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[導(dǎo)讀]  OFweek電子工程網(wǎng)7月7日消息,在6月26~27日深圳舉行的第三屆(2012)國際新能源汽車高峰論壇上,北汽福田汽車工程研究院副總工程師李峰分析了動力電池廠商開發(fā)時存在的普遍問題: ?、賹φ囅到y(tǒng)及運行工況缺乏

  OFweek電子工程網(wǎng)7月7日消息,在6月26~27日深圳舉行的第三屆(2012)國際新能源汽車高峰論壇上,北汽福田汽車工程研究院副總工程師李峰分析了動力電池廠商開發(fā)時存在的普遍問題:

  ①對整車系統(tǒng)及運行工況缺乏了解;②只把動力電池作為孤立的零部件開發(fā);③很少考慮與整車系統(tǒng)之間的相互影響,導(dǎo)致了系統(tǒng)層級的問題;④系統(tǒng)安全設(shè)計不足,缺乏FEMA分析,ASIL等級過低。

  提高動力電池BMS軟件能力

  對于市場現(xiàn)有動力電池系統(tǒng)存在的問題,他認(rèn)為,大部分動力電池廠商的BMS軟件能力需要在以下4個方面提高:

  1.BMS軟件開發(fā)模型采用傳統(tǒng)的C代碼,沒有采用基于模型開發(fā)的V模式。由于大量時間用于手工編寫代碼,在項目時間有限的情況下,導(dǎo)致算法開發(fā)、驗證測試的時間被壓縮,可能存在安全隱患。

  2.軟件開發(fā)不是居于模型,無法建立程序的軟件架構(gòu),可移植性較差。

  3.缺乏從單體測試項制訂、單體測試、數(shù)據(jù)分析、模型訓(xùn)練、HIL測試、系統(tǒng)/車載測試的流程,因此,會影響軟件的可靠性。

  4.動力電池是復(fù)雜、高度非線性的控制對象。溫度、放電電流、使用時間、單體一致性和SOC等因素都會對整個動力電池的壽命、性能和安全有很大影響。目前,很多動力電池廠商只是用一些簡單的曲線表示電池的技術(shù)特性,這將影響電池的性能及安全。由于這些曲線是單體電池而非電池組的,且缺乏低溫如-20℃、-30℃、-40℃的曲線,所以,整車廠商不得不重新對電池組進(jìn)行全面、精確的測試,所得曲線特性與電池廠商提供的有很大差別。

  例如,某廠商的電池組,單體壽命大于1800次,但電池組的壽命只有不到500次。這主要是BMS功能設(shè)計不足造成的。

  動力電池BMS非汽車級的硬件設(shè)計

  李峰還指出了業(yè)內(nèi)目前存在的動力電池BMS非汽車級的硬件設(shè)計問題。

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  1. BMS大量采用非汽車級元件,即使在整車正常工作時,也有可能出現(xiàn)BMS系統(tǒng)部件失效的情況,進(jìn)而導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

  2.相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量保證不足,生產(chǎn)過程中只進(jìn)行貼片及簡單測試后,就進(jìn)入市場,產(chǎn)品生產(chǎn)可靠性太低,無法滿足汽車使用環(huán)境的要求。例如,低溫?zé)o法正常啟動,高溫?zé)龤В噧?nèi)正常的電磁環(huán)境和溫漂過大等問題。

  3.對汽車部件,尤其是電池系統(tǒng)這樣的高安全性產(chǎn)品PCB設(shè)計能力不足,無法滿足汽車產(chǎn)品安全和質(zhì)量要求。例如,MARK設(shè)計不規(guī)范,較高速生產(chǎn)時,器件位置會發(fā)生偏移;焊錫大面積裸露,容易懸掛錫珠,降低產(chǎn)品可靠性,增加短路危險;過孔裸露在外,在汽車運行震動環(huán)境中,會有錫珠脫落,存在短路風(fēng)險。

  另外,對于電池模塊,由于前期的CAE/CAD分析不夠,目前很多電池的熱設(shè)計不足;布線不合理,這表現(xiàn)在電池組的不同位置模塊的電位差較大,增加了模塊間的差異。

  李峰表示,基于上述考慮,福田新能源汽車所用的動力電池模塊具有較強(qiáng)的熱設(shè)計能力,保證了電池溫度場的梯度分布,確保電池的性能及壽命。還對動力電池模塊線束進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,盡量減小線束對模塊的差異影響。

  中國還沒有家庭電動車公用充電設(shè)施


  自2009年以來,中國私人電動車數(shù)量僅為幾千輛,即使國家和地方政府的綜合補(bǔ)貼最高有6萬元,仍未能有效吸引用戶。寶馬集團(tuán)新能源汽車充電系統(tǒng)項目經(jīng)理Albrecht Pfeiffer認(rèn)為:“這是由于缺少私人充電設(shè)備及對公共充電設(shè)備的關(guān)注。”

  對于電動汽車的發(fā)展,Pfeiffer表示,只有家庭用車才能真正促進(jìn)這一市場的大眾化普及。

  電動汽車這種創(chuàng)新產(chǎn)品的價格較高,最先在高端市場推出,然后才會進(jìn)入大眾市場。高端用戶需要的是良好的用戶體驗、便利和舒適度。這也意味著,家用電動汽車的充電問題在未來幾年將成為包括中國在內(nèi)的全球市場的當(dāng)務(wù)之急。必須在居民區(qū)建立面向大眾市場的路邊充電設(shè)施。

  雖然中國已有一些充電設(shè)施,但面向私人用戶的充電樁沒有并網(wǎng),處于閑置或關(guān)閉狀態(tài)。還有,中國的公共充電站沒有統(tǒng)一的計費系統(tǒng);電動車示范運營城市的解決方案各自為政,沒有通用性。

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  目前,在歐美日的充電設(shè)施市場中,居民區(qū)充電占主流,后面依次是工作場所和公共場所。而中國由于家庭經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和水平與上述國家有較大區(qū)別,因此很可能會有不同的優(yōu)先級。

  由于可隨時隨地充電,家庭和工作場所充電的情況占總數(shù)的80%。及時在供電量最低情況下,用戶也能在夜間實現(xiàn)滿充。

  Pfeiffer建議中國的綜合充電設(shè)施,有必要按以下優(yōu)先步驟逐步實現(xiàn):住宅和別墅的家庭充電(無需單獨計量),社區(qū)和停車場的私人充電(需單獨計量/計費),購物中心和飯店等小型公共場所充電(需單獨計量/計費或免費),高速路和加油站等公共場所快速充電(需單獨計量/計費)。

  政府應(yīng)制定停車場供電的相關(guān)政策、指導(dǎo)方針和補(bǔ)貼規(guī)定。如香港政府以授權(quán)租地經(jīng)營業(yè)主、委員會和物業(yè)管理的方式,推進(jìn)和鼓勵其在停車場、建筑周圍安裝充電設(shè)施。同時,政府還應(yīng)制定統(tǒng)一的充電和計費標(biāo)準(zhǔn),確保所有充電設(shè)備都能接上家用電表獨立使用。

  目前,德國和美國的整車制造商推薦使用交直流聯(lián)合充電系統(tǒng)(CCS)。中國和日本現(xiàn)在還沒有CCS系統(tǒng)。CCS將現(xiàn)有的各種交流連接器整合成一個系統(tǒng),形成標(biāo)準(zhǔn)的全球通用的交直流充電界面。且從2017年起,歐洲整車商將只采用Type2/Combo2充電系統(tǒng)。

  另外,對于中國的交流充電標(biāo)準(zhǔn),Pfeiffer指出,其與國際標(biāo)準(zhǔn)相比有11處明顯區(qū)別,其中3處有安全隱患。中國目前還沒有對PWM(脈寬調(diào)制)占空比進(jìn)行定義。已出臺的GB/T20234.2-2011標(biāo)準(zhǔn)中,刪去了PWM占空比的描述。最新版本的GB/T18487.1標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含PWM的占空比,而不用包括PWM的描述。不同占空比的共存會產(chǎn)生安全風(fēng)險。如果高水平通信沒有PWM指示點,直流充電和現(xiàn)有Combo就不可能組合在一起。
  他建議,如果中國采用IEC的PWM占空比,就可避免對OEM和客戶的干擾和刺激(confusion/irritation),同時,也可支持中國不統(tǒng)一的交直流充電標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

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