10月17日至18日，中國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇在北京舉行。以下為中國汽車技術(shù)研究中心電池首席專家王芳博士講話實錄。

主持人：歡迎大家參加由中國電工技術(shù)學會、中國國際貿(mào)易促進委員會機械行業(yè)分會、汽車知識雜志社、寰球時代汽車投資管理有限公司主辦的節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃成果展覽會暨高峰論壇、中國國際純電動車、混合動力車和燃料電池車及關(guān)鍵零部件技術(shù)交流論壇，上午我們第一節(jié)主要議題是動力電池、儲能設(shè)備和充電服務(wù)，我們第一個演講嘉賓是中國汽車技術(shù)研究中心電池首席專家王芳博士，她是中國汽車技術(shù)研究中心電池領(lǐng)域首席專家，負責節(jié)能與新能源關(guān)鍵零部件的測試、評價和論證工作，她在研科目包括多項863項目，同時還負責參與國家標準的相關(guān)工作，下面有請王芳博士給大家做報告，王芳博士的報告是電動汽車用動力電池系統(tǒng)要求及共性技術(shù)，大家歡迎。

中國汽車技術(shù)研究中心電池首席專家王芳博士

王芳：首先非常感謝主辦方邀請來參加這個會議，跟大家在電池的攻堅技術(shù)，以及對于系統(tǒng)在審核運用過程當中做一些交流。我的報告內(nèi)容分為這樣三個部分。第一個部分就是電池系統(tǒng)通用要求和標準化的一些工作，也想給大家做一個介紹。大家可以看到，因為現(xiàn)在對于電池系統(tǒng)的要求已經(jīng)形成了一個國家的標準，我們現(xiàn)在已經(jīng)是AEV，包括安全性已經(jīng)在報批的階段，這個圖就是標準里頭一個附錄的圖，電池系統(tǒng)有這樣幾個關(guān)鍵的部分，我沒拿激光筆，橘色這一塊就是電池，還有高壓部件這一塊，另外還有比較關(guān)鍵的淺黃色的那一塊，就是電池的管理系統(tǒng)跟幾個關(guān)鍵的部件，當然還有從高壓部件接出去，跟車上總開關(guān)相連接的地方，所以這幾個關(guān)鍵的部件，所涉及到的內(nèi)容，今天正好咱們看到有系列專家的報告也會牽扯到相關(guān)的內(nèi)容，一直包括到總開關(guān)跟車的連接以及充電的部位。

因為電池系統(tǒng)大家看到，我剛才說到了，電池包含這樣幾部分，實際在使用的時候，在設(shè)計的時候，包括后期想要正常使用的時候，我們都會牽扯到它對于電、熱以及結(jié)構(gòu)一系列的設(shè)計和綜合的一些優(yōu)化和評估，所以對于系統(tǒng)的通用要求我們可以分為這樣幾個部分，首先電池外殼，要有一系列防護等級等等這樣一些要求，對于電池內(nèi)部電池包，就是電池本身我們有對它的電性能，高低溫性能，它的一些壽命這樣性能，也決定了車的性能某些方面的優(yōu)越，包括它的續(xù)航里程等等。

第三部分就是系統(tǒng)，對于系統(tǒng)，要稱之為一個系統(tǒng)，肯定會需要更多對于系統(tǒng)的保護功能以及系統(tǒng)安全可靠性來要求，所以現(xiàn)在大家也可以看到，因為現(xiàn)在車確實也越來越多了，而在大家對于車的開發(fā)和應(yīng)用也是越來越關(guān)注了，所以對于車的電池評測也是有很多的側(cè)重，這個從對電池派克的，對于性能有很多考核，我們也已經(jīng)形成了一個標準。從電池系統(tǒng)，更多是關(guān)于系統(tǒng)的可靠性，和它的安全保護功能，所以可以看到有這些電的保護功能，以及熱的，以及結(jié)構(gòu)的可靠性等等這樣一些要求。這些要求絕大部分上升到國家的標準了，可以看一下，這是現(xiàn)在國內(nèi)外經(jīng)?？己怂玫囊恍藴剩覀儑业臉藴手饕菑腎SO12405轉(zhuǎn)化過來的，同時也借鑒了其他的一些標準，比如說ECER100法規(guī)，UL2580的標準，等等美國的一些標準，但是我們在做的時候，更多會考慮到中國的一些實際情況，中國所特有的一些特色，所以說也會有一些改動。我們在做的時候，其實上次在跟別人交流的時候也講過，在對國內(nèi)外電池系統(tǒng)的標準也做過一個分析和評價，測試的內(nèi)容都是大同小異，有一些側(cè)重點，但是基本項目和關(guān)注點都是類似的。所以我們國家在形成相關(guān)標準的時候，目前有這樣一些行業(yè)和國家的標準，行業(yè)的包括電池管理系統(tǒng)的QCT897，同時也包括電池箱和系統(tǒng)的一些通用要求，另外還有在國標這一塊，陸續(xù)出臺了三個比較重要的標準。這三個部分的標準，第一第二在去年年底就已經(jīng)報批到政府部門，而第三部分是在8月份通過委員會的審查，因為這幾個標準主要是我們這邊來組織起草相關(guān)的工作，所以上個月底剛剛完成相應(yīng)的報批稿，現(xiàn)在也正在走報批的流程，所以簡單給大家介紹一下相關(guān)的測試。

性能這一塊，能量性和功率性，和SOC的標準是啊差不多的，里面比如測試的試驗條件會有一些調(diào)整，包括SOC的狀況，以及所測的點，比如在5個SOC點下，甚至更多點下你都可以去測試，你都是可以根據(jù)你的需求去選擇，而我們根據(jù)實際的必要性，又進行了進一步的刪減和調(diào)整，所以在很多情況下會選擇三個非常有必要的SOC點去測試。能量性和功率性差異主要有一點，功率性可以要求測試高低溫啟動功率，更關(guān)注它的功率性能的測試。安全性能要求第三部分，總共有16項測試的性能，第一個就是機械可靠性的測試，比如說震動、模擬碰撞和擠壓，也比如說跌落、翻轉(zhuǎn)，這些都跟車在實際運行中可能受到機械的破壞，這樣會進一步導致電池受到了傷害的考核，對電池的耐受性評價。第二部分就是環(huán)境的可靠性，比如說溫度的沖擊，濕熱的循環(huán)，海水的浸泡，以及高海拔的影響，比如大家知道咱們中國有很多地方海拔高度還是比較高的，在這種情況下電動汽車能否正常的行駛，是不是會影響它的續(xù)航里程等等，這些也是比較關(guān)心的，所以電池也得在一定程度上能夠滿足這方面的需求。第三部分就是對IMS系統(tǒng)的切斷和試檢等等這樣一些保護，所以包括過充、過放、過溫、過流等等這樣一些事情和切斷的功能。

標準主要就介紹到這兒，其實在制定標準過程當中，也包括跟客戶的溝通當中，這兩年多的時間，大家之前可能光關(guān)心，就是通過QCT743的報告就可以，但是這兩年大家非常關(guān)心電池系統(tǒng)開發(fā)過程當中的評測和最終的論證，所以在兩年多一點的時間里面，我們也測了大概應(yīng)該150套以上的電池包，在做這個過程當中，我們也總結(jié)了一下，對電池系統(tǒng)測試的流程，這個是每一項測試都要做的流程，因為電池系統(tǒng)跟小的電池還不一樣，可能小電池覺察不到它的危險性，實際上等到電池高壓系統(tǒng)的時候，我們可能很多方面都要非常的注意，特別是做一些安全性的時候，當然做電性能的時候，也要尤其的關(guān)心，因為比如說每一項測試之前，你對于電安全的檢查都是必不可少的，然后在試驗之后，對于電安全的檢查及樣品的存放也都是非常重要的。

我剛才因為有羅列了電池系統(tǒng)，包括電池包，含有電池箱主要的通用要求，因為時間比較有限，只能跟大家分享一些客戶經(jīng)常做的，現(xiàn)在整車廠、電池廠比較關(guān)心的一些測試，我會拿一部分來跟大家交流一下，然后系列的東西，還有其他想了解的，可以會后單獨的溝通。因為電池系統(tǒng)評測這一塊，電性能我想講兩個，一個對一致性的評價，其實企業(yè)在做的時候，不是經(jīng)常我單單列了考核一致性，實際在做的時候，比如評測它功率的特性，甚至包括循環(huán)壽命的一些評價的時候，會很關(guān)心一致性對于電池包性能的一些影響，實際上確實是這樣，我們發(fā)現(xiàn)電池在做VP測試，或者做快放試驗的時候，經(jīng)過一定循環(huán)以后，看到一致性對于電池系統(tǒng)的影響，因為大家也知道，這個電池總體性能，就是由最差的那個電芯決定的，最差是什么樣一個狀態(tài)，當然電池整體表面狀態(tài)就是這樣，不可能說好于那個電池，所以作這種情況下，一致性非常重要，也是大家評估關(guān)注的重點。

第二個想講的性能就是低溫啟動，因為這是有個地域性測試的特色，在北方更多關(guān)心這方面的性能，當然大家知道在北方設(shè)計的時候會加一些電熱片，我們也跟企業(yè)做了很多這樣的合作測試。也看到企業(yè)相對來說還是會很關(guān)心這方面本身的低溫啟動性能，我們也大體歸納了一下，目前做的比較多有這樣三大類，一個恒電流，一個恒電壓，一個恒功率的，考核的目的和自己測試想要看到的一些參數(shù)和內(nèi)容，是不太完全一樣的，比如恒電流更大程度上考核它能夠達到最大的極限，電池能表現(xiàn)出來它最好的性能。電性能這塊我就想講這么多，其他一些細節(jié)的動作，我們在做的過程中也有很多的收獲，比如BMS，你在設(shè)置的時候，電池系統(tǒng)怎么管理，怎么來運行才能夠把電池系統(tǒng)發(fā)揮的更多，這些也是有很多值得去探討和交流的地方。

因為剛才有提到，電池系統(tǒng)也涉及到電安全，也涉及到機械安全，也涉及到環(huán)境安全，這三個方面分別提到一兩個這樣的測試例子給大家分享一下。在電安全這一快，比如說過充，其實這兩個是有差異的，一個是電池包的過充，還有電池系統(tǒng)的過充，電池包不帶系統(tǒng)的時候，比如充到2%看電池包的狀態(tài)，另外系統(tǒng)的過充為什么是這樣，比如系統(tǒng)有設(shè)置，要求系統(tǒng)必須去試井或者切斷，因為在設(shè)計的時候，我們不能在發(fā)生一種情況立馬切斷它，這樣汽車在行駛的時候是非常不安全的，所以很多時候可能會試井，整車在通過整體情況評估以后，看是否切斷供電，還是直接給司機去警示，進行下一步的操作，所以只要你有試井的功能也是可以的。其實在做電池測試的時候，當然電池包的過充、過放，都是企業(yè)它想去看看自己的電池本身的耐過充、耐過放的能力，而我們在制定國家標準的時候，更多傾向于電池系統(tǒng)的過充、過放保護，主要有這樣一個系統(tǒng)保護的功能，這個應(yīng)該是我們希望能看到的。

想再提到一個電池包的國家標準里沒有的測試項目，但是也是我們?nèi)粘缀趺刻於家獪y試的項目，就是IP等級的測試，這個測的更多電池的殼體，當然也有帶著電池包一起來測的。因為現(xiàn)在有很多的電池，特別是純電動車都要求達到IP6、7的等級，IP6、7是什么樣的概念，IP7左邊浸到水里2個小時，不會有水的浸入，但是這個在制定標準的時候，把它挪到了行業(yè)標準，放到了電池系統(tǒng)通用標準里面，并且根據(jù)車的設(shè)計，這樣對它的IP等級有時候沒有必要要求那么高的時候，我們可以根據(jù)實際的情況去選擇，所以在國標里沒有做特別的要求。

另外機械安全想跟大家分享的是第一個是振動，因為我們在做國家標準，是做了隨機振動，為什么這里提到一個正弦，因為企業(yè)在做產(chǎn)品開發(fā)的時候，也有這方面的測試，正弦包括掃頻和振頻的測試，它會跟車發(fā)生一些共振的頻率點，在這種頻率下進行來回的振動，看電池包耐振動的性能，換句話說就是一個抗疲勞的測試試驗。隨機這也是我們國家標準的要求，大家可以看一下隨機的振動，包括X、Y、Z三個振動，這上面是個小的混合動力用的電池包來做的振動，而下邊是一個純電動的包，來做的。

接下來分享的是跌落，我們國標是電池包的跌落，實際在產(chǎn)品應(yīng)用當中，企業(yè)很多會要求做上邊這個，就是電池箱的跌落試驗，因為電池箱在運輸過程當中，它會有個外包裝的要求，在運輸過程中，我們也不希望這樣一個高壓系統(tǒng)會出現(xiàn)任何一些意外，或者影響了后期的使用，所以會做一個0.5米的跌落，電池包的跌落有點接近于濫用的測試，有可能在1米處的高度發(fā)生特殊情況，跌落到水泥面上，我們要求它不爆炸、不起火的測試。

第三個方面想跟大家分享的汽車在路上控制實際相關(guān)的測試，有兩個，一個碰撞產(chǎn)生的動力，第二個靜態(tài)的擠壓，發(fā)生碰撞擠壓以后，對于電池本身的機械變形產(chǎn)生的影響。環(huán)境這塊，想跟大家分享一個就是鹽霧的試驗，其實國內(nèi)國外就是兩個，一個是KA測試，一個是KB測試。我們在做國家標準的時候，更多是傾向于KB的測試，國際一些協(xié)調(diào)法規(guī)相對來說比較傾向于后一種。另外環(huán)境這塊還要給大家多說一個海水浸泡試驗，這個也是寫在國標里頭，大家看一下，這個是屬于不是IP7的電池包，在海水里還會發(fā)生一些反應(yīng)，而且最終的結(jié)果可以看到有很多物質(zhì)，我們目前的標準是要求它不起火、不爆炸就行了，但是當然我們也在做很多的課題，包括在發(fā)生反應(yīng)以后，它產(chǎn)生了哪些反應(yīng)，產(chǎn)生了哪些反應(yīng)物，包括產(chǎn)生了哪些氣體，是否會對站在車體身邊的人產(chǎn)生危害，這也是我們后邊要做的一些課題。還要一個火燒，火燒試驗國家標準就是這樣的起步，間接火燒一分鐘，直接一分鐘，再間接一分鐘，大概70秒，就是1分鐘左右，這個考核的目的很簡單，就是希望如果在起火的情況下，能否保證電池別再產(chǎn)生更大的危害，導致乘員沒有逃生的時間。比如12580會測試電池包燃燒20分鐘，是看電池是否抗火燒的一些能力，這個試驗?zāi)康氖遣惶粯拥摹?

另外環(huán)境還是要提到電磁兼容，大家知道電磁一些輻射對人體的影響，有很多東西現(xiàn)在無法特別客觀去評估，也是國家越來越重視了，我們相關(guān)的標準，包括測試方法也在制定。還有剛才我提到的高海拔，我們做過一個6000米的高度，電池包高海拔試驗，試驗了以后，發(fā)現(xiàn)百分比還是比較大的。

最后簡單提一下攻堅技術(shù)，這個不多講了，現(xiàn)在根據(jù)不同的車型，可適用的電池類型也是不一樣的，大家關(guān)注的內(nèi)容都是一樣的，比如安全性，當然大家希望能夠滿足消費者的期望，越安全越好，但這個至少大家應(yīng)該有一個共識，安全性是一個相對的幾率的問題，我們只能希望整車廠盡量提高它的安全性，降低安全事故發(fā)生的幾率，所以我們要盡可能提高電池安全性能，壽命，就是是否能真正滿足5到10年，成本，就是普通消費者能否接受，環(huán)境是否在一年四季影響他的使用。

電池現(xiàn)在所采用的技術(shù)路線，相對來說比較明確了，有這么幾大類，其中大家看到在結(jié)構(gòu)方面，有幾大類比較特別的，大家討論話題也比較多，一個就是PHEV1和PHEV2，這個是現(xiàn)在討論比較多的。在體系方面，這個是我近一年多測的國內(nèi)外的電池，左邊國內(nèi)，右邊國外，以前綠色都是磷酸鐵鋰為主，現(xiàn)在主要體系方面主流以3元或者3元符合的體系為主了，追求的方向在保障安全的基礎(chǔ)上，去追求更高的一個比能量，這是目前來說比較統(tǒng)一的。這個是之前行業(yè)專家有的，我借用一下，我們目前發(fā)展的現(xiàn)狀，能量密度、價格、質(zhì)保期，跟以前相比都已經(jīng)是提升了一個水平，而材料和大規(guī)模生產(chǎn)的能力以及系統(tǒng)集成的能力也得到了很大的提升。電池的發(fā)展趨勢，大家可以看到，現(xiàn)在肯定還是以3元的體系為發(fā)展方向，將來還有下一代的電池體系也是在現(xiàn)代研發(fā)的計劃當中。

無論什么樣的體系，無論什么樣的技術(shù)路線，首先關(guān)心是我們現(xiàn)在應(yīng)該還是按照要解決的一些供需問題，還是在盡量提高安全性的基礎(chǔ)上去提升電池的生產(chǎn)一致性和其他的一些性能，這樣才能夠保證生產(chǎn)和后期的使用當中，去進行正確的評價和評估和提升它的技術(shù)，這樣可以去保障電池在實際的電動汽車上能夠得到一個很好的應(yīng)用，謝謝大家！

返回第一電動網(wǎng)首頁 >