動力電池檢測要求，你get了嗎？
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，國家補(bǔ)貼政策的減少，對動力電池檢測的要求也越來越高。
2016年11月國家汽標(biāo)委啟動了鋰離子動力電池強(qiáng)制性檢測標(biāo)準(zhǔn)（GB）的制定工作，2017年3月形成鋰離子動力電池強(qiáng)制性檢測標(biāo)準(zhǔn)（GB）的草案，預(yù)計9月份會發(fā)布一個征求意見稿。制定新國標(biāo)的目的就是為了進(jìn)一步嚴(yán)格要求新能源汽車上用的動力電池。
圖1
動力電池及電池系統(tǒng)檢測要求主要分為：機(jī)械安全性、環(huán)境安全性與電性能安全性。其中，機(jī)械安全分為振動、機(jī)械沖擊、跌落、翻轉(zhuǎn)、模擬碰撞、擠壓等；環(huán)境安全性包含溫度沖擊、濕熱循環(huán)、海水浸泡、外部火燒、鹽霧、高海拔；電性能安全性涉及過溫保護(hù)、短路保護(hù)、過充電保護(hù)、過放電保護(hù)。
近期，在重慶舉辦的“關(guān)鍵零部件可靠性、安全性及降成本技術(shù)創(chuàng)新路線”的主題論壇上，國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心新能源汽車中心主任凌澤就“電動汽車動力電池檢測探討”發(fā)表了主題演講，就國家標(biāo)準(zhǔn)對新能源汽車動力電池的檢測要求進(jìn)行了解析。
圖2
1、在安全性方面，單體和模塊在跌落、過放、海水浸泡、溫度循環(huán)和低氣壓的檢測中出現(xiàn)問題的概率較小，出現(xiàn)問題較多的是過充、短路、針刺和擠壓、過熱，特別是電池模塊。電池包主要是振動擠壓、海水浸泡和鹽霧容易出問題。
2、新的補(bǔ)貼方案對能量密度的測試有要求，可以允許有單包、系統(tǒng)做檢測，但必須帶高壓線和連接線，所以凌澤建議企業(yè)選擇用系統(tǒng)檢測。
另外補(bǔ)貼還有快充倍率的要求，允許用單包，也可以允許用系統(tǒng)進(jìn)行試驗。單包測的時候，并聯(lián)方式情況下，容量相同的可以用單包代表系統(tǒng)，如果不同的，取單包當(dāng)中能量密度最低的一個來替代整個系統(tǒng)，同時還有一個要求，總的容量誤差為±5%和質(zhì)量誤差±5%，整車廠申報和電池系統(tǒng)企業(yè)申報的誤差總能量±5%。凌澤建議，整車廠要和電池系統(tǒng)廠溝通好，千萬不要出現(xiàn)誤差。另外還有一個參數(shù)叫單元的型號，因為系統(tǒng)測試?yán)锩妫瑔卧吞柺菦]有的，所以可能會出現(xiàn)不一樣?xùn)|西。因此，凌澤強(qiáng)調(diào)，企業(yè)在申報時電池包里的控制單元最好跟整車申報要一致。
3、電動客車方面涉及熱失控與熱失控擴(kuò)展。熱失控最小控制單元容易通過，多元復(fù)合鋰、圓柱電池不易通過。熱失控擴(kuò)展有三種方式，加熱、過充與針刺，鈦酸鋰不易通過。
凌澤表示，目前轎車和物流車兩類車型為了考慮能量密度，大量采用三元材料，但三元材料要做熱失控擴(kuò)展，可能是相當(dāng)困難的。所以他建議企業(yè)要做兩手準(zhǔn)備，如果出臺新標(biāo)準(zhǔn)，要求所有車型都要進(jìn)行熱失控擴(kuò)展試驗，很多車型要推倒重來。
4、在系統(tǒng)方面，成組的結(jié)構(gòu)合理性和可靠性有待進(jìn)一步提高，因為在結(jié)構(gòu)安全上出的問題相對來說比較多。
5、目前電動汽車上主要采用風(fēng)冷、水冷、油冷幾種冷卻方式。凌澤表示，客車上也有采用風(fēng)冷的，但理論上是不符合要求的。
6、凌澤表示，由于能量密度的原因，目前的車輛上基本上都不會加熱管理系統(tǒng)。但國家為了提高補(bǔ)貼門檻，增加了一些要求，電動客車必須要達(dá)到IP67標(biāo)準(zhǔn)和熱管理系統(tǒng)。他建議，在以后沒有補(bǔ)貼的情況下，企業(yè)可考慮在電池系統(tǒng)里增加一個熱管理系統(tǒng)，可以保證讓電池在一個比較適宜溫度工作，比如25—35度之間正常使用，另外可以縮小電池包之間的溫度差。他表示，溫度控制好后，安全性、可靠性都得到保障，實用性也很好，冬天加熱，夏天降溫，這樣一來電動汽車基本上在每個角落都可以使用。
CAE在動力電池檢測中的應(yīng)用
CAE-計算機(jī)輔助工程(ComputerAidedEngineering)，指用計算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等。而CAE軟件可作靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動態(tài)分析；研究線性、非線性問題；分析結(jié)構(gòu)（固體）、流體、電磁等。通過CAE技術(shù)仿真模擬動力電池在產(chǎn)品周期中各項可靠性參數(shù)的變化，為優(yōu)化動力電池模組結(jié)構(gòu)提供依據(jù)，通過與實際測試數(shù)據(jù)的比對，為提高動力電池包可靠性起到重要作用。其中，CAE仿真技術(shù)在電池組的仿真分析上，主要有以下幾個方面：
（1）電池組熱管理：根據(jù)溫度場分布設(shè)計散熱系統(tǒng)；
（2）電池的機(jī)械性能分析：碰撞，碾壓，針刺對電池的影響；
（3）電池的電性能分析：過充/過放，大電流，充/放，外部短路對電池的影響；
（4）噪聲、振動和聲振粗糙度分析：流動噪聲，結(jié)構(gòu)振動；
（5）結(jié)構(gòu)的耐久性分析。
圖3
新能源汽車的發(fā)展最重要就是取決于動力電池包技術(shù)的更新，工程師在研發(fā)環(huán)節(jié)引入先進(jìn)的CAE仿真技術(shù)，來替代傳統(tǒng)的反復(fù)使用物理樣機(jī)驗證方法，幫助工程師在汽車物理樣機(jī)制造之前，就能夠有效地評估多個供選方案，進(jìn)行許多假設(shè)分析研究，在前期就進(jìn)行快速優(yōu)化設(shè)計，以避免在產(chǎn)品開發(fā)的后期發(fā)生意外和問題。
利用CAE技術(shù)對動力電池進(jìn)行仿真模擬測試，必將極大地推動動力電池的技術(shù)革新！
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