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漫談電池安全和電動公交:騰訊汽車專訪正道電池專家

2016-05-11

2016-05-11 10:13:49  騰訊汽車·上海站

 
        全球電動汽車(純電動和插電式混合動力乘用車)銷量2015年驟增到54.9萬輛。在發展較好的主要國家中,中國進步最大,超過美國位居全球第壹,挪威、英國、法國、日本、德國位列其後,這7國的總銷量達到442985輛,幾乎占到全球的50%。近日,騰訊汽車·上海站邀請了來自正道集團清洁能源汽車高級電池技術專家——馬克、喬恩以及賀思軍,壹同來探討清洁能源汽車的電池安全問題。
  1、目前全國最貴的鐵皮——8.5萬元的上海車牌,碰上了清洁能源電動汽車,讓很多人從拍牌難、預算不足等問題中找到了壹線光明。這種爆發式的需求和政策上的利好,是不是在我們汽車行業上是場變革。
  答:上海對清洁能源車的鼓勵,包括豁免拍牌,肯定是出於環保考慮我們非常理解。環保方面,還是應鼓勵公共交通出行。公交車可以裝載幾十人,這幾十人如果都開車,路面上就多了幾十輛車,不但增加排放還增加擁堵。公交車率先實現電動化/清洁能源化有重大意義,有示範意義。公交車行駛路線固定,行駛裏程固定,便於規劃和設置充電裝置。家用轎車則相反,路線不固定,路程不固定,而且充電設施少,充電慢,或許可以探索純電動化之外的其他技術路線。無論如何,人類交通方式的變革在逐步到來。
  2、霧霾是全國性問題,絕大部分人認為除了工業排放,汽車尾氣占非常重要的原因。那麽去年2015年底,七大部門包括工信部、發改委在內聯合印發《京津冀公交等公共服務領域清洁能源汽車推廣工作方案》,推廣 2萬輛清洁能源汽車並且京津冀地區公交車中清洁能源汽車比例不低於16%。清洁能源汽車的利好政策出現了壹條比較清晰的路線,公共交通服務領域將成為政府推動清洁能源汽車發展的突破口,對於這壹點,三位專家是怎麽看待的?
  答:汽車尾氣的確是空氣汙染的主要來源。大力發展清洁能源車是方向。長遠看這個趨勢不會變化。公共交通就是城市的命脈。首先它必須率先承擔起實現無汙染化,改善城市環境的使命。各地陸續出臺了清洁能源公交推廣方案以及補貼方案。每年政策都會調整,但是相對傳統能源車,政府的利好政策應該是會持續下去的。
  3、純電動公交車相比柴油車有什麽好處?
  答:純電動公交車首先沒有柴油車的尾氣、顆粒物和氮氧化物排放的問題,也沒有噪音汙染的問題。除了環保方面的因素之外,純電動公交車的維護費用相比內燃機車也大大降低。內燃機車需要燃油、潤滑油以及各種保養和維護。而純電動車的結構簡單,運行費用要低很多。
  4、發生過很多電動公交車著火的事件,純電動公交車安全嗎?
  答:傳統車也出現過因為電路老化、漏油之類導致的起火問題,不是純電動車獨有的。當然,純電動公交車是新鮮事物,還在發展完善。我們也見到壹些很多電動公交車著火的報道。電動車著火的原因很多,從電池單體,電池模組,電池箱,電池管理系統,線路,散熱,做工,短路,過充,各種誘因都有可能導致著火。所以,電動公交車的安全十分重要。壹輛車幾十名乘客,壹旦出事就是大事。但是,只要能確保良好的材料和設計,純電動公交車應該是安全的。國外有安全運行多年的公交車,證明了這壹點。
  5、作為清洁能源汽車的特斯拉也曾發生過著火事件,據說是電池的問題。電動公交車用的是壹樣的電池嗎?
  答:特斯拉用的松下三元電池,在電池單體被刺破的時候會發生起火爆炸。所以特斯拉在汽車底部加了鈦合金護板,保護電池。壹些公交車曾使用過三元鋰電池,但是出於安全考慮被國家叫停了。目前國內流行的公交車鋰電池仍然是磷酸鐵鋰電池,這是主流。當然,也有鈦酸鋰電池等其他技術路線。
  6、磷酸鐵鋰電池安全性能怎麽樣?
  答:每種電池都有優缺點。比起鉛酸電池,磷酸鐵鋰的性能是相當不錯的,2-3千次的充放壽命。但是磷酸鐵鋰電池低溫性能稍微差壹點。磷酸鐵鋰電池在支持快充方面也弱壹點,所以公交車上要多裝電池,例如裝300多度電池,晚上慢慢充滿,白天跑。磷酸鐵鋰電池單體應該說是安全的。當然單體組成電池模組和電池箱是復雜的工作,單體的壹致性差異也會影響系統性能。這個對所有動力電池都是壹樣的。
  7、正道電動巴士用的什麽電池呢?安全嗎?
  答:正道有世界上最好的三元電池。但是,出於安全性能考慮,我們最終沒有使用三元電池。後來國家禁用三元電池,也說明了我們的顧慮是有理由的。畢竟人民群眾的生命財產安全是第壹位的。我們使用的是鈦酸鋰電池。目前國內也有壹些廠家也在推廣。鈦酸鋰的晶體結構十分穩定,低電位導致十分安全。能量密度稍低,但是支持快充,而且幾乎沒有衰減。我們的電池能夠達到33000次的充放壽命,之後還可以用作儲能電池,性能是十分不錯的。我們的電池穿刺不冒煙不燃燒不著火,安全性能是很好的。
  8、那麽多家電池廠家,產品質量如何?
  答:電池其實原理很簡單,但是難在工藝和設備,難在配方。國外就那麽幾家大的電池廠。但是我們國內幾千家。我們的很多產業存在大而不強的問題,需要做大做強,共同發展。電池行業的特點決定了,沒有好的設備和工藝基本上不會出來高質量的產品。好壹點的情況,是有的企業能做出好的單體,但是單體壹致性差,需要進行分揀。我們的電池壹致性非常好,不需要分揀的過程。
  9、電池好就不會出問題嗎?
  答:電池好,只是最根本的安全保證。但是,好的電池如果在組裝成電池模組和電池箱的時候設計、用料、工藝不佳,同樣會出問題。特斯拉用的18650電池體積不大,組成單體需要的數量非常多。這對它的電池模組和系統以及管理系統的要求是很高的。具體說壹下,在電池成組的時候,會有下列問題可能導致安全隱患:1、內部短路(多為軟包大單體):結構或工藝缺陷導致極耳內插、隔膜包裹富余過少、毛刺、隔膜打折等。極耳內插往往出現在厚電池且內並聯的結構中,極耳位絕緣不到位,在後續成品加保護板或使用過程容易導致內部急性短路從而出現燃燒或爆炸;2、外部短路;3、過充,有兩點:a、用戶不按要求使用匹配的充電器,破壞保護線路,用戶充電不限時,又沒有保護機制;b、電池配組不合理且保護板失效。
  10、電池模組和系統如何避免安全隱患?
  答:需要a.優秀的單體;b.良好的模組和系統設計;c. 優質的材料 d.良好的生產、裝配、質量控制體系。這需要壹個優秀的團隊。各家設計的模組和系統的水平是不壹樣的。並不是把電池單體裝進箱子裏就算做成模組了。模組是復雜的系統集成工作。涉及軟件和硬件,還涉及與全車其他系統的匹配。
  11、什麽是BMS?有什麽作用?
  答:如果說電池單體,模組系統是硬件,BMS就是軟件。軟件的作用同樣重要。BMS穩定系統是整個電池的最後壹道關卡,它負責采集所有電池單體的參數,實時監控發出異常立刻警報,被稱之為電池保姆。通過BMS所采集的電池的溫度,電壓以及內阻的信息對電池進行冷,熱管理、電池均衡,防止電池過充過放以及短路的狀態發生,使電池在壹個良好的環境中保持壹個健康的運行狀態保證其使用循環壽命以及設備人員安全。這就是BMS的作用。
  12、目前正道在中國正道連雲港生產單體,模組和系統嗎?它的生產量是多少?達到國內什麽技術水平?
  答:目前由於單體質量的苛刻要求,正道電池還是在美國的工廠代工。模組和電池箱我們是在國內由世界壹流的專家團隊設計的。除了單體之外,所有其他材料都是在國內采購的。這也說明,我們國家的工業化基礎是非常好的,唯壹欠缺壹些高質量核心零部件。從電池箱的整體設計、BMS的管理策略以及電池生產質量控制和管理的層面上來看,我們的電池系統技術水平是不錯的。
  13、汽車電池模組和箱生產有哪些工序?怎麽做出來的?
  答:首先是對每壹個待裝配的電池進行嚴格檢測,保證電池的內阻及電壓的壹致性,其次進行模組的安裝,目前正道有半自動的模組安裝流水線以及全自動的超聲波焊接工藝,大大提高了電池裝配生產過程中的質量控制。最後我們還有對電池箱進行模組模擬工況的充放電循環測試,保證所有的電池在裝車之前都處於壹個良好、健康的工作狀態。
  14、今年三月財政部剛剛下達了關於逐步退出針對電動汽車補貼政策,到2021年完全取消。我們來預估壹下,這是不是說明目前在很多利好的推動下,使得未來清洁能源汽車企業將可以自給自足,並且產業格局更規範,減少產能過剩,淘汰技術落後的小企業,壯大高質量高品質的生產企業。您對這個政策出臺後,對行業的未來趨勢有什麽看法?
  答:我們歡迎國家補貼政策。但是國家根據情況進行調整作為企業我們能充分理解,會積極跟上步伐。我們力爭通過良好的產品和技術共同促進中國電池和清洁能源車行業的增長。
  15、最後我想請三位專家,人類要想全部都使用清洁能源汽車,充電樁等基礎設施建設滯後成為了牽絆市場之手發力的因素。將來的技術革新會怎樣?
  答:技術的發展壹日千裏,人類認識世界還很幼稚。將來會有革命性的突破。內燃機主導世界很多年了,壹定會像馬車壹樣被淘汰。未來的清洁能源車在使用能源方面可能有新的方向和發展,對此我們會持續關註和探索。我們的目光不會只放在純電動車和充電樁上。
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