北汽新能源代康伟:开发可靠安全的电池产品是重要因素

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  • 发表于: 2019/11/21 14:54:17 来源:车云网

北汽新能源开发的闭环支撑每一代产品的迭代。

11月20日-21日,由车云网主办,电动邦协办的“2019中国安全产业大会暨第三届交通安全产业峰会”在广东省佛山市召开。本次峰会以“安全出行 智享未来“为主题,下设新能源汽车安全专场、新技术安全专场以及智慧交通安全专场三大分会场。来自产、学、研等和出行安全相关的企业代表齐聚佛山,共同探讨新四化背景下汽车行业产生的安全新问题。峰会期间,北汽新能源工程研究院副院长代康伟发表了主题为《电动汽车动力电池系统安全技术开发》的演讲。

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以下为演讲实录:

尊敬的各位朋友,各位领导下午好,非常感谢车云网的邀请,我是来自北汽新能源工程研究院的代康伟,今天在这里我也非常荣幸能够就北汽新能源在电池领域所做的开发跟大家做一个分享。

我的报告分为四个部分,第一部分介绍一下我所在的公司北汽新能源,我们成立于2009年,也是北汽集团下属致力于纯电动车启发开发的一家企业,连续6年在中国电动车市场保有量第一的保持者,刚才陈教授也讲了,在保有量增加的过程中,电池的安全包括电动汽车安全成为消费者非常关注的话题,如何开发一个可靠安全的电池产品,可能在新能源汽车行业发展中成为了至关重要的因素,对于北汽新能源来讲,安全性也成为我们工程研究院达尔文技术品牌下结合三电智能网联之后第三个技术的标签,同时也是我们众多的技术指标中最首要且最关键的技术指标。如果跟大家分享我们电池开发的进展,我们还是想从今年9月份和中汽研联合去开展一项全球首创的三车联合碰撞的场景说起。

简单来讲我们组织了三个车同时的碰撞,X项就是35个G的速度,包括120毫秒,相当于60公里每小时的车速,正碰的同时,在侧碰也会有一个同样的碰撞速度进行同时碰撞,碰撞挑战的目标是不起火、不爆炸、不漏电,同时所有保护的功能正常的运行,在当时的测试过程中,我们也是成功的完成了这个挑战,但在这个挑战的背后我们认为有模组到整车级四级的碰撞安全的设计,来为这样的实验结果进行了保驾护航,我们在正向设计过程中,就把电池的区域,把它定义成和我们的成员舱一样不可变形的区域。因此我们在电池的周边设置了一些过度和变形区,用于碰撞过程中所吸收掉相关的碰撞力,来最大程度的减少碰撞给我们的整车包括行人带来的伤害,这是我们第一层在整车段的碰撞,在第二层结合高强度铝合金结构的设计,以及点正式局部强度的加强,在电池箱体领域进行了第二层强度的保障。第三层就是所有相关的电器的安全设计以及BMS管理系统,首先我们会在布局上进行优化,把它放在电池包最中间的位置,尽量规避掉在碰撞环境下功能失效的概率。第二个把相关的碰撞以及异常检测的信号引入到电池管理系统内,当出现异常的一些情况时,我们能够及时的收取到这个信号,并且去做相应的安全高压切断的措施,来保护我们成员的安全。第四层就是基于模组级,首先模组使用了高强度铝合金的型材,比普通铝合金的型材强度上加强了35%,同时在电芯与电芯之间,我们都设定了相应的变形区域,来吸收在碰撞过程中出现了尽可能的去降低碰撞给我们的电芯带来挤压的伤害。四个层面的安全保护了我们在碰撞过程中电池的使用安全,但是碰撞安全我自己的理解,只是消费者在极限使用场景下的方向之一。

其实对北汽新能源来讲,我们在极限电池的安全的消费者的极限应用场景还是做了很多分析,比如路上极端有尖锐的障碍物的路障,以及如果出现了一些碰撞后的翻车,包括一些跌落,我们都会把它等效成电池验证的标准,把它研制成反转、剖切,包括底部的挤压等等实验,最终目标都是没有安全问题。同时为了保证消费者在全生命周期内安全的应用,我们在气密性上下了很多工夫,比如说可能一些城市会有暴雨后的内涝,我们有了这样尝试进水的实验,怎么保证全生命周期内的密封,我们也有高压清洗实验,以及如果实在是出现了微小的密封失效,有个密封失效海水浸泡后的实验,包括整车的涉水实验,确保电池在一些极端场景下对安全极致的追寻,同时在一些极端的环境下,高温、高寒以及高盐雾应用场景也会去做一些相关的验证。在热安全领域从两个方面,一个外部的热源,可能会导致的对电池包的热失控,目前是800度的温度来进行20分钟的火烧,去验证电池系统的隔热系统。第二个电池内部,由于生产等等原因导致电芯内部的热失控,我们也联合了行业内很多优秀的合作伙伴,一起就热蔓延的阻断技术进行了研究,大概是四个方面,隔热、组热的隔离,包括起沫式的隔热,全天候灭火,干湿分离热管理技术,来解决热蔓延,今年我们也启动了美标12580的认证,会把热蔓延的标准在部分高端车型上提高到1小时。

这些极端场景的应用也表征着北汽新能源对电池安全的极致的追求,除了极限场景下之外,我们还有在比如说高压的电安全,也做了很多的探索,包括高压多点的监控技术,能够确保所有高压连接部件都是可以被监测,自适应绝缘监测技术以及处理双重的绝缘保护技术,确保车辆处于绝缘的问题的时候,都可以被监测到并且可以及时把高压和跟安全相关的措施启动起来,把消费者处于安全的风险降低到最低。在电磁环境上我们也是结合了实验和仿真,建立了一个正向开发的能力,有利于整车所有零部件的优化,同时通过优化零部件的布局,来改善整车端电磁两个方面的性能,一个是改善自己零部件电磁发射的问题,第二个是提高电磁的抗干扰能力,这样确保消费者在通过一些复杂的电池环境,比如说充电站、广播站、电视台这样地区的时候,所有的电控系统的通讯能够正常的进行。

一个可靠的电池产品其实还是离不开相对严格和丰富的验证环境,我们今年7月份北汽新能源投了大概2个亿左右,关于电池相关领域实验的资源,涵盖了从材料到电芯到模组,到电池PACK,以及相关环境实验以及安全实验等等相关的设备,能够确保我们开发的电池包能够完全覆盖自己行业内的标准和自己定义的起标,也得益于这样的实验的环境,能够使北汽新能源电池开发的工作做的更细,测试的条目可以做的更细化,包括性能和安全的挖掘。2017年沿用至今动力系统测试的体系,类别上就跟现有的国标相比有一个非常大的提升,今年年底提升了3.0,将会基于这样实验的环境会更细化一些安全的测试和性能的测试。

在电控的领域,因为在电池系统的安全,首先电池里面有一个非常非常关键的部件,就是电池的管理系统,在电池的管理系统上,我们怎么样去保证这样的管理系统不失效或者是如果在失效的情况下怎么保证电池安全的监测,北汽新能源在2015年年中的时候开始布局电控系统ISO26262正向产品的开发能力,在软件层级,三核的软件的架构功能监控层以及监控的保护层三层架构确保每一行代码都是在监控的状态,在失效的状态可以及时的报警以及及时阻断相关安全的电路,在硬件层面关键检测的电路通过双保险的布局以及低于10负7次方每小时选型的计算,确保了BMS电控产品ISOC级和D级的流程认证。在2017年年底拿到这个证书,到目前为止也是目前国内同时具备流程认证、产品认证以及软件的过程成熟度的管理的一家公司,确保我们自己电控产品以及合作伙伴电控产品开发的规范性。

随着智能网联的开发,车辆也不再是封闭的网络,随着智能的控制、远程的控车、泊车,包括无感的充电以及智能的支付等等这样的功能,都要求整车和终端以及未来云平台可能要产生通讯,基于信息安全我们也建立了从概念到设计,到开发流程以及测试正向的开发体系,目前也在联合国内的很多基于信息安全渗透的测试的公司,在针对我们的系统进行基于信息安全的检测。

结合北汽新能源40万辆电动汽车运营的大数据,也是建立了从电池系统到整车,从开发到验证,从技术预研到产品,再到产品市场端的数据分析,以及形成了开发的闭环,支撑每一代产品的迭代,来去确保每一代的产品能够有一个非常好的迭代的基础以及更好的产品的期待。

以上是北汽新能源电动汽车电池领域的一个开发的基本情况,谢谢大家。

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