觀點丨樊曉松：電動汽車核心技術與安全

2016年11月26日—27日，百人會·清華大學新能源汽車產業高層研修班第三期四次課程在清華大學開課。目前，我國自主研發的核心零部件缺失，尚未形成技術壁壘，成為新能源汽車發展的潛在危險。掌握核心技術，提高產品性能及安全性，才能形成具有國際競爭力的品牌，支撐產業持續發展的根本保障。因此，此次課程的主題定為「電動汽車核心技術突破與創新」。

高層研修班作為中國電動汽車百人會為汽車產業服務的一個重要平台，時刻關注著汽車產業的相關熱點話題。目前第三期研修班已圍繞動力電池、新能源汽車產業投融資、智能汽車與交通等熱點問題舉辦了三次研修班課程。

此次課程，上海捷新動力電池系統有限公司總經理樊曉松為學員們帶來了精彩的內容。

上海捷新動力電池系統有限公司總經理樊曉松

捷能的「三電」系統

首先，給大家介紹一下上汽集團新能源汽車的情況。上汽集團從2002年就開始積极參与國863新能源汽車項目，我很有幸一開始就參與了。

關於上汽新能源大家可能會比較關注集團下屬的上海捷能汽車技術公司（以下簡稱「捷能」）。捷能自2009年成立，至今已有7年多時間，所有上汽集團核心的新能源動力系統都在捷能進行研發。捷能主要由電控集成部、電池系統部、電驅系統部和項目運營部組成。

捷能公司做的「三電」系統（電池、電機、電控），是上汽新能源最核心的部分。上汽「三電」系統技術難度最大的、最核心的、最有技術門檻的應該是EDU（電驅系統），研發投入最多。目前，我們的EDU技術在國際上應該領先了，可以跟豐田的技術抗衡。EDU電驅變速系統比電池、電控難度更大，應該是「三電」系統裡面最難的，但做混合動力必須要掌握這套技術，一定要有自主開發能力，而且還要高質量。

電動汽車的安全設計

電池的熱管理設計

我今天更多是想跟大家分享幾個我在開發製造過程中的案例。

主要講一下動力電池熱管理設計。熱管理在系統和模組設計方面非常重要，它涉及到安全。熱管理設計不好的話，可能會有安全問題，同時它牽扯到產品的壽命。電池壽命跟溫度密切相關，目前的鋰電池環境適應性不是很好，怎麼樣把運行的溫度控制好，這是一個非常重要的一個課題。上汽的新能源汽車在這方面採用的模組設計是水冷模式，至今捷新製造的所有電池系統都是水冷設計，通過水冷增強散熱能力。對與電池熱管理，肯定要做系統的設計和必要的模擬分析。標準的模組設計，它的寬度和高度是不變的，長度是可變的。把電芯堆疊在一起，通過金屬綁帶緊固，用這種設計會對電池膨脹力的控制有幫助。因為電芯在使用當中會有膨脹，特別是在使用的後期，繃帶的設計會比螺絲好一些。

還有，關鍵的模組測量電路板，看著很簡單，只是檢測電池電壓、模組的溫度及完成均衡任務，但是實際並不簡單，可靠性及一致性要做好真的不容易，目前售後市場，三萬多台車在市場上跑，基本上故障近一半就是來自它。

BMS安全設計

下面講BMS的相關安全設計。BMS的安全策略包括SOC、SOH、SOP，熱管理、故障診斷策略、慢充控制策略、快充控制策略、均衡策略、高壓安全策略等。

我分享一個故障診斷的案例：打開一個E550的EPO（出現故障時，切斷動力電源或直接切斷電池包的主接觸器）優化策略報告。最初的設計，EPO觸發的情況有90多種，但在車輛開發試驗過程中，發現EPO過多，會更加危險。眾所周知，車輛上最危險的情況之一就是動力中斷或稱扭矩中斷，所以頻繁觸發EPO，是人為地造成了更大的風險，是不能接受的。發現這個問題後，我們就提出要更改要求，需要去考慮的問題是，要保護電池還是保護人，結論顯而易見：人的安全更重要。通常情況下，我們希望永遠不要產生EPO的情況。現在的故障診斷策略已經全部優化了，目前EPO情況很少。做故障診斷設計時一定要注意這點，絕對不能隨便切斷車輛行進的動力，切斷的後果可能是一個小的故障帶來一個很大的風險。

電池的安全驗證

關於電池的安全驗證，我簡單介紹一下。

現在國家正在制定標準，我們也在做一些研究。這個三元電池的熱失控試驗是在9月跟上海市消防合作的，試驗環境就在他們的實驗室。

當時實驗用的一個電池包是12度電，三個模組，一個模組4度電，過充超過百分之百，電池包放在網罩里。我們連續充電充了近3個小時，這種熱失控擴散後終止都很難，擴散延續了大約四五個小時，沒有辦法終止。大量的煙霧蔓延到室外，非常濃烈恐怖。燒完後的電池包內部，已經全部燒毀了。

我們還做了電池包的浸水試驗，發現完全浸水相對比較安全，而部分浸水是比較危險的。給大家分享一個例子，在做E50電池系統時，開始的設計不完善，電池包安裝在車輛底部涉水時容易漏水。當時驗證時電池包是可以通過IP67標準的，在大水箱里浸泡是不漏水的。但是，IP67測試是靜態的，而裝到車上的時候，電池包並不是靜態的。所以，我認為僅通過IP67測試是完全不夠的，一定要做動態的涉水試驗。當時做北京地標的測試時我們的電池包確實失效了，送去兩部車，一部車就漏水了。隨後，我們發現了設計問題：E50電池包外殼上的緊固螺栓距離大。發現問題後便進行了改進，增加螺栓且貼近密封圈。

火燒試驗也很重要。火燒試驗主要的問題是外殼和接插件，這些材料一定要做到V0級。

整車的安全設計

我從電池安全的角度，對整車安全的設計提一些要求。首先是整車的高壓電安全，整車的高壓線路在車內部布線，所有高壓線的布置都非常關鍵，如果設計不好，很容易受到破損，或是在碰撞的過程中，受到損傷造成漏電。因此，高壓線一定要有保護。線纜的連接要做到安全可靠，線纜必須是密封防水的，整套線束系統泡到水裡面，是不會絕緣失效的，整車高壓線纜設計也是專業性很強的。

關於整車行駛當中的安全，上汽在這方面有一個團隊，專門做這方面的研究，我認為已做得比較好，設計了一些場景分析，也建立了自己的實驗標準。

例如，我們設計的No.61實驗，按照這個標準通過的時候，可以接觸變形，但是不允許燃燒、起火。No.62實驗是模擬飛濺的場景，車輛開過去，深度是200毫米，要對電池包不造成嚴重的傷害，通過的時候電池包不能受到傷害後造成燃燒、爆炸。還有斜柱碰實驗，我們所有的車都必須要通過斜柱碰實驗。

製造高質量產品

設計再好的產品，生產製造環節不過關，過程式控制制不好，也不能稱之為好產品。分享最後一個案例，是一個細節決定成敗的例子。有一個著名公司後來破產了，大家都知道是誰。為什麼破產了，就是這樣一個小小的細節引起的。他們的電芯有四條產線，其中一條產線出現了問題，一個小零件放偏了，放置之後沒有設計監控措施，造成這些有問題的產品直接投放到市場。過了一段時間後，有問題的產品中，小尖角露出來了戳破了外殼，造成電池漏氣。一個小細節造成了這個公司最後破產，還導致了其配套的整車企業破產，教訓非常慘痛。若分析主要的原因，就是在量產前沒有做好製造過程失效分析和過程驗證。

（根據課程速記整理 已經本人審核）