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北汽新能源代康伟:四重保护碰撞设计为动力电池安全做保障

 
 
 
发布日期:2019-10-09    来源:第一电动邓娅    作者:综合报道    扫描到手机

编者按:新能源汽车的“火”是其真正进入市场前必须迈过的一道坎,而电池安全可以说是新能源汽车行业健康发展的重要保障。为应对电池安全这一重大挑战,各车企也使出了看家本领。 

在10月8日举行的2019IBSW国际电池安全大会上,来自北汽新能源、一汽以及蔚来的相关负责人就电池安全方面所做的工作进行了分享。 

以下为北汽新能源代康伟演讲内容分享。 

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(代康伟) 

四层保护解决碰撞高标准难题 

9月20日,北汽新能源在天津中汽研完成了全球首次三车联合碰撞试验。实现了不着火、不爆炸、电气安全功能正常等既定目标。 

IMG_20190920_140133_wps图片.jpg

据代康伟介绍,在整车的碰撞安全设计过程中共设置四层保护,把电池设计成和整车乘员舱一样,成为安全不可变形的区域。在电池周围设计了过渡区及可变形区,目的是为了当车辆碰撞时,可在一定程度上降低整车的碰撞强度,这是第一层整车级的保护。 

一层保护.jpg

在第二层PACK级,采用了高强度铝型材的箱体设计,结合了拓补设计的优化点,确保PACK级有第二层关于强度的保护。

二层保护.jpg

第三层是电气功能的保护,首先通过把BMS、BDU等高压切断装置的电气部件优化在电池包的中心,用来确保当整车碰撞时电气系统不至于受到过多损坏,确保功能正常。同时把相关碰撞信号以及相关的异常监测信号引入到系统里,确保电气在出现异常情况时能够主动切断高压装置,以此达到保护人员安全的目的。 

第四层在模组级,首先采用高强度铝型材的模组设计,该材料跟普通铝型材强度比有35%的强度加强,同时在电芯与电芯之间、模组与PACK之间也设置了隔热缓冲区,当车辆受到挤压时,将尽可能在一定程度上确保电芯不至于受到挤压,以确保电芯使用的安全性。

四层保护.jpg

以上四个层面的保护,确保了整车电池系统碰撞安全的保护。但代康伟认为,在电池系统的安全上碰撞只是其中的方向之一。 

不同领域,同样的高标准 

为了应对极限应用情况,北汽新能源在企标里也设置了相关的底部防护测试、剖切测试,以及相关两端球击测试,通过以上标准的提高,确保电池装到消费者车上之后,在极端应用场景时电池安全得到较高程度的改善。  

在不同的使用环境下,比如说高温、高湿,包括高烟雾的环境下,也加上了企业验收标准,来确保用户长时间在这样的环境下使用的安全性。 

代康伟介绍,热安全的验证分两个方面,第一个方面:外部的火烧。北汽新能源内部定的是800度的温度下火烤20分钟,已经远超国标数十倍。第二个方面,在内部的热失控、热扩展领域。北汽新能源联合了一些行业内优质资源,目前在做热扩展路径的分析以及热扩展阻断技术的研究,以期未来真正发生热失控时有较长热蔓延扩展的时间,从而给车内人员足够的逃生时间。  

在高压电安全领域,则是通过多点高压监测系统来确保整车上所有的高压连接部位都能够得到监控。整车绝缘监测系统的建立能够确保所有绝缘失效模式下可以被监测,同时主动和被动的放电技术可以确保整车主动和被动的切断高压时可以立即将参与的电压进行泄放。

高压电安全.jpg

针对复杂环境下EMC的场景,北汽新能源建立了完整的开发体系,在系统层面布局了仿真和测试相结合的技术,用于支撑优化相关的零部件的布置,同时通过端口的铝箔和保护的技术,以及针对零部件、EMC相关的一些技术的研究,一方面降低零部件级电磁的发射,另外一方面,有效提升了零部件级电磁的抗干扰能力,确保整车路过一些非常复杂的电磁环境时,比如说交通站、充电站等,所有电控系统的通讯依然可以保持一个比较好的通讯状态。

EMC.jpg

在公路安全领域,北汽新能源2015年6月份开始布局整车电控ISO2626的标准,在软件层面,通过三层安全软件架构,包括多核的功能层,功能的监控层、监控的保护层,确保软件运行的安全。同时硬件层面,通过关键链路双冗余的悲愤,确保系统级、产品级实现SOC级产品的最终设计要求。在2017年年底,还联合了德国莱茵,一起完成了我们基于电控产品开发流程ISOD级的认证,以及VCO、BMS等三个产品的认证。 

完整闭环开放环境确保电池产品安全可靠性 

随着智能化、网联化的开发,车辆不再是一个封闭的系统。代康伟介绍,目前北汽新能源车上实现了包括无线充电、遥控驾驶等一些技术,这都要求整车车辆端、云平台和终端进行打通,这个过程中也建立了相应的基于概念、开发、运营、测试等全生命周期的开发体系。目前北汽新能源也在联合国内安全检测机构,对整车进行测试,加强整车级的信息安全相关的一些保护。  

与此同时,从电池到整车,从开发到测试,也建立了一个完整的闭环的开发环境,来确保将来能够开发一个更安全、更可靠和更有竞争力的电池产品。

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