北京新能源汽車股份有限公司總工程師俞會(huì)根發(fā)表了題為《電動(dòng)汽車故障樹(shù)分析》的演講報(bào)告,以下是演講報(bào)告實(shí)錄:
尊敬的各位嘉賓,女士們、先生們?cè)缟虾,我是?lái)自北汽新能源的俞會(huì)根,非常感謝組委會(huì)給我這次機(jī)會(huì),從去年下半年開(kāi)始到現(xiàn)在,大家都看到新能源汽車發(fā)展速度非?,在這么一個(gè)大好的時(shí)機(jī)下,對(duì)我們來(lái)說(shuō),我想說(shuō)我們更應(yīng)該注意一些什么呢?思考一些什么呢?我今天想講的我們更應(yīng)該思考安全性、可靠性,今天我講的主題是電動(dòng)汽車故障樹(shù)的分析。
電動(dòng)汽車故障樹(shù)分析的話,今天我主要講電動(dòng)汽車著火、爆炸的故障分析,以及高壓故障樹(shù)的分析,以及低壓故障樹(shù)的分析,三個(gè)部分。
電動(dòng)汽車著火故障樹(shù)的分析,總體上來(lái)說(shuō)分成內(nèi)部原因和外部原因兩個(gè)分析,內(nèi)部原因一個(gè)是高壓,一個(gè)是低壓,低壓,傳統(tǒng)車區(qū)別不是很大,但是對(duì)于高壓來(lái)說(shuō),區(qū)別非常大。對(duì)于外部原因來(lái)說(shuō),大家都知道電動(dòng)汽車像大城市情況都比較復(fù)雜,有一體車庫(kù),如果下面的車著了,上面的車怎么辦?所以包括了直接火燒,另外一個(gè)是烘烤,主要考慮幾個(gè)分析,一個(gè)是高空跌落,它會(huì)達(dá)到碰撞的效果。另外就是正面碰,后面的追尾,側(cè)面碰,都會(huì)導(dǎo)致電池的變形,所以對(duì)于電池來(lái)說(shuō)是擠壓,但是對(duì)于車來(lái)說(shuō)是碰撞了。拖底,這跟擠壓也有關(guān)系,比如說(shuō)特斯拉快速跑的過(guò)程當(dāng)中,把整個(gè)電池箱切開(kāi),這個(gè)就是跟擠壓有區(qū)別的。最后一個(gè)就是浸水,全浸,我們目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電池會(huì)著火的,半浸有著火的。這是目前大概的情況,所以從電動(dòng)汽車著火的故障樹(shù)分析的話,我們分成了內(nèi)部原因和外部原因這兩塊。
接下來(lái)針對(duì)高壓故障樹(shù)這一塊來(lái)說(shuō),也分了一下,大概這么一個(gè)情況,從總體上來(lái)說(shuō),每一個(gè)高壓零部件都存在高壓的分析,包括零部件的故障,一個(gè)是鋰離子電池系統(tǒng),一個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī),一個(gè)是逆變器,一個(gè)是DC/DC,一個(gè)是BOX故障,一個(gè)是PTC,還有夏天用的空調(diào)A/C,還有車載充電機(jī),還有快充。針對(duì)這些來(lái)說(shuō),一旦在高壓,比如說(shuō)在短路,在失效這個(gè)前提下,都有導(dǎo)致著火的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這些高壓部件,有很多的線束連接起來(lái),有短路可能等等,都有可能導(dǎo)致失效。
這個(gè)跟我們關(guān)系更大一些,鋰離子電池系統(tǒng),電池包會(huì)出現(xiàn)故障,有電池包過(guò)熱,冷卻系統(tǒng)故障,過(guò)熱保護(hù)控制故障,熱管理設(shè)計(jì)缺陷。電池包過(guò)熱的故障一會(huì)兒再看。針對(duì)冷卻系統(tǒng)故障有散熱,散熱口以及散熱口堵塞。對(duì)于過(guò)熱的話,有溫度傳感器,以及軟硬件的故障等等,以及溫度傳感器帶來(lái)的故障。
電池包發(fā)熱,這是下一個(gè),對(duì)于電池包發(fā)熱來(lái)說(shuō)的話,有電量過(guò)大,有過(guò)重,有電池包損壞,包括端子,包括強(qiáng)度等等,當(dāng)然包括殘次品,殘次品我們還是有辦法控制的,所以放到了最后。
下面對(duì)于電池包里面的單體電池故障,第一個(gè)是電解液泄露,一個(gè)是內(nèi)部短路,一個(gè)是反復(fù)的過(guò)放,一個(gè)是熱管理設(shè)計(jì)缺陷。電解液泄露大家都知道,咱們國(guó)內(nèi)最早出現(xiàn)一個(gè)著火事件,后來(lái)分析認(rèn)為是電解液泄露,但是其實(shí)從目前看的話,因?yàn)橹鹑齻(gè)條件,一個(gè)是溫度,一個(gè)是可燃物,一個(gè)是氧氣。所以如果整個(gè)電池系統(tǒng)內(nèi)部要是有電解液泄露,而且局部過(guò)熱的時(shí)候,它確實(shí)有著火的風(fēng)險(xiǎn)。短路這塊我覺(jué)得在座的各位都比我要更專業(yè)。這里頭我們也大概分了一下,對(duì)于反復(fù)過(guò)放這一塊,電動(dòng)汽車是全壽命周期,所以如果多次過(guò)放的時(shí)候,它一樣會(huì)導(dǎo)致著火的可能性,這個(gè)我們已經(jīng)做了實(shí)驗(yàn),而且確實(shí)有這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。
這個(gè)主要講BMS故障,一個(gè)是BMS過(guò)熱,本身的過(guò)熱,另外一個(gè)BMS的熱管理設(shè)計(jì),BMS過(guò)熱也包括電流,也包括連接點(diǎn)的接觸,以及連接點(diǎn)的解決方案。針對(duì)電流過(guò)熱的話,一會(huì)兒專門(mén)再做一些解釋。
這個(gè)是繼電器的故障,如果繼電器發(fā)生故障會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?一個(gè)是繼電器發(fā)熱,繼電器發(fā)熱的時(shí)候,它有可能會(huì)導(dǎo)致失效,這個(gè)原因會(huì)有比如說(shuō)承載電流的大小設(shè)計(jì),線圈的焦糊,觸點(diǎn)的污染,所以對(duì)于整個(gè)電池系統(tǒng)內(nèi)部,有的時(shí)候我們說(shuō)它也是需要保持一定的潔凈度的。
這個(gè)是預(yù)充電電阻,這個(gè)比較簡(jiǎn)單,如果設(shè)計(jì)合理的話,這個(gè)應(yīng)該問(wèn)題不是特別大,但是這里頭可能需要考慮幾個(gè)方面,一個(gè)是線圈會(huì)不會(huì)焦糊,包括承載力,比如說(shuō)允許的電流的大小。
這頁(yè)主要是不配線故障,主要包括兩個(gè)方面,一個(gè)是過(guò)熱,一個(gè)是電火花。過(guò)熱的話,針對(duì)內(nèi)部高壓配線發(fā)熱,包括比如說(shuō)可承載的電流大小設(shè)計(jì)不足,電流過(guò)大這兩個(gè)方面的原因。電火花這塊一個(gè)是絕緣,一個(gè)是導(dǎo)體固定件的損壞,以及異物的混入。
下面針對(duì)整車的工況,比如要求十年二十公里,對(duì)整車的震動(dòng)、顛簸的工況下這種實(shí)效的可能性。
這主要講的是電池?zé)峁芾矸矫娴墓收,一個(gè)是電路板發(fā)熱,一個(gè)是熱管理設(shè)計(jì)的缺陷。電路板發(fā)熱,設(shè)計(jì)的容量不足了等等。
這頁(yè)主要講的電流過(guò)大,一個(gè)是放電電流過(guò)大,一個(gè)是高壓的電路短路。放電電流過(guò)大,主要是電流限制控制和VCU電流限制控制故障。對(duì)于高壓電路短路這一塊,主要就是異物混入。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障,大家知道電動(dòng)汽車?yán)镱^動(dòng)力完全地來(lái)自于驅(qū)動(dòng)電機(jī),所以電池主要供給的是驅(qū)動(dòng)電機(jī),進(jìn)行驅(qū)動(dòng),所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)里頭包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)熱,過(guò)熱保護(hù)不良,以及熱管理設(shè)計(jì)缺陷。驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)熱主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)熱和冷卻,因?yàn)殡姍C(jī)里頭一般是有電纜系統(tǒng)或者風(fēng)冷系統(tǒng)。過(guò)熱保護(hù)不良,像驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)熱保護(hù)控制故障,因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō),發(fā)熱溫度升高,我一般是降功率,如果我降功率降得不夠,這個(gè)溫度一直會(huì)往上升,所以針對(duì)這個(gè)策略也是非常重要的,包括溫度傳感器,如果出了問(wèn)題意味著我所有的監(jiān)測(cè)失效。
這個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障,針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)熱這塊又做了一個(gè)故障樹(shù)的分析,包括機(jī)械的,包括電流的,包括短路的。機(jī)械故障包括潤(rùn)滑,箱體變形,在全生命周期內(nèi),包括葉輪。然后電流過(guò)大主要是逆變器控制方面的故障。然后高壓電路短路這塊,可以看到是絕緣,固定以及異物這方面。所以對(duì)于這塊來(lái)說(shuō),對(duì)于電機(jī)這塊,整體上來(lái)說(shuō)應(yīng)該是要做到防水、防塵。
這個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器,相當(dāng)于把我的直流電通過(guò)逆變給電機(jī)的這么一個(gè)裝置,叫逆變器,它跟電機(jī)應(yīng)該有類似,一個(gè)是過(guò)熱,一個(gè)是過(guò)熱保護(hù),還有一個(gè)是過(guò)熱的設(shè)計(jì)。
這個(gè)是逆變器發(fā)熱,一個(gè)是電流過(guò)大,一個(gè)是短路,相關(guān)的故障樹(shù)往下分解的話,一個(gè)是控制的問(wèn)題,一個(gè)是絕緣,一個(gè)是固定,一個(gè)是異物混入。
這個(gè)是DC/DC,對(duì)于整個(gè)汽車來(lái)說(shuō),因?yàn)槲矣懈邏旱,我有低壓的,現(xiàn)在鉛酸電池以前都是有發(fā)電機(jī)直接發(fā)電進(jìn)行供電,現(xiàn)在我沒(méi)有了發(fā)電機(jī),所以把高壓通過(guò)DC/DC確保能夠正常供電,這個(gè)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的故障,包括變頻器,包括過(guò)熱法戶,包括設(shè)計(jì)。
這個(gè)也涉及到DC/DC的發(fā)熱,一個(gè)是電流過(guò)大,一個(gè)是高壓短路。因?yàn)檎麄(gè)新能源汽車會(huì)做一個(gè)集成,叫高壓盒,一般會(huì)把繼電器,我會(huì)把保險(xiǎn)集成到這個(gè)里頭,這個(gè)里頭也有可能會(huì)發(fā)生故障。
這個(gè)是針對(duì)繼電器的故障,涉及到繼電器發(fā)熱,一個(gè)是熱設(shè)計(jì),繼電器包括欠缺,包括承載電流,包括接觸的污染故障。
這個(gè)是快充繼電器故障,一般來(lái)說(shuō)跟前面的繼電器也差不多,包括線圈,包括可承載的電流,包括接點(diǎn)污染。
這個(gè)是內(nèi)部配線,整個(gè)高壓盒內(nèi)部也要配線,跟前面的有點(diǎn)相似,也不再說(shuō)了。這個(gè)是針對(duì)電流過(guò)大這一塊,分成了下面幾個(gè)方面,一個(gè)是變壓器電流過(guò)大,一個(gè)是DC/DC變頻器電流過(guò)大,一個(gè)是充電螺栓電流過(guò)大,以及承載充電器,A/C、PTC以及高壓電路短路,都有可能會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大。
這個(gè)是PTC加熱,PTC加熱的話,其實(shí)現(xiàn)在一般包括兩個(gè)方面,現(xiàn)在有整車的PTC加熱,另外一個(gè)PTC加熱放在電池包里頭,給整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng),在低溫條件下供加熱用的。針對(duì)這個(gè)PTC加熱的話,一個(gè)是PTC加熱過(guò)熱,以及過(guò)熱保護(hù)不良這幾個(gè)方面。
這個(gè)是PTC加熱器本身的故障,包括電流過(guò)大,以及高壓短路,電流過(guò)大的話包括加熱器調(diào)節(jié)電流控制故障,PTC電加熱器故障。高壓電路短路包括絕緣,導(dǎo)體,異物。絕緣主要是跟選的零部件質(zhì)量有關(guān),固定主要跟安裝的工藝有關(guān)。
針對(duì)散熱不良,一個(gè)是加熱器液體,一個(gè)是加熱器循環(huán)這兩塊。加熱器如果提示液體不足了,加熱有的時(shí)候有會(huì)異常,如果提示循環(huán)異常了,哪個(gè)地方堵了,也有可能會(huì)導(dǎo)致異常。包括泵出來(lái)文獻(xiàn),也一樣會(huì)導(dǎo)致散熱故障。
這個(gè)是空調(diào),針對(duì)空調(diào)故障的話,也包括A/C的壓縮機(jī)過(guò)熱,然后保護(hù)不良,以及設(shè)計(jì)方面的缺陷。A/C比如說(shuō)壓縮機(jī)發(fā)熱,散熱,設(shè)計(jì)不足,以及壓縮機(jī)過(guò)熱保護(hù)控制故障,溫度傳感器故障,有的是傳感器固定不當(dāng),有會(huì)導(dǎo)致溫度測(cè)量的偏差的出現(xiàn)。
這個(gè)是A/C壓縮機(jī)發(fā)熱,一個(gè)是機(jī)械性故障,一個(gè)是電流,一個(gè)是高壓短路的故障。這個(gè)跟傳統(tǒng)車基本上相似。
這個(gè)是車載充電機(jī),包括車載充電機(jī)過(guò)熱,包括保護(hù),包括設(shè)計(jì)缺陷。這個(gè)是針對(duì)車載充電機(jī)發(fā)熱,一個(gè)是電流過(guò)大,一個(gè)是高壓的短路。短路的話還是這三個(gè)方面,絕緣、固定以及異物。
這個(gè)是快充故障,相當(dāng)于是個(gè)地面充電機(jī),在車上其實(shí)只有一個(gè)接口,充電機(jī)是地面的,所以針對(duì)這個(gè)主要是考慮一個(gè)是快充口,另外一個(gè)保護(hù),因?yàn)檫B接了導(dǎo)線,過(guò)熱的話,包括地面充電機(jī)保護(hù)不良的話,對(duì)我的車也是有影響。
這個(gè)是快充發(fā)熱,也包括電流過(guò)大,以及短路。
這是最后一點(diǎn),低壓的故障,基本上跟咱們?cè)鹊膫鹘y(tǒng)車差不多,但是總體上來(lái)說(shuō),這兒沒(méi)有展開(kāi),包括保險(xiǎn)絲,包括繼電器,也包括整車控制器,包括轉(zhuǎn)向,包括制動(dòng),包括門(mén)窗,包括后視鏡折彎,包括照明,喇叭等等。12V電源更多比如說(shuō)線路老化短路導(dǎo)致的故障。
這是我想說(shuō)的對(duì)于電動(dòng)汽車到目前為止,比如說(shuō)出現(xiàn)不安全的大概的故障樹(shù)梳理了一下,里面有好多內(nèi)容差不多的,包括故障,包括過(guò)熱。從目前來(lái)看,對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)更多的關(guān)注是兩條,一個(gè)是連接不可靠,另外一個(gè)是電池的內(nèi)部短路,如果把這兩塊做好,包括像碰撞,像浸水這些,我們都可以有所掌控。我的匯報(bào)完了,謝謝大家!
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