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Robert Galyen:如何打造安全可靠的电池系统

发布日期:2016-01-16 16:34  作者:张宏利   浏览次数:30819

车网中国 综合新闻 1月15日至17日,第六届全球新能源汽车大会暨首届全球新能源汽车大会(广州)交易展览会举行。包括电动车制造商、电池供应商、设计工程师和业内专家在内的数百位行业精英汇聚广州,围绕“重新定义汽车”这一主题,展开了一场关于新能源汽车发展现状和未来技术、模式、生态方向的深度讨论。

电池系统

核心提示:CATL 首席技术官Robert Galyen在新能源汽车年度工程师夜话上表示电池系统是一个复杂的系统,作为电池组的一个系统,一个安全可靠的电池包要从电机安全,机械、化学以及功能安全这四块来打造,这也是在电池功效当中重要的一环。关于电池本身,是一个包括很多化学物质的复杂系统,并且比较难控制。同时,对于电池的安全性、可靠性、耐久性也是电池行业较为关注的问题。
 

大家晚上好!
 

今天给大家演讲的主题是为新能源车辆打造更加安全、可靠耐用的动力电池系统。我在职业生涯的早期曾经对电池有过很多的研究,并且在近年来从第一电动网也学习到了很多电动电池的知识。
 

大家可以从PPT的文案上看到关于CATL CTO的一些信息,今天晚上想跟大家讲比较重要的一点是如何打造一个比较安全可靠的电池包,电池组的一个系统,这也是在电池功效当中非常重要的一环。这一页是我们取得的一些成绩和来自政府的肯定,具体的内容大家可以从PPT的文案上自行阅览,我在这里就不多说了,我会尽量加快速度,这是来自国家一些奖项的肯定,证明了我们取得的技术的进步。
 

关于电池这样一个选择,其实有很多的争论,我认为最重要的一点是顾客怎样选择你,或者是对于比较重要的一些汽车公司来说,你的公司对你作出怎么样的评价。对于这个PPT当中的宝马或者是大众这些比较著名的公司,在这些公司取得成绩才能够说明你自己本身的力量。
 

下面进入这次演讲比较关键或者比较难的一部分,就是关于电池本身的讲解,电池本身是一个复杂的系统,当中有很多化学物质,并且比较难控制,接下来从三个方面,安全、可靠、耐久性为大家做一一的介绍。
 

在刚才这个演讲者当中有一页介绍了不同车型的电机,我其实对于刚才那一页PPT当中所有车型的电池都有过研究。这个是从一个实体的度量纬度上,以及每一个度量纬度上所做的一些研究给大家进行一个展示,从量子级别的研究到最终成品这样一个纬度的产品。
 

四个主要的安全控制体系方面,就是电机安全,机械、化学以及功能安全这四块。在机械安全方面有4个方面,密封、抗振动、耐冲击还有碰撞保护和防爆。化学安全方面四块主要内容是它的材料阻燃等级,电芯的安全等级,危险物品的标识。功能安全方面有五个主要的地方,电机安全方面也是有四块,大家从PPT上可以看到。
 

这一页的内容比较复杂,我之前是自己做学生的时候,年轻的时候也是对这个内容很头疼,所以我今天不准备介绍这个复杂的内容,但是我们主要从这些复杂内容当中,看看如何从复杂原料当中进行一些电池的研究。
 

我们通过一些模块的模拟来进行电池安全性的测验和研究,比如说这幅动态就是显示了电池从侧面进行撞击之后,怎么样研究它的一些反应。理论上可以用模型来解释所有电池会遇到的一些意外情况,比如说承受过大的压力或者是承受多大的冲击等等。在电池包或者是电池组这样一个设计过程当中是要经历这样4个主要的流程,在每一个流程经过之后不断重复循环,最后得出优化的结果。
 

第一个是我们所说的拓扑优化,第二个是形状的优化,就是最后形成一个整体的外貌。第三个就是进行尺寸方面的优化,我们知道汽车的载重量和电池有比较密切的关系,所以尽可能提升空间的利用性以及将尺寸降到最低,然后是电池的散热分析。特别是驾驶当中快速充电和每次多次充电的情况下,研究的重要性特别巨大。第五方面的研究是电池的热失控,电池承受过量的电流事后会引起温度升高,我们要预防它把过高的温度传递给其他的电磁元件。第六块就是找到电池一个比较优化的模态,什么样的情况减少振动,或者功能上给它一个最好的发挥。第七块是我们所谓的振动疲劳,在电池组多次充电之后怎么样保持它的活力和活性。第八块是所谓的电池的抗冲击,给大家展示这幅动态是我们经过很多次模拟之后展现出来的情形。第九个是石头的冲击和打击,在有一些国家开车的时候可能会遇到汽车被石头击中的情况,在这种情况下如何保证电池的安全性,也是我们研究的重点之一。
 

这个研究的过程其实跟我们波音737飞机研究的过程相似,在很多次的模拟后确定它最终可以承受的状态。碰撞这一块,就是研究汽车或者说我们的电动汽车从各个侧面被撞击之后,或者受到撞击之后对电池组的一些影响,在经过这个实验室模拟,我们还会进行实际的道路测试。我们在进行上市的同时,还会对它的硬件和软件都进行研究,整个过程跟我们研发汽车产品的流程是相似的。
 

我们的电池包是分很多的层组,我们在研究的时候会对每一个层级,对它的纬度进行的研究,首先第一级是电池包外面的形态。这个给大家展示的我们所谓的浴盆曲线,电池组早期、中期和晚期的一些缺陷。可能您在这个研究过程或者提前已经非常巧妙通过实验的结果避开了它在电池出货之前的一些缺陷或者故障,但是我们在实际过程中遇到很大一部分电池的故障或者失效,是在用户使用器偶然性的失效。
 

那么在第三个部分就是因为电池组的寿命老化,而引起了一些问题,我们在PPT中间的蓝字部分大家可以看到,会在这样的一个周期当中出现。举一个例子来说,就是我们的通用汽车它在进行研究或者说是实验室检测的时候只发现了千分之一,前面两个阶段的缺陷率,但是实际上在后面的缺陷率有70%。在电池的制造当中我们需要依赖高可靠的全自动生产,因为机器生产能降低人工生产的错误率,而且在质量的呈现上是非常重要的一块。
 

这一页的内容比较简单,我就简单的讲一下中间三角形的部分,通过这样的循环大家可以看到在电池耐久性上我们需要注意的点有哪些。在我们PPT的右上角这一侧,大家可以看到有硬件和软件的设计,功能等等,大家如果按照这样一些来做也可能延长电池的寿命。所以在电池寿命上我们也遵循三七分的原则,在制造设计上只能保证70%,在使用方式上良好的习惯可以占30%。
 

这里的工程模型主要是预测电池使用寿命的,大家看到这个PPT的内容之后可以通过模型一些相关的系数,来看看怎么样让电池的寿命、研究的结果更加友好。对于这个模型和系数,我们的听众可以关心两个关键词,就是蓝色部分的基于自然时间的寿命模型,或者粉丝部分基于使用,也就是循环寿命模型。从这个技术术语上讲,上面叫做存储衰减,下面叫做循环衰减,这两者结合起来就可以得到电池的服务寿命。
 

通过上面PPT的结论,我们得出来的电池寿命是右下角这张图,在所谓最恶劣的使用状况下得出来的,寿命可以达到10年,前几个月我在北京参加过一次会议,本田和丰田的代表都对电池寿命做了介绍。
 

最后我从我们自己的角度来给大家提一些建议,虽然说市面上的电池厂商有很多,但是大家在选择的时候还是要注意PPT上面的几个大项。
 

就像我们刚才庞总讲的,技术是非常关键,非常重要的一块,所以我们选择第一块也是要从研发实力来看,作为我们自己公司CATL CTO拥有130名博士人员和70多名硕士人员,所以在研发方面是可以得到相当大的保证的。
 

第二块主要给大家介绍的是这个车辆的应用规模,所举的例子是荷兰宇通,他们在公共交通上面有9000多辆的规模,电池从6个到8个到20个都会有。
 

第三块是政府的认可上面,我们在中国政府获得的一些认可,在国际上是不是有一些政府认可您的产品,我之前关注过电动公共汽车电池安全性能一些厂商,在这方面有一些是值得研究或者是存疑的。
 

下一个就是我们所谓的售后服务团队,并且是要有这样一个实体的门店,只有这样才能给客户或者说给所需要的用户提供及时的支持。
 

生产的制造自动化这一块也值得关注。
 

最后一个就是重量级的合作伙伴,像我们有宇通、宝马、大众这样一些重量级的公司。
 

最后想感谢大家的时间和大家的精力,由于我的发言不是很好,希望大家能在我发言完之后有更多的交流!

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