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車用充電機充電動力蓄電池不安全因素處理方案

2017-9-21 9:45:23??????點擊:
摘要
未來電動轎車要求越來越高,對整車充電機充電動力蓄電池的安全、高壓安全和操控安全也提出了更高的技能要求。本文為北京理工大學電動車輛國家工程試驗室副教授、博士(后)孫立清在國內某論壇做的就新動力轎車安全問題與處理計劃的講演實錄。

今日跟我們做一次關于新動力轎車的問題和處理計劃的討論。首要是從安全的視點,即整車充電機充電動力蓄電池的安全、高壓安全和操控安全。

現在電動轎車的安全現在是我們背后議論的比較多??偟臓顩r來看,現在報導的并不多,僅僅像特斯拉這樣的焦點,報導的比較頻繁,反而給大眾的感覺,我感覺我們自主品牌的車要比特斯拉還要安全。

此外,最近有一個大的事故,我個人覺得,如果一斤或許半斤棉花就能把電動車點燃,最終讓充電機充電蓄電池著火,這種車很不安全,我們企業不應搞這種不負責任的車。別的,為什么現在電動車不安全?不安全的要素是充電機充電蓄電池,有的是電機、電控的問題,實踐整體來看不光是這些問題,跟操控技能和運用的重組技能也都是相關的。

影響電動車安全的要素

1.充電機充電蓄電池的不安全要素

首先說電動車不安全的原因首要仍是在于充電機充電蓄電池,從充電機充電蓄電池的視點來看,現在最不安全的要素首要在于資料方面,我們的正極資料、電解液、隔閡、添加劑、粘結劑和負極,這些東西有效的組合還存在一個問題。

第一個不安全要素就是電解液的問題。一般的六氟磷酸鋰的電解液,配上PVDF粘接劑是會出問題,PVDF粘接劑在充電機充電蓄電池的作業進程傍邊,氟會游離出來,跟鋰就會發生氟化鋰,這是第一個不安全要素。

第二個不安全要素跟充電機充電蓄電池的隔閡有關,隔閡的溫度特性是存在問題的。關于我們現在在討論充電機充電鋰硫蓄電池,硫是比較大的原子,特別是關于大容量的硫充電機充電蓄電池來說,可能會存在單質硫分出的危險,一般的硫有不同,經過電解法制取出來的硫化鋰爆破的危險是十分大的。

第三個不安全要素,從整個充電機充電蓄電池正極的資料來看,包含三元資料也需求做比較大的改進,把那些不安全的資料和一些比較好的能作為包袱性的資料,必定要在充電機充電蓄電池的資料傍邊去表現。我們應該用安全的資料或許其他的資料,來包袱一些相對不安全的資料,把包袱技能做好才是充電機充電蓄電池資料比較好的道路。

第四,從電解質視點要走固態電解質道路,因為液態電解質有它的問題,特別關于充電機充電蓄電池的壽數和腐蝕性都是不好確保的。我們知道六氟磷酸鋰在出產進程中,比方磷酸鐵鋰,哪怕是做到30PKM乃至有的充電機充電蓄電池能到300PKM,只要出產進程水的成分摻入,六氟磷酸鋰就會與水發生氟化氫,如果充電機充電蓄電池的殼體不去處理,包含充電機充電蓄電池的鋁箔、銅箔也都是需求進行處理,不然氟化氫會把它腐蝕掉。

實踐從充電機充電蓄電池整個視點來看,我們要找到一種十分好的固態電解質,這種電解質必定是要人工去組成的,不能是天然的,天然的沒法確保均一性。它還要安穩的,應該有比較好的結構,能夠有比較多的化學鍵,吸附更多鋰,所以尋覓這樣的物質作為電解質,我覺得這是一個道路。

第五從負極資料來講,必定要把硅碳負極做到不脹大,可是如果選用鋰金屬負極的話,就需求有十分好的粘結劑。

2.操控技能的不安全要素

現在整個電動轎車產業在向電動化、輕量化、無人化、智能化、網聯化、個性化、同享化的發展。實踐上把電動轎車,現在的這種網聯或許互聯,加上動力互聯,這樣才干做到真實下一代的電動轎車。我們去想,我們的電動轎車跟電網實踐上沒有太大的差異,充電充電機充電蓄電池的呼應系數都是類似的。所以我的觀念就是說電動轎車跟新動力網絡是有共性技能的。新動力網絡現在存在接入困難的問題,電動車上同樣也存在多動力在一同作業的問題。如果多種動力能夠互補,在電動車上很好的合作,我想我們就用不上去苛求一種充電機充電蓄電池滿意這樣那樣的要求。比方說超級電容有高功率的特性,它十分適合于我們車輛載荷變動很大的特色;有儲能型的充電機充電蓄電池,這種充電機充電蓄電池能夠滿意車輛能量的需求??墒窃谲嚿犀F在看到如果把超級電容等等放在車上,作業起來現在仍是有必定問題的,沒有完全處理。

我舉兩個比方,首先第一個再生制動的時分,如果車速50公里以下,電機500轉以下,能量能收回來多少,這個是一個問題。因為車一不驅動了再生制動充電機充電蓄電池不作業了,不作業電壓要上升,充電機充電蓄電池的電壓就相當于水壩一樣,你把再生回來的功率流進行調停,調停后的電壓、電流要高于充電機充電蓄電池電壓,理論上才干充到充電機充電蓄電池里??墒擒囁俸艿偷臅r分,發生出來的能量流或許功率流怎樣去調停?我們現在電動車上或許能量改換領域都選用的脈寬調制技能,它是調制不了或許處理不了這個問題的。

第二個脈寬調制技能,調制出來的波形不論你是要單向仍是三向的,從波形上看,調制出來的底子不是滑潤的、規范的、波形畸變率很小的正弦波形,而是梯形的,帶紋波的,帶高次諧波的,這又是一個問題。第二個電機在作業的時分,即便是給它規范正弦波,它還有諧波,所以從操控體系視點來看,要想保護好電源端,就必須把諧波消除去,體系還要做補償,這樣才干進步整個體系的功率。所以站在車載充電機充電動力蓄電池的輸出端來看,是有許多高次諧波、雜波的,并且有數據是令人十分吃驚的,比方說一個400伏的直流電源體系,實踐在作業的時分再生的瞬間它的峰值電壓是能夠到達600伏的,我們想一想電動車上600伏的東西,一進行再生制動或許是能量回饋整個沖擊整個充電機充電動力蓄電池組,這樣充電機充電蓄電池能受得了嗎?

所以從操控視點來看,我們終究需求什么樣的一種操控呢?從技能視點來看,我們需求一種雙向的,雙功的,要阻隔的,還要能進行叫高質量電能改換,內部進行無功補償的,而不要外部再去加什么東西。如果電動車都這樣的話,整個體系仍是十分復雜的,所以需求更換操控技能,所以整個電動轎車不安全的要素,肯定不僅僅因為充電機充電蓄電池。

影響充電機充電蓄電池組的不安全要素

整個充電機充電蓄電池組的組合也要看走線,經過測充電機充電蓄電池動態加載進程,實踐上每個充電機充電蓄電池的動態阻抗是不一樣。因為充電機充電蓄電池不在同一個當地,連的線的長短不一樣,走線方位不一樣,還有分布式阻抗,不可片面追求充電機充電蓄電池共同性而疏忽了阻抗,包含電磁兼容特性。實踐充電機充電蓄電池是很共同的,比方18650充電機充電蓄電池,可是在運用進程傍邊遭到分布式阻抗的影響,最終造成了不共同性也是十分大的。

此外影響運用共同性的,還有是溫度要素。小車還能夠,把充電機充電蓄電池封閉起來進行所謂的液體冷卻,能做到比方說4到8度,有人說2.5度都可能,3.5度乃至1.5度能夠做得到。可是關于大客車來講,充電機充電蓄電池分了那么多箱,不只在車的不同方位,甭說一切箱的共同性,單箱內部能做到8度15度的溫度共同性嗎?溫度不共同,關于充電機充電動力蓄電池共同性的堅持或許要求來講,其他的都是廢話了,你出產再共同,但溫度不共同有什么用?所以我覺得我們電動車現在的問題確實是存在著。

各種影響安全的要素都有,可是首要的安滿是因為充電機充電蓄電池內部部分或許全局的內短路而導致的整體熱失控,這樣它會出現問題,這個是最重要的原因??墒俏覀冎老駸崾Э赜质遣豢煽氐?,它一旦熱失控了,你就只能等著它去燒,所以我們在運用電動車的時分留意,一旦著了火趕忙逃生,其他處理不了。

所以我們最重要的是這種溫度或許是內短路的這種檢測要十分精確,及時的進行預告,防止可能失控的出現。別的失控之后要有比較好的應對措施,換句話說拿一個充電機充電蓄電池箱,能實現里面的某一個充電機充電蓄電池它熱失控了,這個充電機充電蓄電池箱還很安全,其他的充電機充電蓄電池不會著,那能夠說你是夠安全了。不能說因為一個充電機充電蓄電池著了,這個箱子都著了,乃至炸了,那是不能夠的。

綜上所述,現在電動車要進步質量,進步功率,要進行輕量化,高效的動力體系,進行能量再生回饋,在整車安全,充電機充電蓄電池組安全和高壓操控安全各個視點做操控。在促進產值的一同考慮新式的制作技能,加強自動化辦理,要做好配備的開發。

因為這些問題的存在,因為從資料到操控、到我們運用上確實我們還要做許多作業,所以我的觀念:電動轎車的技能遠遠沒有到天花板,如果我們出資電動轎車的技能,在現在自己的方向上沒有更深層次的來處理現在電動轎車技能的話,你的出資是有危險的。

至于說到特斯拉,我對它是有觀念的,它用18650現在變成21700充電機充電蓄電池,實踐它開了一個壞頭,我們的電動車應該依據不同的車用20、40、60Ah的充電機充電蓄電池,不能用太小或許太大的充電機充電蓄電池。

電動車不安全要素的處理計劃

處理計劃首先第一個就是說怎樣來處理我們思想的方法。我們看,像手機充電機充電蓄電池一樣它只要一個單體,如果我們這個電動車一塊充電機充電蓄電池就能夠驅動的話,這個就不存在這樣那樣的問題了,這個是一個。所以我們在想象比方說各個充電機充電蓄電池廠都有叫做分容化成設備,如果在這上對單個充電機充電蓄電池進行分容化成的話,能做到3000次、5000次,充電機充電鈦酸鋰蓄電池能做到1萬次。比方說做碳酸鋰化成的話,裝一百塊充電機充電蓄電池一同進行分溶化成,也能夠做一萬次的試驗,這是沒問題的。所以我們想試驗臺上為什么這么多充電機充電蓄電池能在一同作業,并且這種分容化成也能夠把充電機充電蓄電池回饋,一同把電放出來,所以仍是要一種所謂的集成方法,集成方法要做作業。

我們在想,我們的充電機充電蓄電池不要做物理并聯的,只要串聯,要經過功率改換設備進行所謂的耦合。為什么?操控這一部分是能夠做多端口,我們一個轎車能夠有三串充電機充電蓄電池四串都能夠,你能夠有一組鉛酸的,一組鋰電,在加一組超級電容都能夠,所以是這樣的處理計劃,這樣整個操控就好處理了。

實踐現在我覺得職業的發展要點仍是在于充電機充電固態蓄電池,充電機充電固態蓄電池必定是一個好方向,如果我們不去布局攻關的話,我們很可能走在日美包含寶馬的后邊,這個是毋庸置疑的。

依據我們把握的這些,充電機充電固態蓄電池現在國際上攻關的企業許多,我們在想象現在兩年之后可能就是充電機充電固態蓄電池的紅海。包含配備的制作,包含低速電動車,低速電動車給我們說個比方,現在比方說為什么有些企業搞的仍是100公里、120公里、150公里這種所謂低速鋰充電機充電蓄電池的電動車是要細心考慮一下這種計劃的。假如說我們都用長安奔奔或許是奇瑞EQ的渠道,100公里左右的鋰離子電動車跟這幾家主機廠賣的200公里乃至300公里的電動車,我們比較一下怎樣對充電機充電蓄電池進行維保,比方說高速車能夠保8年/12萬公里,低速車敢保嗎?第二個安全上,路程短的,所謂雙100的,你比高速的更安全嗎?第三個充電機充電蓄電池的作業狀況更好嗎?這三個問題。

我覺得新動力轎車最迫切的問題是要研討好道路,做塊好充電機充電蓄電池,選擇好整車道路,要改進充電機充電蓄電池的作業條件,這樣才干處理安全、路程和經濟型。充電機充電蓄電池需求什么樣的作業條件呢?放電的波形不要跳到太快,就是說動搖起伏不要太大,不要有諧波,要盡量的低倍率放電,應該是這樣一種作業條件。所以我擁護比亞迪的計劃,多裝充電機充電蓄電池暫時沒害處,這樣能夠確保安全。別的在低速車上如果有這種好的操控技能,鋰電加鉛酸也能夠討論,還有一般增程器,今后也還有油,所以我們能兩步走的事你非要一步走必定會有代價的。

所以整個動力體系要求一體化,不光是這樣的,從整車操控來看,包含我們看到的T-Box認證問題,繼續下去包含我們看一些充電機充電蓄電池辦理,獨自做充電機充電蓄電池辦理的企業生計比較困難,所以日后我們的觀念不論是動力體系也好,許多體系也好我們需求通知他。這個是我的觀念,所以未來電動轎車要求越來越高,光能動起來是不可的,你必定要有質,有效,這樣才干做出好車,在職業中安身,也能真實把我們國家轉型的事兒做好,謝謝各位!
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