新能源汽车产业发展至今,从国家层面来说,出台了很多鼓励新能源的一些相关政策,对我们来说是一种机遇,但是这个政策在执行过程中,也在不断的调整变化,所以在某些方面也是一种挑战。以下是来自国家机动车质量检测中心(重庆)零部件检测部部长张志先生为我们带来的针对新能源相关法规,重点是针对动力电池方面的一些介绍,以及在试验过程中发现的问题和建议。
2018年7月4号发改委发表关于汽车产业投资管理规定的一个征求意见稿。提出了我们的一些机遇,明确提出经过十年,力争迈入世界汽车强国行列。我们面临很多问题,关键核心技术不足,产业大而不强,产业链条存在短板,产能过剩等等。针对动力电池安全性能,我们的主要任务是提升质量宏观能力,加强可靠性设计,试验与验证技术开发应用,制定和完善标准体系。
我们的补贴政策从2014年开始,包括税收减免、车牌申请等,同时也有一些约束性政策,包括燃油消费量,排放控制,双积分政策,清理国Ⅳ等,引导新能源汽车产业方向。政策激励的同时加强了监管,企业获得生产资质的难度将不断增大,电池行业竞争将更为残酷。
新能源汽车未来也面临着不少挑战。首先是根据统计数据,大概有25.7%的人现在不打算购买新能源车,用户的接受程度还有待提高。第二是补贴的退坡已经凸显了,到2020年会全部退坡。第三产能过剩,从目前电池的角度来讲,发展的趋势是低端过剩高端不足,而外资投资的管理规定也会加剧市场的激烈竞争。1月26号七部委联合发布了新能源汽车电池回收利用管理办法,要进行电池的溯源管理,建立一个回收管理平台。还有电池的安全性,三元锂电池虽然能量密度相对来说比较高,但是安全性仍然存在一些问题。
关于新能源汽车整车及关键零部件的评价,从整车的角度来讲,大概有13个项目,针对电池标准也有10多项,还有一些充电接口和传导充电相关的标准,以及电机控制器,一些复合型平台的报告等。其中从做试验的角度来讲,整车碰撞、EMC和电池方面的问题相对反应的要较多一些。
动力电池目前使用的标准,包括31484、31485、31486,以及动力电池PED,还有能量密度、超级电容等。现在关注的重点是安全,动力电池标准也正在进行修改,在31485基础上合并一个新版本,因为要征求国际上的意见,加上过度期的时间,这个版本的实行过程还有一段时间。主要是取消了里面的几项试验,包括跌落、海水浸泡和低气压,新版标准将合为一个,不再分成现在的性能、耐久和安全。
针对电池包安全也做出了一个变化,取消了跌落和翻转,但是增加了过流保护,同时增加了热扩散。随着电池技术的发展,实际上我们的标准体系也在做出一种变更,动力电池目前标准也在逐步完善,现在的变更是跌落、海水浸泡、低气压取消。针对里面的防护等级仍然保留,针对热失控则纳入统一的标准体系版本之内。
针对整车EMC测试评价,主要针对电动车低频和辐射,包括整车的抗扰度。针对零部件的测试,主要针对零部件的电磁干扰。整车测试评价主要针对电动汽车安全、能耗、车载平台的管理。
在试验过程也有一些问题存在。一是零部件测试过程中的问题,包括电芯模组的过充、短路及挤压,电池包挤压、外部火烧、海水浸泡以及三元电池包的热失控、热扩展。二是整车类测试项目包括公告测试项目不达标(续驶里程和整车碰撞不达标),EMC测试中CAN总线数据丢帧,波形噪音大,仪表显示不正常跳动等。针对这些问题,实际上我们从试验角度也提出了一些整改。包括安装位置的强度,轻量化模组的布局,热管理系统的设计与布置。
现在电池生产企业,包括一些整车企业都是用的自然风冷,因为补贴政策是与能量密度相关,增加液冷系统一是增加成本,二是重量的增加会降低能量密度,变相提高了成本。未来要保证电池的一致性,由于承受的温度范围过高,液冷系统应该是势在必行。冷却系统要能够有效的提高电池寿命和安全性。
关于电池包的热失控,热失控的主要机械诱因:机械振动,机械冲击、挤压碰撞等导致的电池结构损伤,内部断路或者外部短路从而导致热失控;热失控的主要电诱因:过充电、外部短路等导致的电池温度急剧升高从而导致热失控;热失控的主要热(环境)诱因:火烧、海水浸泡、高海拔、冷热冲击等导致的热失控。
对于热失控,可以从以下方面采取预防措施。电芯的设计:采用新型纳米陶瓷涂覆隔膜、新型电解液(F)、电极安全涂层等提高电芯的热失控触发温度;电池包设计:采用结构仿真软件优化结构,采用电池系统热失控监控、预警及阻隔系统。
实施十三五新能源汽车技术升级战略,动力深度电气化,车身低盘轻量化、整车智能网联化。2020年的目标从当前电池水平来看,时间不是很多,挑战却非常大。企业不仅要提升能量密度,还有兼顾安全,兼顾循环耐久,压力是非常之大。但是在技术层面仍然要以安全为核心,仍然是要保证足够安全的前提下,在提升能量密度的前提下,如何在能量密度、功率密度包括安全循环耐久和成本之间寻求平衡点。
总结
张志先生认为,目前在技术层面,需提升动力电池系统的设计开发及产业化水平,尤其是电池与底盘相结合的一体化技术,实现智能制造和数字化工厂设计,提升产品一致性;在产业层面,企业数量众多,产能过剩,需规范发展和提升优质产能和优质产品,需提升产业协同发展(材料、电池、集成、装备、梯级及回收利用、测试评价及标准体系)。
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