马宁:锂电池包的可靠性已得到验证

由我国汽车技术研究中心主办的"2014我国汽车高新技术发展国际论坛(AUTOTEC2014)"于2014年七月十日-十一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、行业机构和公司的高度认可。天津清源电动汽车辆有限责任公司研发主管马宁在本次会议上发言表示，从动力锂电池包方面来看，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法。标准制定方面，清源公司是电池测试联盟的发起人及重要成员。

天津清源电动汽车辆有限责任公司研发主管马宁

以下为演讲实录

谢谢大家!首先我想介绍一下清源公司。天津清源电动汽车辆有限责任公司成立于2001年十一月，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公司，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公司的资质。清源的四家股东分别是我国汽车有限公司、天津力神电池公司，天津集团等,我们从2001年就开始进行BMS及动力锂电池包的研发。

从动力锂电池包方面来看，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法。标准制定方面，清源公司是电池测试联盟的发起人及重要成员。

在动力锂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，实现动力锂电池包在安全可靠性、寿命、成本以及性能方面的价值体现。

有关动力锂电池包设计初期的需求分析以及整个设计过程的管理，要根据整车的设计要求，提出对动力锂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，获得的数据重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，可以做一些方法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，重要分为1D和3D的分析。1D分析重要是通过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分析重要是推动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，线性分析重要是对扭转刚度、垂直加速度的分析。模态分析重要是通过对各个重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。疲劳分析重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，重要是主动的热管理，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用途，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，重要是均衡技术、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，主动保护重要是对电芯的过压、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。

清源具有国内优秀的测试评价能力，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!