電動汽車行業(yè)很困難的階段,今年的補貼退了5、6萬,相當(dāng)于一個電池包的成本,該怎么去消化?第二就是我們很多東西尚不成熟,因為電動汽車畢竟是在發(fā)展的過程,這是進入市場化階段后每一公司都要思考以后做好自己的產(chǎn)品。


電動汽車的發(fā)展,這個毫無疑問趨勢肯定是往上走,正視自己,每個公司要正視自己的發(fā)展,補短板,面向客戶的需求,把過去在補貼政策階段的那一套開發(fā)的方式方法包括認證體系重新再梳理一遍,把整個工作再系統(tǒng)性的做一遍,把安全和質(zhì)量放在第一位,在這基礎(chǔ)上怎么做出有差異化的優(yōu)勢,能夠能滿戶客戶需求。然后在成本上一定要有競爭力,前提還是要量做大,只有量到了,成本自然會降下來。這個過程靠每一個公司自己智慧,所以這個行業(yè)的風(fēng)險和發(fā)展的機遇是并存的。


李崢:因為電芯不能看單獨一個指標(biāo),我覺得至少是四個方面的指標(biāo),一個是能量密度,一個是功率密度,一個是安全,還有一個是壽命,這幾個是互相平衡的。當(dāng)你在這里過度的追求其中一項指標(biāo)的時候,一定會拉低其他三項指標(biāo),因為過去這個行業(yè)的發(fā)展是靠國家補貼,續(xù)航里程做的非常明顯,導(dǎo)致大家過度追求技術(shù)指標(biāo),在這個過程中,導(dǎo)致整個電芯從技術(shù)導(dǎo)向和開發(fā)上不是特別的平衡。


這個事情,也會對大家關(guān)于電池整個的技術(shù)認識各方面都出現(xiàn)錯覺,包括比如說因為今年六月底的時候,補貼過渡期結(jié)束前,裝機量大量的新增,那么在這個過程中,短時間套利行為,一方面是壓縮了主機廠進行技術(shù)成熟驗證的時間,給電芯廠帶來了新的體系,新的結(jié)構(gòu),電芯廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計上這些驗證,基本上更多的驗證和長時間循環(huán)積累,這方面做的不是那么好。


通過補貼政策,我們在與日韓公司之間建立了護城河,我們我國公司在里面受到一些保護,但是我們可以看到一些日韓做電芯的龍頭公司,他們關(guān)于技術(shù)的嚴(yán)謹程度,關(guān)于驗證的充分性,這方面遠值得我國所有做電池公司去學(xué)習(xí)的。


另外還有一個很重要,在補貼退坡的過程中,我們一直有一個缺陷,整個供應(yīng)鏈成本的壓縮,要產(chǎn)業(yè)鏈各方面去共同提


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