中国应加强动力电池开发并完善交流充电标准

6月26日至27日，在深圳举行的第三届（2012）国际新能源汽车高峰论坛上，北汽福田汽车工程研究院副总工程师冯力分析了动力电池制造商发展中存在的共性问题：

（1） 对整车系统和运行条件缺乏了解；②只有动力电池被开发为一个独立的组件；③很少考虑与整车系统的相互作用，这导致了系统级的问题；④系统安全设计不足，缺乏FEMA分析，ASIL水平低。

提高动力电池BMS软件能力

对于市场上现有动力电池系统存在的问题，他认为，大多数动力电池制造商的BMS软件能力需要在以下四个方面进行改进：

1.1.1.BMS软件开发模型采用传统的C代码，不采用基于模型开发的V模式。由于大量时间是手工编写代码，在项目时间有限的情况下，算法开发、验证和测试的时间被压缩，可能存在安全风险。

2.软件开发不是一个模型，因此无法建立程序的软件架构，其可移植性较差。

3.缺乏从单个测试项目制定、单个测试、数据分析、模型训练、HIL测试和系统/车辆测试的过程，这将影响软件的可靠性。

4.动力电池是一个复杂且高度非线性的控制对象。温度、放电电流、使用时间、单体稠度和SOC等因素将对整个动力电池的寿命、性能和安全性产生重大影响。目前，许多动力电池制造商只使用一些简单的曲线来表达电池的技术特性，这将影响电池的性能和安全性。由于这些曲线是单电池而不是电池的，并且缺乏-20℃、-30℃和-40℃等低温曲线，因此车辆制造商必须对电池进行完整、准确的重新测试，所获得的曲线特性与电池制造商提供的曲线特性大不相同。

例如，制造商的电池寿命超过1800倍，但电池寿命不到500倍。这主要是由于BMS的功能设计不足造成的。

非汽车级动力电池BMS的硬件设计

冯力还指出了行业内动力电池BMS的非汽车硬件设计问题。

1.BMS使用了大量的非汽车部件，即使在整车正常工作的情况下，BMS系统部件也可能出现故障，从而导致整个系统出现问题。

2.相关产品的生产质量不足，在生产过程中经过修补和简单测试后才进入市场，因此产品的生产可靠性太低，无法满足汽车使用环境的要求。例如，低温无法正常启动，高温烧坏，车内电磁环境正常，温度漂移过大。

3.汽车零部件PCB的设计能力，特别是电池系统等高安全性产品的设计能力不足以满足汽车产品的安全和质量要求。例如，MARK设计不标准，高速生产时设备位置会发生偏移；焊料大面积暴露，容易挂焊珠，降低产品可靠性，增加短路风险；当通孔暴露在外时，锡珠会在汽车运行的振动环境中脱落，从而可能导致短路的风险。

此外，对于电池模块，由于早期缺乏CAE/CAD分析，目前许多电池的热设计不足；

接线不合理，这表明电池组不同位置的模块之间的电位差较大，这增加了模块之间的差异。

冯力表示，基于上述考虑，福田新能源汽车使用的动力电池模块具有较强的热设计能力，保证了电池温度场的梯度分布，保证了蓄电池的性能和寿命。动力电池模块的线束经过优化，以最大限度地减少线束对模块的差异影响。

中国没有家用电动汽车的公共充电设施。

自2009年以来，中国的私人电动汽车数量只有几千辆。尽管国家和地方政府的综合补贴高达6万元，但仍未能有效吸引用户。宝马集团新能源汽车充电系统项目经理Albrecht Pfeiffer表示：“这是由于缺乏私人充电设备和对公共充电设备的担忧。”

对于电动汽车的发展，菲弗表示，只有家用汽车才能真正推动这个市场的普及。

电动汽车是一种创新产品，价格昂贵。它们首先被引入高端市场，然后进入大众市场。高端用户需要的是良好的用户体验、便利性和舒适性。这也意味着，未来几年，家用电动汽车的充电将成为包括中国在内的全球市场的首要任务。必须在居民区建立面向大众市场的路边充电设施。

尽管中国有一些充电设施，但私人用户的充电桩没有接入电网，处于闲置或关闭状态。此外，中国没有统一的公共充电站计费系统；

电动汽车示范运营城市的解决方案是分散的，并不普遍。

目前，在欧美和日本的充电设施市场上，住宅区充电是主流，其次是工作场所和公共场所。然而，由于中国的家庭经济结构和水平与上述国家有很大不同，很可能会有不同的优先事项。

因为它可以随时随地充电，所以在家和工作场所充电的情况占到了总数的80%。即使在最低供电量的情况下，用户也可以在晚上实现Wally。

Pfeiffer建议，中国的综合充电设施应按照以下优先步骤逐步实现：房屋和别墅的家庭充电（不单独计量），社区和停车场的私人充电（单独计量/充电），购物中心和餐馆等小型公共场所收费（单独计量/收费或免费），高速公路和加油站等公共场所快速收费（单独计价/收费）。

政府应制定停车场供电的相关政策、指导方针和补贴。例如，香港政府通过授权土地租赁经营者、委员会和物业管理机构，促进并鼓励在停车场和建筑物周围安装充电设施。同时，政府还应制定统一的充电和收费标准，确保所有充电设备都能接入家用电表独立使用。

目前，德国和美国的汽车制造商建议使用交直流联合充电系统（CCS），原因如图1所示。中国和日本没有CCS系统。CCS将各种现有的交流连接器集成到一个系统中，形成一个标准的通用AC/DC充电接口（见图2）。从2017年起，欧洲汽车制造商将只采用Type2/Combo2充电系统。

图1德国和美国汽车制造商推荐使用交直流联合充电系统（CCS）的原因

图2联合充电连接器的概念

此外，菲佛指出，中国的交流充电标准与国际标准有11个明显差异，其中3个存在安全风险。目前，中国尚未定义PWM（脉宽调制）的占空比。在GB/T20234.2-2011标准中，删除了对PWM占空比的描述。GB/T18487.1标准的最新版本应包括PWM的占空比，但不包括PWM的描述（见图3）。不同工作循环的共存将导致安全风险。如果没有用于高级通信的PWM指示点，则不可能将直流充电与现有Combo相结合。

图3 iec与中国国家标准PWM发展的历史对比

他建议，如果中国采用IEC的PWM占空比，可以避免对OEM和客户的干扰/刺激，同时也可以支持中国非均匀交直流充电标准的发展。

（编辑/李燕郊）6月26日至27日，在深圳举行的第三届（2012）国际新能源汽车高峰论坛上，北汽福田汽车工程研究院副总工程师冯莉分析了动力电池制造商发展中存在的共性问题：

（1） 对整车系统和运行条件缺乏了解；②只有动力电池被开发为一个独立的组件；③很少考虑与整车系统的相互作用，这导致了系统级的问题；

④ 系统安全设计不足，缺乏FEMA分析，ASIL水平低。

提高动力电池BMS软件能力

对于市场上现有动力电池系统存在的问题，他认为，大多数动力电池制造商的BMS软件能力需要在以下四个方面进行改进：

1.1.1.BMS软件开发模型采用传统的C代码，不采用基于模型开发的V模式。由于大量时间是手工编写代码，在项目时间有限的情况下，算法开发、验证和测试的时间被压缩，可能存在安全风险。

2.软件开发不是一个模型，因此无法建立程序的软件架构，其可移植性较差。

3.缺乏从单个测试项目制定、单个测试、数据分析、模型训练、HIL测试和系统/车辆测试的过程，这将影响软件的可靠性。

4.动力电池是一个复杂且高度非线性的控制对象。温度、放电电流、使用时间、单体稠度和SOC等因素将对整个动力电池的寿命、性能和安全性产生重大影响。目前，许多动力电池制造商只使用一些简单的曲线来表达电池的技术特性，这将影响电池的性能和安全性。由于这些曲线是单电池而不是电池的，并且缺乏-20℃、-30℃和-40℃等低温曲线，因此车辆制造商必须对电池进行完整、准确的重新测试，所获得的曲线特性与电池制造商提供的曲线特性大不相同。

例如，制造商的电池寿命超过1800倍，但电池寿命不到500倍。这主要是由于BMS的功能设计不足造成的。

非汽车级动力电池BMS的硬件设计

冯力还指出了行业内动力电池BMS的非汽车硬件设计问题。

1.BMS使用了大量的非汽车部件，即使在整车正常工作的情况下，BMS系统部件也可能出现故障，从而导致整个系统出现问题。

2.相关产品的生产质量不足，在生产过程中经过修补和简单测试后才进入市场，因此产品的生产可靠性太低，无法满足汽车使用环境的要求。例如，低温无法正常启动，高温烧坏，车内电磁环境正常，温度漂移过大。

3.汽车零部件PCB的设计能力，特别是电池系统等高安全性产品的设计能力不足以满足汽车产品的安全和质量要求。例如，MARK设计不标准，高速生产时设备位置会发生偏移；焊料大面积暴露，容易挂焊珠，降低产品可靠性，增加短路风险；当通孔暴露在外时，锡珠会在汽车运行的振动环境中脱落，从而可能导致短路的风险。

此外，对于电池模块，由于早期缺乏CAE/CAD分析，目前许多电池的热设计不足；

接线不合理，这表明电池组不同位置的模块之间的电位差较大，这增加了模块之间的差异。

冯力表示，基于上述考虑，福田新能源汽车使用的动力电池模块具有较强的热设计能力，保证了电池温度场的梯度分布，保证了蓄电池的性能和寿命。动力电池模块的线束经过优化，以最大限度地减少线束对模块的差异影响。

中国没有家用电动汽车的公共充电设施。

自2009年以来，中国的私人电动汽车数量只有几千辆。尽管国家和地方政府的综合补贴高达6万元，但仍未能有效吸引用户。宝马集团新能源汽车充电系统项目经理Albrecht Pfeiffer表示：“这是由于缺乏私人充电设备和对公共充电设备的担忧。”

对于电动汽车的发展，菲弗表示，只有家用汽车才能真正推动这个市场的普及。

电动汽车是一种创新产品，价格昂贵。它们首先被引入高端市场，然后进入大众市场。高端用户需要的是良好的用户体验、便利性和舒适性。这也意味着，未来几年，家用电动汽车的充电将成为包括中国在内的全球市场的首要任务。必须在居民区建立面向大众市场的路边充电设施。

尽管中国有一些充电设施，但私人用户的充电桩没有接入电网，处于闲置或关闭状态。此外，中国没有统一的公共充电站计费系统；

电动汽车示范运营城市的解决方案是分散的，并不普遍。

目前，在欧美和日本的充电设施市场上，住宅区充电是主流，其次是工作场所和公共场所。然而，由于中国的家庭经济结构和水平与上述国家有很大不同，很可能会有不同的优先事项。

因为它可以随时随地充电，所以在家和工作场所充电的情况占到了总数的80%。即使在最低供电量的情况下，用户也可以在晚上实现Wally。

Pfeiffer建议，中国的综合充电设施应按照以下优先步骤逐步实现：房屋和别墅的家庭充电（不单独计量），社区和停车场的私人充电（单独计量/充电），购物中心和餐馆等小型公共场所收费（单独计量/收费或免费），高速公路和加油站等公共场所快速收费（单独计价/收费）。

政府应制定停车场供电的相关政策、指导方针和补贴。例如，香港政府通过授权土地租赁经营者、委员会和物业管理机构，促进并鼓励在停车场和建筑物周围安装充电设施。同时，政府还应制定统一的充电和收费标准，确保所有充电设备都能接入家用电表独立使用。

目前，德国和美国的汽车制造商建议使用交直流联合充电系统（CCS），原因如图1所示。中国和日本没有CCS系统。CCS将各种现有的交流连接器集成到一个系统中，形成一个标准的通用AC/DC充电接口（见图2）。从2017年起，欧洲汽车制造商将只采用Type2/Combo2充电系统。

图1德国和美国汽车制造商推荐使用交直流联合充电系统（CCS）的原因

图2联合充电连接器的概念

此外，菲佛指出，中国的交流充电标准与国际标准有11个明显差异，其中3个存在安全风险。目前，中国尚未定义PWM（脉宽调制）的占空比。在GB/T20234.2-2011标准中，删除了对PWM占空比的描述。GB/T18487.1标准的最新版本应包括PWM的占空比，但不包括PWM的描述（见图3）。不同工作循环的共存将导致安全风险。如果没有用于高级通信的PWM指示点，则不可能将直流充电与现有Combo相结合。

图3 iec与中国国家标准PWM发展的历史对比

他建议，如果中国采用IEC的PWM占空比，可以避免对OEM和客户的干扰/刺激，同时也可以支持中国非均匀交直流充电标准的发展。

（编辑/李燕郊）

标签：大众福田宝马

汽车资讯热门资讯