動力電池安全誰做主？做好PACK和BMS是關(guān)鍵

時間:2016-04-19 10:46來源:中國電池雜志-中國電池網(wǎng) 作者:西顧
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      受益于國內(nèi)政策對新能源汽車和動力鋰電池行業(yè)發(fā)展的大力扶持，2015年新能源汽車產(chǎn)銷量劇增，動力電池供不應(yīng)求，政策紅利惠及整個產(chǎn)業(yè)鏈。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，2016年將迎來動力電池發(fā)展元年。
 
      動力電池長期應(yīng)用趨勢毋庸置疑，但安全性能是消費(fèi)者選擇產(chǎn)品的首要標(biāo)準(zhǔn)。近期工信部“叫停”三元鋰電池、新能源大巴接二連三起火自燃事故、5561輛大眾純電高爾夫 因“電池管理系統(tǒng)問題”召回等事件的接連發(fā)生，再度引發(fā)了公眾對動力電池安全性能的關(guān)注。
 
      對于動力電池的安全問題，除了電池材料技術(shù)路線爭議外，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，PACK及BMS在保障電池安全方面的作用無可替代。
 
       動力電池PACK成品由三部分構(gòu)成，即電池模組、BMS和固定架外殼（涵蓋了熱管理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、高壓控制、安全管理等內(nèi)容）。其中，BMS被稱為電動汽車動力電池系統(tǒng)的“大腦”，與動力電池、整車控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了電動汽車的三大核心技術(shù)。
 
       電動汽車專家陳清泉院士曾表示：沒有電池管理的電池包就是一個炸彈。BMS（Battery Management System），即電池管理系統(tǒng)是動力電池包的核心，均衡荷電量、使用壽命、使用安全等，都需要BMS來管控和優(yōu)化，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈，BMS的產(chǎn)業(yè)價值十分重要。
 
       公開資料顯示，BMS具有防止過充、避免過放、溫度控制、保持電池組件電壓和溫度平衡、預(yù)測電池的剩余電量和剩余行駛里程等功能。同時，BMS還具備實(shí)時監(jiān)控并調(diào)整電池管理狀態(tài)的能力、與多個平行子系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)工作的能力。透過BMS能準(zhǔn)確量測電池組使用狀況，保護(hù)電池不至于過度充放電，平衡電池組中每一顆電池的電量，    以及分析計算電池組的電量并轉(zhuǎn)換為可理解的續(xù)航力信息，確保動力電池安全運(yùn)作。
 
       在科技部發(fā)布的2016年國家“新能源汽車”試點(diǎn)專項文件中，動力電池與電池管理系統(tǒng)被列為重點(diǎn)研究任務(wù)，其中，“充電設(shè)施對BMS保護(hù)需求的響應(yīng)率達(dá)100%”被列為對電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行安全與互聯(lián)互通技術(shù)方面的考核指標(biāo)之一。
 
       盡管BMS對于電動汽車來說很重要，但由于在整車成本中的占比相對較低，長期以來不受整車企業(yè)的重視，缺乏設(shè)計和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，要把BMS產(chǎn)品做精做強(qiáng)，國內(nèi)企業(yè)在動力電池BMS領(lǐng)域仍有較長的一段路程要走，但由于新能源汽車產(chǎn)銷量的突然爆發(fā)，迅速擴(kuò)張的下游應(yīng)用市場并未給BMS行業(yè)足夠的成長時間。有研究報告預(yù)測到2020年，車用動力電池的市場規(guī)模將達(dá)到1200億元。其中，乘用車使用的BMS系統(tǒng)約占10%-16%，商用車的約占3%-5%，屆時國內(nèi)電動車用BMS的市場規(guī)模將達(dá)170億元。
伴隨著鋰電池產(chǎn)能大幅擴(kuò)張，市場對BMS需求放量，比亞迪、國軒高科等整車企業(yè)、電芯企業(yè)也開始布局BMS領(lǐng)域。電池企業(yè)及整車企業(yè)在加速分食市場，PACK企業(yè)也有一套自己的生存之道。
 
       “BMS盡管在整車成本中的占比較低，但對保障動力電池的安全性很重要。PACK企業(yè)要想生存，憑借的是BMS核心技術(shù)、BMS的整個方案的解決實(shí)力和服務(wù)能力”，近日，北京歐鵬巴赫新能源科技股份有限公司總經(jīng)理干振樺接受中國電池網(wǎng)（微號：mybattery）采訪時，詳細(xì)介紹了從BMS以及PACK等角度，如何最大限度保障動力電池的安全性能。
 
        北京歐鵬巴赫新能源科技股份有限公司（以下簡稱：歐鵬巴赫）成立于2012年12月，是專業(yè)的新能源汽車動力系統(tǒng)提供商，主營新能源汽車三大核心業(yè)務(wù)：動力電池組及管理系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、新能源汽車動力總成的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。目前公司年生產(chǎn)PACK系統(tǒng)能力約25000臺套，主要客戶有安徽江淮汽車股份有限公司、安徽安凱汽車股份有限公司、廈門金龍汽車集團(tuán)股份有限公司、安徽星凱龍客車有限公司等。2015年年底，歐鵬巴赫申請新三板掛牌上市，2016年3月11日已取得全國股轉(zhuǎn)公司同意掛牌通知函，獲得股票代碼：836765。
 
        據(jù)干振樺介紹，隨著電動汽車應(yīng)用量的增加，電動汽車的安全性受到越來越多的關(guān)注，客觀上促進(jìn)了產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。BMS涉及電子、電源、電池、控制等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，具有多學(xué)科交叉、技術(shù)復(fù)雜度高的特點(diǎn)。新能源汽車不同品牌不同型號的性能差異以及使用的地區(qū)環(huán)境差別很大，與之配套使用的各類系統(tǒng)設(shè)備本身往往也差異較大，從而要求系統(tǒng)提供商根據(jù)客戶的需求在產(chǎn)品的創(chuàng)新、開發(fā)能力、個性化設(shè)計方面做出快速反應(yīng)。PACK企業(yè)想要分享新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展紅利，就必然要依靠比電池生產(chǎn)企業(yè)、整車企業(yè)更專業(yè)的技術(shù)及更好的成本控制以及更專業(yè)的自動化制造來實(shí)現(xiàn)與整車廠的合作。
 
        作為專業(yè)從事PACK和BMS研發(fā)、制造和銷售的企業(yè)，歐鵬巴赫在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)行了多年研究開發(fā)，具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力。截至2015年8月底，公司共有16項軟件著作權(quán)，6個發(fā)明專利，涵蓋了BMS、鋰電池等領(lǐng)域，技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
 
        在使用安全方面，歐鵬巴赫注重從以下幾個方面保障動力電池使用的安全性：
 
1、重視電芯等關(guān)鍵零部件的準(zhǔn)入和質(zhì)量管控。公司成立了具備國標(biāo)試驗(yàn)檢測水平的電芯及PACK產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室，建立了電池芯測試評價體系和產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證體系，確保電芯準(zhǔn)入和產(chǎn)品研發(fā)有數(shù)據(jù)支持，降低了電芯濫用風(fēng)險。
 
2、公司技術(shù)團(tuán)隊在充分理解動力電池結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研發(fā)模塊化PACK結(jié)構(gòu)，從而提升電池PACK的機(jī)械可靠性和工藝的可靠性，降低了電池組機(jī)械濫用風(fēng)險。
 
3、公司重視制造能力的提升，設(shè)計建立了自動化的模組生產(chǎn)線和柔性化的PACK組裝線；建立了制造信息管理MES和ERP系統(tǒng)。
 
4、歐鵬巴赫堅持根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行針對性產(chǎn)品設(shè)計的產(chǎn)品開發(fā)理念，加強(qiáng)對PACK加熱、冷卻和溫度控制系統(tǒng)等核心技術(shù)的開發(fā)和試驗(yàn)，有力地改善了電池對環(huán)境穩(wěn)定敏感的特性，減少了環(huán)境濫用風(fēng)險。
 
        “歐鵬巴赫目前在電池管理系統(tǒng)上使用溫度傳感器和電池?zé)崮Ｐ蜖顟B(tài)估算的方法，防止電池PACK過熱，即使在溫度傳感器失效的情況下也能防止電池溫度過溫。對于目前討論比較多的平衡方案，目前公司的BMS可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行被動平衡，以及基于反激變壓器的主動平衡，主動平衡的硬件成本要高一些。”干振樺表示，“另外，在設(shè)計上，我們會按照客戶的要求進(jìn)行風(fēng)冷及水冷的設(shè)計，讓電池工作在合適的溫度，提供電池壽命。模組器件使用高性能阻燃材料。絕緣處理各連接件，確保不會出現(xiàn)因連接件短路而引起火災(zāi)。”
 
從系統(tǒng)角度，歐鵬巴赫從2009年就開始按照ISO26262標(biāo)準(zhǔn)體系展開工作，建立了完善的失效及風(fēng)險分析庫：
 
【BMS】
1、基于溫度傳感器（每個小的模塊都有溫度傳感器）和煙霧傳感器，判斷電池的異常，及時給駕駛員發(fā)出報警信號，然后切斷車輛的高壓系統(tǒng)。
 
2、檢測動力電池的異常電阻，當(dāng)檢測到回路電阻異常變化的時候（接插件松動/螺絲松動產(chǎn)生/電池異常），及時給駕駛員發(fā)動警報，切斷高壓。
 
3、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，會根據(jù)傳輸?shù)膮?shù)及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团袛嚯姵貭顟B(tài)，及時的反饋給終端系統(tǒng)。
 
【PACK】
 
在干振樺看來，大家認(rèn)為動力電池的不安全性，本質(zhì)上是由于目前電池的不足造成的，歐鵬巴赫在PACK設(shè)計方面采取以下措施：
 
1、在單體的選擇比較重要，由于公司是獨(dú)立的PACK制造企業(yè)，電池單體可以靈活的選擇國內(nèi)外使用量大的，并且安全性好，不易發(fā)生著火及爆炸的電池。
 
2、增加自動滅火器，檢測到火源產(chǎn)生的時候，自動滅火。
 
3、電池箱體增加卸壓閥，防止壓力的累積。
 
4、箱體及模塊材料選擇耐高溫阻燃材料。
 
5、針對每一款電池，都會做模塊的燃燒測試，確保在高溫灼燒的時候不會起火及爆炸。
 
6、對電池箱進(jìn)行CAE熱設(shè)計，設(shè)計良好的熱管理系統(tǒng)，防止電池箱體在高溫使用環(huán)境下過熱。
 
7、選擇使用防松動的螺栓。
 
在質(zhì)量管理方面，歐鵬巴赫通過了TS16949、ISO14001等認(rèn)證，嚴(yán)格按照汽車行業(yè)要求進(jìn)行質(zhì)量管理。
 
1、原材料保障：采用嚴(yán)格的供應(yīng)商準(zhǔn)入機(jī)制，確保供應(yīng)商能夠提供優(yōu)良、一致性強(qiáng)的產(chǎn)品；尤其是電芯供應(yīng)商，除了滿足國家標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)資質(zhì)等要求，還需要滿足歐鵬巴赫制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)過評測合格后才能開始供貨。
 
2、產(chǎn)品驗(yàn)證：嚴(yán)格按照15年的新國標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證設(shè)備的采購，進(jìn)行模組、PACK級別驗(yàn)證，確保產(chǎn)品滿足客戶要求。
 
3、過程/出貨管控：采用自動化生產(chǎn)線設(shè)計、確保產(chǎn)品一致性強(qiáng)；MES系統(tǒng)監(jiān)控每個產(chǎn)品、每個工序的質(zhì)量數(shù)據(jù)并加以判定，確保產(chǎn)品不合格品不流入下道工序；工序間和下線建立防錯系統(tǒng)。
 
4、關(guān)鍵特性控制：確保產(chǎn)品100%全檢且可追溯，不僅僅按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，檢驗(yàn)過程中，即使合格，數(shù)據(jù)變異大也進(jìn)行分析，找出根本原因，降低風(fēng)險系數(shù)。
 
       從使用安全，到BMS及PACK系統(tǒng)成組，再到質(zhì)量管理，歐鵬巴赫全方位的產(chǎn)品安全保障，贏得了品牌車企的高度認(rèn)可。2015年歐鵬巴赫相繼獲得南京特種汽車制配廠有限公司和中鹽安徽紅四方鋰電有限公司的大額訂單，近期又與安徽安凱汽車股份有限公司、廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司簽署大額訂貨合同，早期工廠的產(chǎn)能已無法滿足當(dāng)下客戶需求，于2015年4月投資成立合肥歐鵬巴赫，新建四條現(xiàn)代化、自動化的 PACK產(chǎn)線（可滿足軟包/方形鋁殼/18650的全自動生產(chǎn)）， 2015年11月兩條產(chǎn)線已試生產(chǎn)。
 
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  • 年后，電池行業(yè)又將面臨哪些嚴(yán)峻考驗(yàn)？

    這幾天，很多電池企業(yè)都在做著年前的各項總結(jié)，準(zhǔn)備迎接新年的假期。然而，告別了水深火熱的2016年，電池行業(yè)迎來了極具考驗(yàn)的2017年。電池漲價、廢舊電池降價以及無人回收的噩夢似乎也在繼續(xù)，這些還在困擾電池人的煩惱沒有因?yàn)樾履甑南矏偠�。隨著中國農(nóng)
    2017-01-22 13:49
本月熱點(diǎn)

  • 注冊資本近1.15億元！兩巨頭成立電池回收企業(yè)

    近日，廣州優(yōu)美再生技術(shù)有限公司（以下簡稱廣州優(yōu)美）正式成立，公司由優(yōu)湃能源科技（廣州）有限公司與格林美集團(tuán)下屬武漢動力電池再生技術(shù)有限公司有限公司（以下簡稱動力再生）攜手打造。 據(jù)了解，廣州優(yōu)美注冊資本約1.15億人民幣，經(jīng)營范圍含化工產(chǎn)品銷售
    2024-04-16 10:29

  • 寧德時代、科達(dá)利、特斯拉等發(fā)力這一新賽道！

    4月22日，科達(dá)利發(fā)布公告稱，公司與臺灣盟立臺灣盟立、臺灣盟英擬共同投資深圳市科盟創(chuàng)新機(jī)器人科技有限公司（以下簡稱深圳科盟）并簽署《投資合作協(xié)議書》。深圳科盟并簽署《投資合作協(xié)議書》。深圳科盟注冊資本擬為人民幣1億元，其中公司以現(xiàn)金方式投入人
    2024-04-24 10:11

  • 續(xù)航里程1000公里！寧德時代發(fā)布神行PLUS電池

    4月25日，在2024北京車展上，寧德時代舉行乘用車新品發(fā)布會，發(fā)布神行PLUS電池，續(xù)航里程1000公里。同時，充電10分鐘可續(xù)航600公里。
    2024-04-25 17:53

  • 天奇股份牽手長安汽車 共同打造動力電池全生命周期產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)！

    天奇股份4月18日公告，擬與中國長安、長安汽車共同投資設(shè)立合資公司，并以合資公司為主體合作開展電池回收、梯次利用及再生業(yè)務(wù)。目標(biāo)打造成為西南區(qū)域領(lǐng)先的電池回收標(biāo)桿企業(yè)。 合資公司的注冊資本為1.8億元，其中公司擬出資8820萬元，持有合資公司49%的股
    2024-04-19 08:42

  • 50億元！這家公司擬在摩洛哥投建鋰電池負(fù)極材料項目

    4月26日晚間， 中科電氣 發(fā)布公告，宣布公司計劃通過其控股子公司湖南中科星城石墨有限公司，在中國香港或其他海外地區(qū)新設(shè)全資子公司， 以間接投資方式設(shè)立摩洛哥項目公司，實(shí)施一項年產(chǎn)10萬噸鋰離子電池負(fù)極材料一體化基地項目 。 據(jù)了解， 項目計劃總投資
    2024-04-29 18:25

  • 全固態(tài)電池三大技術(shù)路線，誰將最終勝出？

    近年來，憑借高密度、更安全性、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是“最具潛力的下一代鋰電池技術(shù)”的固態(tài)電池受到市場關(guān)注，最新消息不斷。
    2024-04-22 18:17

  • 鋰礦龍頭一季度預(yù)虧超36億元，收深交所關(guān)注函！

    4月23日晚間，天齊鋰業(yè)發(fā)布業(yè)績預(yù)告，預(yù)計今年第一季度同比由盈轉(zhuǎn)虧。 同日晚間，深交所對天齊鋰業(yè)下發(fā)關(guān)注函，要求其結(jié)合主營業(yè)務(wù)開展情況、產(chǎn)品產(chǎn)銷量、產(chǎn)品價格等，分析2024年一季度虧損較2023年四季度大幅增加的原因，并說明是否存在持續(xù)虧損風(fēng)險等。 鋰
    2024-04-25 09:30

  • 又有車企公布全固態(tài)電池量產(chǎn)時間！

    當(dāng)?shù)貢r間4月16日，日產(chǎn)汽車公開全固態(tài)電池試生產(chǎn)線的預(yù)定設(shè)置場所，在生產(chǎn)發(fā)動機(jī)等的橫濱工廠建筑內(nèi)確保了約1萬平方米空間，為搬入設(shè)備推進(jìn)施工。 日產(chǎn)計劃2025年3月開始生產(chǎn)全固態(tài)電池，目標(biāo)2028年度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)日產(chǎn)介紹，全固態(tài)電池的能量密度是傳統(tǒng)鋰離
    2024-04-18 08:43
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