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黄晨东:关于蔚来汽车安全电池组的开发

时间:  2019-10-14 22:53   来源:  汽车总站网    作者:  Wren

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  为应对电池安全这一全球重大挑战,推动电池安全领域的国际合作,美国能源部(DOE)和德国科学教育部(BMBF)及相关国际知名学者发起了国际电池安全研讨会(International Battery Safety Workshop,IBSW),并相继于2015年在德国慕尼黑工业大学、2017年在美国Sandia国家实验室,成功举办了第一届和第二届国际电池安全研讨会(IBSW)。2019年10月8日,第三届国际电池安全研讨会在北京召开,大会由清华大学电池安全实验室主办,会议主题是“为电动汽车制造更安全的高比能电池”。
  
  8日下午举行的电池安全技术峰会A上,蔚来汽车的全球副总裁黄晨东发表了主题演讲,以下为演讲实录。
 
黄晨东:关于蔚来汽车安全电池组的开发
  
  各位下午好!我是蔚来汽车的全球副总裁,我会跟大家来讲一讲我们蔚来汽车的安全电池组的开发。
  
  我们都知道,传统汽车来讲,关键技术主要是在引擎、变速箱以及底盘体系,但是在电动车当中我们主要是电池系统以及电子驾驶、管控体系。在我们的蔚来汽车,主要是在电池与电子驾驶ECU,还有我们的电子以及冷却系统,我们希望能够更加的智能、更加的轻型、更加的电动化。
  
  今天的论坛是关于电池安全,所以我也就电池安全这个领域做一些讲解。我们的目标是在电池安全领域:
  
  第一步,是希望能够在热失控当中达到0%,但大家都知道这是不太可能的特别是今天的技术是很难实现的,所以我们下一步希望即便有热失控电池的情况下,我们希望在电池组不要有热蔓延,这样就不会对整车造成二次伤害。为了完成我们的这个目标,我们开发的这套矩阵,是我们自己的电池模组和体系,我们叫其保护体系,因为我们可以阻止它的发生,所以我们首先不能够阻止热蔓延或者热失控。
  
  第二步,我们需要监测,我们在监测热蔓延和热失控的情况下,我们需要把电池召回,如果我们做不了监测的话就要做一些损害控制,所以我们才有了这样的矩阵,一步一步来做,在电池层面我们需要有合适的材料、合适的电池设计,在模块这步我们需要在整个电池的集成方面要很好,同时我们也知道我们需要做机械设计、电气设计还有BMS的设计。在监测层面,我们需要监测它的电压以及温度。在电池组这个基础上,我们需要有更多的一些数据,以及SOH,它就是健康程度。
  
  第三步,在损害控制这方面,电芯方面我们会有一个陶瓷的隔膜,还会有一些保险丝以及SSD和排风口,模型、模块这个环节我们需要一些绝热板以及控制板。
  
  我逐一介绍一下我们是如何完成的。
  
  在最左边,多次看到了我们在热失控的情况下出现,在最下角是T1的温度,在右侧我们看到的是红线,它是我们T2的温度值,最上面是T3的温度,欧阳院士也介绍了这样的情形。在模块情况下我们该如何管控这个温度呢?我们右侧有两个电池,最上面有一个模块,可能在模型中几的电芯,在中间如果是有了一些故障,一旦有了故障的话,最后就会有热失控出现,在这之前热可能会在边侧和上下都会蔓延,所以我们就使用了绝缘的一些材料来杜绝它的热蔓延,在最上层我们是用这些空间防止烟跑出,在下步我们很难去控制,但是我们会有一个冷却板或冷却垫,我们如果使用这样的液体,能够很好的控制。在热失控的情况下,我们最后需要在T1、T2温度情况下有这样的变化,我们可以做很好的BMS的控制,在我们的损失发生之前就可以很好的管控住,也可以很好的进行监测。
  
  在我们未来设计的优化当中,我们也会有自己的一些杜绝电芯和电芯之间的热传递,在我们模块的绝缘当中有防火墙的设计,会杜绝热传递,在电池组的设计当中,我们也有相应的烟道的设计,来杜绝二次的损失。同时我们也会有一些相应的灭火装置和设计,我们可以减少相应的密度。我们做了这些设计之后,我们也做了一些验证测试,比如说我们火灾的测试、烟测,能够在40度的情况下一级其他的测试。
  
  在BMS的层面,我们是做了三件事情:第一个,电池生命管理系统,这是一个数据为基础的设计优化系统。同时我们还有一个实时的监测系统,我们的监测系统是全天候的,即便是在车辆睡眠的过程当中,比如说你把车停在停车场的时候,休眠的过程中,我们仍然会监测车辆电池的状况。最后一个,就是BM,就是电池的资产建模,比如说用它做一个层级的分析。
  
  从数据分析的角度来讲,我们对于数据进行持续的监测,但是是有两个重点,一个叫做事件的监测,我想大部分人今天都会做事件的监测,比如说电芯的、电池的、电池组的,比如说温度、电压、内部的抗阻等等。除此之外,我们还有一个数据的监测,也就是说我们会找到在统计方面的一些差异性,看一下是不是正态分布。基本上我们可以看到,在上面和下面的两个图,上面日间的监测是状况非常不错的,但是在下面我们可以看到,数据正态分布是不太一样的,但是这个数据仍然是一个序列的数据,所以显示出电池还是存在着一些问题,所以我们可以做统计方面的分析,会发现有一些数据是偏离了正态分布的,就是把这样的电池拿出来,做一些回溯性的分析,看一下是否真的存在问题,如果真的存在问题的话,我们就要为客户来替换这个电池。
  
  对于电池本身,我们也是有安全的非常精确的智能系统,总的来说,我们有非常精确的SOC的预计,现在要实现这点并不是非常困难的了,对于FSP的预计还是比较困难,所以这个过程中,我们每次在汽车发动的时候都必须要做一次,另外在充电的时候也必须要做,这是我们的平衡策略。还有一个是SOH的决定,这个不仅仅是取决于容量,同时也取决于电池的内部抗阻。另外,电池的安全监测和预警系统,即便汽车在休眠的过程中,我们仍然可以监测数据,所有的大数据都进入到云端,我们云端可以进行自动的分析,如果发现任何得异常,就会预警,我们就会来审议并且分析,或者把这个电池召回,或者我们可以从客户那边去把这个电池替换下来。
  
  另外,我们还有自适应的电力交换系统。迄今为止,在2014年成立这个公司一直到现在,我们已经在2018年的6月28日正式的发布了我们ES8的车辆,20670辆ES8S和ES6S,截至2019年8月份交付给了280多个城市。另外,我们也是安装了482个移动电站、204个交换站。
  
  这就是我的演讲,非常感谢大家的聆听。谢谢!
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