萬(wàn)向陳旸:A123電池安全技術(shù)是什么

A123技術(shù),大家并不陌生,于2001年啟動(dòng),是全球最大的低壓鋰電池的供應(yīng)商。
我們主要產(chǎn)品分為四大塊:
第一,混合動(dòng)力電池,包括12V啟動(dòng)電池和48V的微混電池。
第二,高壓乘用車(chē),即EV和PEV車(chē)。
第三,商用車(chē)。
第四,賽車(chē)。我們賽車(chē)的目的是通過(guò)使用磷酸鐵鋰的高功率電池,把電池技術(shù)推向極致,我們是保時(shí)捷919團(tuán)隊(duì)的指定供應(yīng)商。
面臨的挑戰(zhàn)。高能量密度電芯的廣泛應(yīng)用和在電動(dòng)車(chē)本身的廣泛應(yīng)用,給電芯技術(shù)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)大家都清楚,包括電池化學(xué)體系、隔膜、陽(yáng)極、陰極的設(shè)計(jì)等。全生命周期里邊SOC、SOP、SOH的算法,怎么樣做到準(zhǔn)確,怎么樣能把功能安全的理念引入到這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。還有如何滿(mǎn)足12V啟停電池的特殊要求。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面。當(dāng)有成百萬(wàn)、上千萬(wàn)輛的電動(dòng)車(chē)在路上的時(shí)候,雖然說(shuō)兩個(gè)PPM是很好的指標(biāo),但是那個(gè)時(shí)候兩個(gè)PPM可能也不夠,所以我們需要更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
在電芯研發(fā)技術(shù)上, A123從基礎(chǔ)研發(fā)開(kāi)始,磷酸鐵鋰之所以和其他客戶(hù)的磷酸鐵鋰不一樣,原因就是A123對(duì)磷酸鐵鋰的正極材料有非常深入的研究。其中,第一代的納米磷酸鐵鋰技術(shù)在市場(chǎng)上得到了非常廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)在我們研發(fā)了第二代超級(jí)納米磷酸鐵鋰技術(shù),這個(gè)材料和第一代納米磷酸鐵鋰技術(shù)相比,材料的顆粒從原來(lái)的不規(guī)則變成了球形的顆粒,材料的直徑,原來(lái)已經(jīng)很小了,現(xiàn)在變得更小,材料密度比原來(lái)更高,正是由于這項(xiàng)技術(shù)突破,使得我們從去年開(kāi)始在12V鋰電池方面的技術(shù)得到了提高。原來(lái)12V鋰電池一直不能在歐洲推廣應(yīng)用的主要原因是低溫啟動(dòng)時(shí)不如鉛電池性能好,但現(xiàn)在跟鉛電池一樣,甚至比鉛電池稍稍好一點(diǎn)點(diǎn),這是我們的經(jīng)驗(yàn),要從最基礎(chǔ)的開(kāi)始進(jìn)行研究。
高壓電池方面,我們采用同樣的理念,還要進(jìn)行基礎(chǔ)的陽(yáng)極方面的研究,帶動(dòng)整個(gè)高能量密度電芯的研發(fā)。這種研發(fā)包括,當(dāng)電芯能量密度從200—350Wh/kg的過(guò)程中,能量密度得以提高,安全也要保證。A123怎么樣能做到這一點(diǎn)?通過(guò)廣泛參與國(guó)際合作,和大專(zhuān)院校、國(guó)際組織、研究機(jī)構(gòu)共同合作。這個(gè)例子就是和歐陽(yáng)教授領(lǐng)導(dǎo)的中美清潔能源聯(lián)合研究中心進(jìn)行的研究,我們還參與阿貢實(shí)驗(yàn)室另外一個(gè)項(xiàng)目—實(shí)現(xiàn)電芯能量密度從200到300的提升,同時(shí)在過(guò)程中保證電池安全。同時(shí)還包括提高高鎳電芯的循環(huán)壽命,希望能夠降低產(chǎn)品的成本,創(chuàng)造出很多的技術(shù)專(zhuān)利,為行業(yè)做出貢獻(xiàn)。
剛才講的48V的產(chǎn)品,講的是電芯的安全。現(xiàn)在我們講產(chǎn)品的安全。我們現(xiàn)在用的超級(jí)納米磷酸鐵鋰做成了48V電池,功率密度達(dá)到了2kW/kg,體積功率密度達(dá)到5 kW/kg(這是很高的能量密度),現(xiàn)在這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)和國(guó)內(nèi)外6家主機(jī)廠開(kāi)始簽訂量產(chǎn)合同,第一個(gè)量產(chǎn)合同是在今年年底,在中國(guó),同時(shí)這個(gè)產(chǎn)品預(yù)計(jì)到2020年產(chǎn)量將達(dá)到100萬(wàn)。
這個(gè)產(chǎn)品的安全特性包括哪些呢?我們用鋁殼的結(jié)構(gòu),可以滿(mǎn)足疲勞和強(qiáng)度要求,這個(gè)產(chǎn)品的防護(hù)等級(jí)是IP67的設(shè)計(jì),里邊甚至采樣線(xiàn)束都是用柔性線(xiàn)路板,里面有熔斷器的集成,即便進(jìn)水也不會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路板的短路。由于電芯的電阻非常非常低,所以產(chǎn)生的熱量很少,我們可以采用被動(dòng)冷卻,使得電芯滿(mǎn)足整車(chē)功能要求的情況下,不需要主動(dòng)冷卻,現(xiàn)在我們已經(jīng)有3—4輛車(chē)在吐魯番進(jìn)行夏季實(shí)驗(yàn),這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)完全通過(guò)了GB/T 31467的實(shí)驗(yàn),而且是一次性通過(guò)的。
這個(gè)產(chǎn)品的功能安全方面我簡(jiǎn)單介紹一下。對(duì)一項(xiàng)安全保護(hù),比如說(shuō)過(guò)充的保護(hù),這里邊有多少層的保護(hù)呢?首先,整車(chē)控制器的一種保護(hù)是遵循BMS的保護(hù),如果三層保護(hù)都失靈,還有管路可以把氣體排到車(chē)外邊,即便排不到車(chē)外邊,最后一層保護(hù),我們做了大量的實(shí)驗(yàn)研究,來(lái)研究過(guò)充的情況下氣體常態(tài)是什么樣的,產(chǎn)生多大的熱量,最后研究的結(jié)果是這個(gè)氣體的成份和有害物質(zhì)成份,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全標(biāo)準(zhǔn),所以歐洲的主機(jī)廠和全球的主機(jī)廠現(xiàn)在都接受HOB的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
在高壓方面有沒(méi)有采用同樣的技術(shù)?我們所有的電壓要測(cè)量、電量也測(cè)量、溫度也測(cè)量,BMS根據(jù)測(cè)量值進(jìn)行判斷,如果超過(guò)電流了它會(huì)警告你,如果警告不聽(tīng)我們還有硬件的保護(hù),可以做到雙重保護(hù)。
多層熔斷機(jī)制,我們產(chǎn)品有五層熔斷機(jī)制,在MSD上有熔斷器,可以保護(hù)電池包的熔斷,在模塊上有熔斷器,線(xiàn)束上有熔斷器,電芯本身還有熔斷器,這樣可以充分保證在短路情況下電芯安全性能得到保護(hù)。
機(jī)械方面,我們大量使用CAE驗(yàn)證我們的產(chǎn)品,這樣可以保證我們的機(jī)械強(qiáng)度。這里面我想提一點(diǎn),即機(jī)械強(qiáng)度和我們的路況有很大的關(guān)系,我有幸參與很多全球的研發(fā)項(xiàng)目,歐洲廠家和我們廠家不同的地方是:歐美的廠家很少有用SAE和ISO16750作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做他們的產(chǎn)品設(shè)計(jì),都是根據(jù)自己整車(chē)的荷載做設(shè)計(jì),這樣才能真正做到安全、真正的優(yōu)化,我們很多情況只是用國(guó)標(biāo)作為設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),希望我們同行們?cè)谶@方面多做一些工作,能夠針對(duì)有單個(gè)的車(chē)型做有效的、系統(tǒng)的友好設(shè)計(jì)。
前段時(shí)間我們剛剛一個(gè)產(chǎn)品過(guò)了GB/T 31467實(shí)驗(yàn),我們送去的產(chǎn)品都是一次性通過(guò),我覺(jué)得這個(gè)案例在國(guó)內(nèi)可能不是很多同行可以做得到的,這個(gè)基礎(chǔ)來(lái)源于我們大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和充分的應(yīng)用驗(yàn)證使用了CAE的方法,CAE誰(shuí)都可以做,但是用驗(yàn)證了的方法來(lái)做,得到準(zhǔn)確、可靠的結(jié)果是非常重要的。
最后談一點(diǎn),我們對(duì)未來(lái)的展望。我們認(rèn)為電動(dòng)汽車(chē)安全根本是電芯的安全技術(shù)。但我還想強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)細(xì)節(jié)方面的,比如密封,大家知道漏水是很大的安全問(wèn)題,我們現(xiàn)在的密封設(shè)計(jì),驗(yàn)證方法(把箱放到水池里邊去),檢測(cè)通過(guò)了,這項(xiàng)就算通過(guò)了。然而實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中,當(dāng)這個(gè)車(chē)接近壽命尾聲的時(shí)候,密封情況如何呢?歐洲有些廠做密封設(shè)計(jì),先通過(guò)機(jī)械疲勞,振動(dòng)、沖擊,做完了這些東西之后再去做IP67,這才是真正的密封性能。同時(shí)我們的檢測(cè)還有一點(diǎn)沒(méi)有考慮,就是密封材料本身還有壽命的衰減,我們應(yīng)該先預(yù)防密封材料本身壽命的衰減,再來(lái)滿(mǎn)足這個(gè)密封要求。還有電氣元件絕緣線(xiàn)束的可靠性問(wèn)題、機(jī)械可擴(kuò)性的問(wèn)題等等,其中一點(diǎn)是全生命周期的SOP/SOH的可靠性問(wèn)題。。
最后一個(gè)總結(jié),電池是關(guān)鍵。A123通過(guò)參加國(guó)際組織、國(guó)家研究室、大學(xué)核工業(yè)界的合作,為了確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全,在電池設(shè)計(jì)和制造中心執(zhí)行APQP流程。A123將先進(jìn)系統(tǒng)安全技術(shù)引入電池系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。A123的產(chǎn)品全部要要按照DVP計(jì)劃進(jìn)行充分的驗(yàn)證。為了進(jìn)一步提高電池的可靠性,產(chǎn)品設(shè)計(jì)要考慮到10年以后、8年以后的安全性。因此,我們必須在實(shí)驗(yàn)的先期開(kāi)發(fā)一些方法,能夠?qū)崿F(xiàn)這種驗(yàn)證。這些方面希望政府能夠有一些支持,可以保證產(chǎn)品放到市場(chǎng)上“睡得著覺(jué)”。這是很重要的因素,需要主機(jī)廠和我們進(jìn)行共同的合作。
1、凡本網(wǎng)注明“來(lái)源:cpehywm.cn” 的所有作品,版權(quán)均屬于客車(chē)網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán),任何單位及個(gè)人不得轉(zhuǎn)載、摘編或以其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來(lái)源:cpehywm.cn”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
2、凡本網(wǎng)注明 “來(lái)源:XXX(非客車(chē)網(wǎng))” 的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
3、如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請(qǐng)?jiān)?0日內(nèi)進(jìn)行。
※ 有關(guān)作品版權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系:copyright#chinabuses.com
- 陳華出任康明斯中國(guó)供應(yīng)鏈、質(zhì)量和信息技術(shù)執(zhí)行總監(jiān)[09-26]
- 成都客車(chē)森鵬電子共攜手 繪制海外綠色交通新篇章[09-26]
- 逐鹿歐美市場(chǎng) 精進(jìn)電動(dòng)耀動(dòng)2024漢諾威商用車(chē)展[09-26]
- 玉柴參加“與中國(guó)駐東盟經(jīng)商參贊面對(duì)面”交流會(huì)[09-26]
- 北京祥龍公司與寧德時(shí)代簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議[09-26]
- 媒體關(guān)注:從未勢(shì)能源看中國(guó)氫能企業(yè)的全球化之路[09-25]
- 盡顯“全天候”品質(zhì) 歐輝BJ6105確實(shí)有點(diǎn)大不同 [09-25]
- 森鵬出海 領(lǐng)航商用車(chē)數(shù)智化轉(zhuǎn)型[09-23]