清源马宁:锂电池包的可靠性已得到验证

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网易汽车7月11日报道 由中国汽车技术研究中心主办的“2014中国汽车高新技术发展国际论坛(AUTOTEC 2014)”于2014年7月10日-11日在北京会议中心举办。论坛作为汽车行业交流技术、洽谈合作的重要平台，得到了政府主管部门、行业机构和企业的高度认可。

本届论坛以“下一代汽车核心技术”为主题，邀请行业主管部委领导，SAE-International、中国智能交通协会、日本国土交通省、美国西南研究院、中国汽车技术研究中心、清华大学等中外行业科研机构代表，以及北汽、广汽、大众、日产、奔驰、本田、玉柴、博世、大陆、百度等行业技术领先企业专家等30多位中外嘉宾做技术报告。论坛还就“下一代汽车核心技术发展趋势”、“影响下一代汽车发展的IT技术”展开两场精彩的圆桌演讲。

天津清源电动车辆有限责任公司研发主管马宁表示，从动力电池包方面来看，q清源公司2001年就开始进行研发，04年我们投入了44辆电动汽车在天津市进行示范运行，里程超过10万公里，积累了电池包的大量数据，包括工况、温度、寿命。05年我们进行了第一辆锂电池的实车碰撞试验，验证了电池包的可靠性。2012年批量出口的CODA车采用了清源公司开发电池包的方案。标准制定方面，清源公司是电池测试联盟的发起人及主要成员。

以下为演讲实录

谢谢大家！首先我想介绍一下清源公司。天津清源电动车辆有限责任公司成立于2001年11月，注册资金2400万元，资产总额1.4亿元，占地面积6万平方米，清源不仅是天津市高新技术企业，同时也是人事部认定的博士后工作站，获得了科技部授权的新能源汽车整车生产企业的资质。清源的四家股东分别是中国汽车有限公司、天津力神电池公司，天津集团等,我们从2001年就开始进行BMS及动力电池包的研发。

从动力电池包方面来看，2001年就开始进行研发，04年我们投入了44辆电动汽车在天津市进行示范运行，里程超过10万公里，积累了电池包的大量数据，包括工况、温度、寿命。05年我们进行了第一辆锂电池的实车碰撞试验，验证了电池包的可靠性。2012年批量出口的CODA车采用了清源公司开发电池包的方案。标准制定方面，清源公司是电池测试联盟的发起人及主要成员。

在动力电池包和电池开发方面，总的来说我们通过要求包含需求分析及管理，若干的一些CFD分析，机械设计及CAE分析，EMC设计以及BMS开发及匹配的关键设计开发能力，辅以完善的测试开发技术以及电池的选型和筛选技术，实现动力电池包在安全可靠性、寿命、成本以及性能方面的价值体现。

对于动力电池包设计初期的需求分析以及整个设计过程的管理，需要根据整车的设计要求，提出对动力电池包设计的项目控制文件，形成电池包设计输入，以及电池单体的技术要求，还有其他诸如可靠性、安全性、可回收性等等这些全面的内容。

在单体电池的选型方面，我们根据整车的工艺，在不同的场合选择不同类型的电池，比如说有高功率型，还有根据整车空间布置的要求，我们选择了圆形、方形电池，同时拥有完整的电池单体数据测试及评价规范，获得的数据主要用于辅助电池包的开发。

另外，还有耐用情况下它的安全性方面的表现。另外，电芯的材质以及表面涂层在我们模块设计的时候，可以做一些方案设计和焊接的指导建议，其他解决比如说运输安全方面的。

在热管理以及CFD分析方面，主要分为1D和3D的分析。1D分析主要是通过1G仿真软件分析电池单体的发热特性，掌握对电芯进行导热的合理途径。3D分析主要是推动3D的软件分析流场，优化风道及水道设计，在高密度的电池排布下，达到温差控制精度。

这个是我们目前进行的电池开发的分析参数。在机器设计方面，在动能电池模块设计里面，包括热设计和串并联焊接焊接设计等等。

电池包的CAE分析方面分为五大块，其中包括线性分析、模态分析等等，线性分析主要是对扭转刚度、垂直加速度的分析。模态分析主要是通过对各个主要机械部件相关的仿真，具体的展示就是我们设计中的结果，比如说电池包的托盘，底部的结构，还有组装之后的整体分析。疲劳分析主要是模拟车辆在使用状况时遇到的颠簸，它承受震动的时候，它在机器结构方面会有一些薄弱点。此外，就是电池包在X、Y、Z三个方向的脉冲模拟分析，以及模拟水平跌落和旋转10度的跌落情况。

下面介绍一下BMS，主要是主动的热管理，单体的保护及诊断等等。温度采样精度可以达到0.5度，包括先进的热管理，智能的集中管理可以在车辆停止时对多路的电池做平衡。

在EMC设计方面，左上角这个图是对电池包进厂、原厂的电厂和磁场进行基本的分析。右上角是我们对电池包外壳在EMC的敏感评判下进行分析，它会对某一些特定频段的电磁波频率有放大作用，在内部的设计时，要想办法避开这些频率。

我们延长电池包寿命的手段，主要是均衡技术、充换电的功率计算等等，安全可靠性方面，在功能安全方面我们做了成套的基于IS26262的HIRA分析，同时对软硬件的安全监控架构进行优化，主动保护主要是对电芯的过压、欠压、过流、过温、绝缘等方面做保护。被动保护除了采用保险之外，我们还专门给电池做了防火墙。

清源具有国内顶级的测试评价能力，左下角是两个立方的温度箱，右下角这个一排单体模块充电设施设备，通过这些设备可以对电池包各个方面的性能做测试。

在EMC方面，左下角是我们专门给新能源汽车关键零部件做EMC的测试。右边有一个电机台架，这个台架的特点是我们可以测电机空气系统做运转的情况。

有了这个设备我们可以进行一些全面的比较苛刻的试验，比如说我们使用WLTP或者是主机厂比较复杂的工况，在实验室或者实地道路上进行SOC估算精度的详尽测试。这个是我们的模拟碰撞实验室，最高可以达到40g。

在模块测试层面，我们除了PPT上说的实验之外，还有整个对电池单体进行串联设计的时候，在电池包层面罗列了可靠性的测试，以及相关参考的标准。

最后给大家介绍我们现在正在开发的电池包参数，因为这个电池包是基于纯电动轿车开发的电池包，我们看一下右下角这个图表，图上也列出了一些主流的新能源车电池包的性能，因为我们这个包是纯电动的，功能上并不高，但是能量指标还是处于前列的。

我的介绍就是这些，谢谢大家！