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如何兼顾动力锂电池系统能量密度与安全性?

钜大LARGE  |  点击量:1174次  |  2020年04月30日  

新能源汽车补贴政策从2016年开始退坡,同时提出动力锂电池高能量密度路线。近期接二连三的电动汽车自燃事件,引发了大众关于电动汽车安全的进一步关注。七月五日,由盖世汽车主办的2019新能源动力锂电池安全技术论坛在上海举办,在圆桌讨论环节,东软睿驰汽车技术(沈阳)有限公司汽车电子研究院院长商国平、安徽江淮汽车集团股份有限公司电池系统主管叶昌森、比克动力锂电池电子电器总监曹宝健、清陶(昆山)能源发展有限公司总经理李峥博士、上海格派新能源技术集团有限公司格派中央研究院总工程师王红忠,就如何兼顾动力锂电池系统能量密度与安全性议题进行了热烈探讨,内容如下:


商国平:我先介绍几位,请各位顺序的上来就坐,第一位是来自江淮汽车集团股份有限公司的叶昌森先生;第二位是来自比克动力锂电池的电器总监曹宝健先生,还有刚才跟我交接班的李峥博士,还有一位是来自上海格派新能源技术的王红忠王总,一共是5位在台上,我介绍一下背景,有几个话题,今天的时间也不是特别的充分了,我希望在座的各位假如有希望表达自己观点的,请举手,会给大家机会和时间。


简单说一下背景,新能源补贴政策,能量密度一直是补贴政策最大的一个主线,所以说,在不断变化、拉动整个全行业向高能量密度看齐,但是其实也导致了现在很多的质量问题,特别是安全性的问题,可以认为跟这个能量密度是呈一定的正比的,特别是自燃的事件引发了大家对电动汽车的安全进行关注。借此,我们来聊一聊这个话题。


今年近两个月,5、六月份发生了26起,其中12起接入了平台,在这里面有8起是刚才提到的提前预警,重要是绝缘和温度差,相关部门对公司进行了专项调查,其中车企A和D是电芯隔膜出现的问题,车企B是电池包某一个模组过热,出现了问题导致了局部过热出现问题。车企C是发生了电池包外溢刮擦,导致内部的冷却液泄露导致模组短路。所以说简单的问题的汇总起来,大致的几大原因,有的是热管理做的不够,还有外力电池包的刮蹭导致的内部一些问题,这个是背景。


接下来,主办方给我这么几个话题,就这几个话题先问,第一个,大部分的观点认为,电动汽车发生安全事故概率远低于传统车型,请各位专家发表一下自己的观点、看法,怎么看的?另外,重要的诱引是什么?


叶昌森:主办方的几个问题,刚才在底下初步自己写了一些自己个人的观点,今天过来是来学习的,从大方面,小方面都有。


第一个问题,我觉得之前特斯拉公布了一些数据,这里讲的燃烧,我个人的理解,自燃的事故概率比较低,我觉得没有意义。但是为何说大家感觉到新能源安全事故概率不是那么低呢?我觉得可能要关注后面使用者的一些体验,包括故障。


因为现在一些典型的电动汽车,使用电动汽车多多少少遇到一些这样的体会,比如说你的SUC跳电了引起车的抛锚,还有车行驶1、2万公里遇到一次甚至更多,还有充电便利性的问题,这些体验会导致客户的心里会一种抱怨,有一种积累的过程。然后再加上新能源车,被媒体关注也比较多,尤其是一些比较知名的公司,所以我觉得这是两个原因。


然后诱因,我这里简单的写了一些,基于自己的观点,第一个是电解液的泄露,具体的去探索,电芯为何会失效,为何会漏液,可能李博士更专业。


第二块是密封的失效,商院长讲的,某些车企,在监控平台上可以看到电池绝缘,这里最有可能的原因是密封失效,因为长期振动还有老化,比如说商用车达到5年22万公里,乘用车8年15万公里,在个区间范围内,这个只是质保还不是寿命。在这种情况下,保证密封是可靠的,难度不小。


目前很多的厂商开展工作,包括振动实验,哪怕是国标,短时间内出厂没有问题。但是我觉得,密封失效问题这个是非常重要的一个问题,因为引起的绝缘问题,等下我会讲一下,密封失效之后,电池进水,也做过一些实验,对应到后边的一些话题。


第三个,我认为一些外力因素,机械方面,碰撞挤压,可能造成两个,一个是模组本身高压回路直接短路,模组大规模短路,这个是反应比较剧烈的;第二个,一些低压线速短路,电芯通过外部的低压线形成了一个短路,那么关于不同的反应,假如是三元的也有可能会引发热失控。


第四个,大巴的充电保护失效,充电过程当中,BMS过充,但是也没保护它,整个一套的充电保护策略失效,最后形成过充。


曹宝健:刚刚叶主管对电池的重要失效原因做了比较系统的阐述,安全是电动汽车必须跨过去的一道坎,我们很多公司已经做了很多细致深入的工作,包括我们和江淮在热失控测试和防护方面共同做了很多的研究。电动汽车是一个新生事物,我国有我国的特色,我国有上百家的电动汽车公司,我国过去几年补贴政策对能量密度提升过高过频,对这个行业的影响是非常直接、直观的。不管是开发和测试验证,在很多的公司,当然江淮相对这些公司会好很多,像其他的比如说物流车和专用车领域,相比较而言,质量会差一些。包括去年分享的充电大数据分享,从乘用车、物流车BMS的质量比较上来看,可以有个比较直观的比较。BMS是电池系统的大脑,假如设计质量有缺陷,就会导致电池系统发现问题无法检测,发现问题没法控制,这是对电池一个主动的控制。但是在被动安全方面,包括材料,电芯,模组,系统,后台监控系统,国家政策和引导监控。其实从去年开始,国家已经对安全已经提到了很高的层次,从今年国家的补贴可以看出对能量密度的要求明显有降温趋势,之前的对能量密度的要求是一路往上。


包括后续的,我相信从补贴驱动转向市场驱动,电动汽车去年销量为125万辆,今年应该会小幅上涨。汽车产业进入市场化阶段,最重要的是质量。关于汽车产业来说毫无疑问,质量是生命线,我相信无论是从产品开发,周期验证都会有所强化。我看到最近很多的公司都在内部反思,验证怎么去强化?开发怎么去完善?很简单,传统车一款新车的开发周期是三年,但是电动汽车在过去几年基本上每年要开发一款新的产品,重要受政策趋势的要求,要快速投向市场。在这个过程中,要整车厂,电池公司,在整个开发过程中紧密协同,假如开发测试不充分的时候,潜在的问题和风险就会流向市场。我相信电动汽车到了这个规模以后,一旦召回,特别是安全事故的召回,除了直接经济损失之外,一个是品牌影响,还有后续的市场推广受限。可能你这个公司假如体量小一点,你直接就破产。所以进入市场化竞争的时代,现在全产业首先保证安全。当然成本压力确实很大,这个是今明两年对电动汽车行业很困难的阶段,今年的补贴退了5、6万,相当于一个电池包的成本,该怎么去消化?第二就是我们很多东西尚不成熟,因为电动汽车毕竟是在发展的过程,这是进入市场化阶段后每一公司都要思考以后做好自己的产品。


电动汽车的发展,这个毫无疑问趋势肯定是往上走,正视自己,每个公司要正视自己的发展,补短板,面向客户的需求,把过去在补贴政策阶段的那一套开发的方式方法包括认证体系重新再梳理一遍,把整个工作再系统性的做一遍,把安全和质量放在第一位,在这基础上怎么做出有差异化的优势,能够能满户客户需求。然后在成本上一定要有竞争力,前提还是要量做大,只有量到了,成本自然会降下来。这个过程靠每一个公司自己智慧,所以这个行业的风险和发展的机遇是并存的。


李峥:因为电芯不能看单独一个指标,我觉得至少是四个方面的指标,一个是能量密度,一个是功率密度,一个是安全,还有一个是寿命,这几个是互相平衡的。当你在这里过度的追求其中一项指标的时候,一定会拉低其他三项指标,因为过去这个行业的发展是靠国家补贴,续航里程做的非常明显,导致大家过度追求技术指标,在这个过程中,导致整个电芯从技术导向和开发上不是特别的平衡。


这个事情,也会对大家关于电池整个的技术认识各方面都出现错觉,包括比如说因为今年六月底的时候,补贴过渡期结束前,装机量大量的新增,那么在这个过程中,短时间套利行为,一方面是压缩了主机厂进行技术成熟验证的时间,给电芯厂带来了新的体系,新的结构,电芯厂的结构设计上这些验证,基本上更多的验证和长时间循环积累,这方面做的不是那么好。


通过补贴政策,我们在与日韩公司之间建立了护城河,我们我国公司在里面受到一些保护,但是我们可以看到一些日韩做电芯的龙头公司,他们关于技术的严谨程度,关于验证的充分性,这方面远值得我国所有做电池公司去学习的。


另外还有一个很重要,在补贴退坡的过程中,我们一直有一个缺陷,整个供应链成本的压缩,要产业链各方面去共同提


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