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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(guó)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(dòng)力電池廠商開(kāi)發(fā)時(shí)存在的普遍問(wèn)題:  ①對(duì)整車系統(tǒng)及運(yùn)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(guó)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(dòng)力電池廠商開(kāi)發(fā)時(shí)存在的普遍問(wèn)題:

 ?、賹?duì)整車系統(tǒng)及運(yùn)行工況缺乏了解;②只把動(dòng)力電池作為孤立的零部件開(kāi)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(jí)的問(wèn)題;④系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)不足,缺乏FEMA分析,ASIL等級(jí)過(guò)低。

  提高動(dòng)力電池BMS軟件能力

  對(duì)于市場(chǎng)現(xiàn)有動(dòng)力電池系統(tǒng)存在的問(wèn)題,他認(rèn)為,大部分動(dòng)力電池廠商的BMS軟件能力需要在以下4個(gè)方面提高:

  1.BMS軟件開(kāi)發(fā)模型采用傳統(tǒng)的C代碼,沒(méi)有采用基于模型開(kāi)發(fā)的V模式。由于大量時(shí)間用于手工編寫(xiě)代碼,在項(xiàng)目時(shí)間有限的情況下,導(dǎo)致算法開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證測(cè)試的時(shí)間被壓縮,可能存在安全隱患。

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

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

  4.動(dòng)力電池是復(fù)雜、高度非線性的控制對(duì)象。溫度、放電電流、使用時(shí)間、單體一致性和SOC等因素都會(huì)對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池的壽命、性能和安全有很大影響。目前,很多動(dòng)力電池廠商只是用一些簡(jiǎn)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(duì)電池組進(jìn)行全面、精確的測(cè)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(jì)不足造成的。

  動(dòng)力電池BMS非汽車級(jí)的硬件設(shè)計(jì)

  李峰還指出了業(yè)內(nèi)目前存在的動(dòng)力電池BMS非汽車級(jí)的硬件設(shè)計(jì)問(wèn)題。

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  1. BMS大量采用非汽車級(jí)元件,即使在整車正常工作時(shí),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(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。

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

  3.對(duì)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(jì)能力不足,無(wú)法滿足汽車產(chǎn)品安全和質(zhì)量要求。例如,MARK設(shè)計(jì)不規(guī)范,較高速生產(chǎn)時(shí),器件位置會(huì)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(xiǎn);過(guò)孔裸露在外,在汽車運(yùn)行震動(dòng)環(huán)境中,會(huì)有錫珠脫落,存在短路風(fēng)險(xiǎn)。

  另外,對(duì)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(jì)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(dòng)力電池模塊具有較強(qiáng)的熱設(shè)計(jì)能力,保證了電池溫度場(chǎng)的梯度分布,確保電池的性能及壽命。還對(duì)動(dòng)力電池模塊線束進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),盡量減小線束對(duì)模塊的差異影響。

  中國(guó)還沒(méi)有家庭電動(dòng)車公用充電設(shè)施


  自2009年以來(lái),中國(guó)私人電動(dòng)車數(shù)量?jī)H為幾千輛,即使國(guó)家和地方政府的綜合補(bǔ)貼最高有6萬(wàn)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(xiàng)目經(jīng)理Albrecht Pfeiffer認(rèn)為:“這是由于缺少私人充電設(shè)備及對(duì)公共充電設(shè)備的關(guān)注。”

  對(duì)于電動(dòng)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(chǎng)的大眾化普及。

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

  雖然中國(guó)已有一些充電設(shè)施,但面向私人用戶的充電樁沒(méi)有并網(wǎng),處于閑置或關(guān)閉狀態(tài)。還有,中國(guó)的公共充電站沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)費(fèi)系統(tǒng);電動(dòng)車示范運(yùn)營(yíng)城市的解決方案各自為政,沒(méi)有通用性。

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

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

  Pfeiffer建議中國(guó)的綜合充電設(shè)施,有必要按以下優(yōu)先步驟逐步實(shí)現(xiàn):住宅和別墅的家庭充電(無(wú)需單獨(dú)計(jì)量),社區(qū)和停車場(chǎng)的私人充電(需單獨(dú)計(jì)量/計(jì)費(fèi)),購(gòu)物中心和飯店等小型公共場(chǎng)所充電(需單獨(dú)計(jì)量/計(jì)費(fèi)或免費(fèi)),高速路和加油站等公共場(chǎng)所快速充電(需單獨(dú)計(jì)量/計(jì)費(fèi))。

  政府應(yīng)制定停車場(chǎng)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(yíng)業(yè)主、委員會(huì)和物業(yè)管理的方式,推進(jìn)和鼓勵(lì)其在停車場(chǎng)、建筑周圍安裝充電設(shè)施。同時(shí),政府還應(yīng)制定統(tǒng)一的充電和計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),確保所有充電設(shè)備都能接上家用電表獨(dú)立使用。

  目前,德國(guó)和美國(guó)的整車制造商推薦使用交直流聯(lián)合充電系統(tǒng)(CCS)。中國(guó)和日本現(xiàn)在還沒(méi)有CCS系統(tǒng)。CCS將現(xiàn)有的各種交流連接器整合成一個(gè)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(duì)于中國(guó)的交流充電標(biāo)準(zhǔn),Pfeiffer指出,其與國(guó)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(guó)目前還沒(méi)有對(duì)PWM(脈寬調(diào)制)占空比進(jìn)行定義。已出臺(tái)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(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。如果高水平通信沒(méi)有PWM指示點(diǎn),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(guó)采用IEC的PWM占空比,就可避免對(duì)OEM和客戶的干擾和刺激(confusion/irritation),同時(shí),也可支持中國(guó)不統(tǒng)一的交直流充電標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

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