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漫谈电池安全和电动公交:腾讯汽车专访正道电池专家

2016-05-11

2016-05-11 10:13:49  腾讯汽车·上海站

 
        全球电动汽车(纯电动和插电式混合动力乘用车)销量2015年骤增到54.9万辆。在发展较好的主要国家中,中国进步最大,超过美国位居全球第一,挪威、英国、法国、日本、德国位列其后,这7国的总销量达到442985辆,几乎占到全球的50%。近日,腾讯汽车·上海站邀请了来自正道集团清洁能源汽车高级电池技术专家——马克、乔恩以及贺思军,一同来探讨清洁能源汽车的电池安全问题。
  1、目前全国最贵的铁皮——8.5万元的上海车牌,碰上了清洁能源电动汽车,让很多人从拍牌难、预算不足等问题中找到了一线光明。这种爆发式的需求和政策上的利好,是不是在我们汽车行业上是场变革。
  答:上海对清洁能源车的鼓励,包括豁免拍牌,肯定是出于环保考虑我们非常理解。环保方面,还是应鼓励公共交通出行。公交车可以装载几十人,这几十人如果都开车,路面上就多了几十辆车,不但增加排放还增加拥堵。公交车率先实现电动化/清洁能源化有重大意义,有示范意义。公交车行驶路线固定,行驶里程固定,便于规划和设置充电装置。家用轿车则相反,路线不固定,路程不固定,而且充电设施少,充电慢,或许可以探索纯电动化之外的其他技术路线。无论如何,人类交通方式的变革在逐步到来。
  2、雾霾是全国性问题,绝大部分人认为除了工业排放,汽车尾气占非常重要的原因。那么去年2015年底,七大部门包括工信部、发改委在内联合印发《京津冀公交等公共服务领域清洁能源汽车推广工作方案》,推广 2万辆清洁能源汽车并且京津冀地区公交车中清洁能源汽车比例不低于16%。清洁能源汽车的利好政策出现了一条比较清晰的路线,公共交通服务领域将成为政府推动清洁能源汽车发展的突破口,对于这一点,三位专家是怎么看待的?
  答:汽车尾气的确是空气污染的主要来源。大力发展清洁能源车是方向。长远看这个趋势不会变化。公共交通就是城市的命脉。首先它必须率先承担起实现无污染化,改善城市环境的使命。各地陆续出台了清洁能源公交推广方案以及补贴方案。每年政策都会调整,但是相对传统能源车,政府的利好政策应该是会持续下去的。
  3、纯电动公交车相比柴油车有什么好处?
  答:纯电动公交车首先没有柴油车的尾气、颗粒物和氮氧化物排放的问题,也没有噪音污染的问题。除了环保方面的因素之外,纯电动公交车的维护费用相比内燃机车也大大降低。内燃机车需要燃油、润滑油以及各种保养和维护。而纯电动车的结构简单,运行费用要低很多。
  4、发生过很多电动公交车着火的事件,纯电动公交车安全吗?
  答:传统车也出现过因为电路老化、漏油之类导致的起火问题,不是纯电动车独有的。当然,纯电动公交车是新鲜事物,还在发展完善。我们也见到一些很多电动公交车着火的报道。电动车着火的原因很多,从电池单体,电池模组,电池箱,电池管理系统,线路,散热,做工,短路,过充,各种诱因都有可能导致着火。所以,电动公交车的安全十分重要。一辆车几十名乘客,一旦出事就是大事。但是,只要能确保良好的材料和设计,纯电动公交车应该是安全的。国外有安全运行多年的公交车,证明了这一点。
  5、作为清洁能源汽车的特斯拉也曾发生过着火事件,据说是电池的问题。电动公交车用的是一样的电池吗?
  答:特斯拉用的松下三元电池,在电池单体被刺破的时候会发生起火爆炸。所以特斯拉在汽车底部加了钛合金护板,保护电池。一些公交车曾使用过三元锂电池,但是出于安全考虑被国家叫停了。目前国内流行的公交车锂电池仍然是磷酸铁锂电池,这是主流。当然,也有钛酸锂电池等其他技术路线。
  6、磷酸铁锂电池安全性能怎么样?
  答:每种电池都有优缺点。比起铅酸电池,磷酸铁锂的性能是相当不错的,2-3千次的充放寿命。但是磷酸铁锂电池低温性能稍微差一点。磷酸铁锂电池在支持快充方面也弱一点,所以公交车上要多装电池,例如装300多度电池,晚上慢慢充满,白天跑。磷酸铁锂电池单体应该说是安全的。当然单体组成电池模组和电池箱是复杂的工作,单体的一致性差异也会影响系统性能。这个对所有动力电池都是一样的。
  7、正道电动巴士用的什么电池呢?安全吗?
  答:正道有世界上最好的三元电池。但是,出于安全性能考虑,我们最终没有使用三元电池。后来国家禁用三元电池,也说明了我们的顾虑是有理由的。毕竟人民群众的生命财产安全是第一位的。我们使用的是钛酸锂电池。目前国内也有一些厂家也在推广。钛酸锂的晶体结构十分稳定,低电位导致十分安全。能量密度稍低,但是支持快充,而且几乎没有衰减。我们的电池能够达到33000次的充放寿命,之后还可以用作储能电池,性能是十分不错的。我们的电池穿刺不冒烟不燃烧不着火,安全性能是很好的。
  8、那么多家电池厂家,产品质量如何?
  答:电池其实原理很简单,但是难在工艺和设备,难在配方。国外就那么几家大的电池厂。但是我们国内几千家。我们的很多产业存在大而不强的问题,需要做大做强,共同发展。电池行业的特点决定了,没有好的设备和工艺基本上不会出来高质量的产品。好一点的情况,是有的企业能做出好的单体,但是单体一致性差,需要进行分拣。我们的电池一致性非常好,不需要分拣的过程。
  9、电池好就不会出问题吗?
  答:电池好,只是最根本的安全保证。但是,好的电池如果在组装成电池模组和电池箱的时候设计、用料、工艺不佳,同样会出问题。特斯拉用的18650电池体积不大,组成单体需要的数量非常多。这对它的电池模组和系统以及管理系统的要求是很高的。具体说一下,在电池成组的时候,会有下列问题可能导致安全隐患:1、内部短路(多为软包大单体):结构或工艺缺陷导致极耳内插、隔膜包裹富余过少、毛刺、隔膜打折等。极耳内插往往出现在厚电池且内并联的结构中,极耳位绝缘不到位,在后续成品加保护板或使用过程容易导致内部急性短路从而出现燃烧或爆炸;2、外部短路;3、过充,有两点:a、用户不按要求使用匹配的充电器,破坏保护线路,用户充电不限时,又没有保护机制;b、电池配组不合理且保护板失效。
  10、电池模组和系统如何避免安全隐患?
  答:需要a.优秀的单体;b.良好的模组和系统设计;c. 优质的材料 d.良好的生产、装配、质量控制体系。这需要一个优秀的团队。各家设计的模组和系统的水平是不一样的。并不是把电池单体装进箱子里就算做成模组了。模组是复杂的系统集成工作。涉及软件和硬件,还涉及与全车其他系统的匹配。
  11、什么是BMS?有什么作用?
  答:如果说电池单体,模组系统是硬件,BMS就是软件。软件的作用同样重要。BMS稳定系统是整个电池的最后一道关卡,它负责采集所有电池单体的参数,实时监控发出异常立刻警报,被称之为电池保姆。通过BMS所采集的电池的温度,电压以及内阻的信息对电池进行冷,热管理、电池均衡,防止电池过充过放以及短路的状态发生,使电池在一个良好的环境中保持一个健康的运行状态保证其使用循环寿命以及设备人员安全。这就是BMS的作用。
  12、目前正道在中国正道连云港生产单体,模组和系统吗?它的生产量是多少?达到国内什么技术水平?
  答:目前由于单体质量的苛刻要求,正道电池还是在美国的工厂代工。模组和电池箱我们是在国内由世界一流的专家团队设计的。除了单体之外,所有其他材料都是在国内采购的。这也说明,我们国家的工业化基础是非常好的,唯一欠缺一些高质量核心零部件。从电池箱的整体设计、BMS的管理策略以及电池生产质量控制和管理的层面上来看,我们的电池系统技术水平是不错的。
  13、汽车电池模组和箱生产有哪些工序?怎么做出来的?
  答:首先是对每一个待装配的电池进行严格检测,保证电池的内阻及电压的一致性,其次进行模组的安装,目前正道有半自动的模组安装流水线以及全自动的超声波焊接工艺,大大提高了电池装配生产过程中的质量控制。最后我们还有对电池箱进行模组模拟工况的充放电循环测试,保证所有的电池在装车之前都处于一个良好、健康的工作状态。
  14、今年三月财政部刚刚下达了关于逐步退出针对电动汽车补贴政策,到2021年完全取消。我们来预估一下,这是不是说明目前在很多利好的推动下,使得未来清洁能源汽车企业将可以自给自足,并且产业格局更规范,减少产能过剩,淘汰技术落后的小企业,壮大高质量高品质的生产企业。您对这个政策出台后,对行业的未来趋势有什么看法?
  答:我们欢迎国家补贴政策。但是国家根据情况进行调整作为企业我们能充分理解,会积极跟上步伐。我们力争通过良好的产品和技术共同促进中国电池和清洁能源车行业的增长。
  15、最后我想请三位专家,人类要想全部都使用清洁能源汽车,充电桩等基础设施建设滞后成为了牵绊市场之手发力的因素。将来的技术革新会怎样?
  答:技术的发展一日千里,人类认识世界还很幼稚。将来会有革命性的突破。内燃机主导世界很多年了,一定会像马车一样被淘汰。未来的清洁能源车在使用能源方面可能有新的方向和发展,对此我们会持续关注和探索。我们的目光不会只放在纯电动车和充电桩上。
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