鉅大LARGE | 點擊量：1752次 | 2021年10月22日
電動汽車驅動電池的耐久可靠性測試
2015年五月十五日-十六日，由我國汽車技術研究中心主辦，中汽中心汽車試驗研究所、汽車技術情報研究所、常州新能源汽車研究院等合作承辦的“2015國際電動汽車及關鍵部件測評研討會”在江蘇常州召開。
本次研討會以“從產品示范到商業應用”為主題，以純電驅動和充電系統測試評價為研究對象，重點圍繞“整車開發與測試評價”、“關鍵部件開發與測試評價”、“電池系統集成與測試評價”、“充電系統測試評價”四個技術領域進行深入解析，為電動汽車整車及關鍵零部件步入市場規模化應用，以及充電基礎設施創新升級供應技術指導和借鑒建議。
在本次研討會上，本田技術研究所經理竹本英知發表題為“電動汽車驅動電池的耐久可靠性測試”的主題演講。
以下為現場實錄
我第一次來我國很高興見到大家，我不會說中文，接下來用日文講。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
本田2013年運動型混合動力系統的車型比如飛渡、雅閣、謳歌在美國和日本上市，一部分車型正在在我國上市。這些新型的系統在原先IMA的情況下進行改進，可以搭載在各種尺寸和特點完全不同的車型上，并且IMMD系統還上市了插電式混合動力系統的車型，這張圖表呈現了混合動力系統和非混合動力系統的綜合效率，橫軸表示的是行駛值表達的能量，縱軸表現的是油耗。這里油耗單位是每升油跑多少公里，所以越往上代表油耗表現越好，圖中的曲線表示消耗汽油的能力占行駛所需總能量比例的效率線，淺藍色的部分代表混合動力，綠色部分代表非混合動力，可以看出混合動力對提高效率的用途是非常大的，可以看出當中本田的IMMD系統效率是更高的。
再次我們就以高效率的IMMD系統為例概述一下，按照兩個電機取代了原來的變速箱，包括了電池智能動力單元安置在車的后部，IMMD將混合動力和插電式混合動力的零部件通用率達到最大化，只要追加電池容量和外部充電系統就可以制造出插電式混合動力車型。在這個圖表中，我想介紹以下電池包和模塊功率密度的進化，縱軸表示功率密度、性能的提高。電動汽車所用的動力鋰離子電池是從鎳氫電池開始的，作為鎳氫電池的電池包鋰離子電池就登場了。
在這里我們介紹一下掌握電動化關鍵的電池進展的動向，這個圖的橫軸是能量的密度，縱軸是功率的密度，混合動力為中心接到市場接納，推廣期動力鋰離子電池是屬于鎳氫電池的，鋰離子電池作為更加高性能的關鍵技術應用而生，要求鋰離子電池可以根據用途的性能適合混合動力車型高功率型電池，還有適合純電動汽車型高能量性電池，以及適合插電式混合動力比較均衡的電池。鋰離子電池的技術進化還處于不斷發展的過程當中，期待2020年會迎來更大的性能提升，我們認為也會因此帶來電動汽車更大的進化和普及。這個圖表示電池包和模塊功率密度的進化，縱軸表示的是功率密度的性能的提高，表示電池模塊重量密度和電池包的體積密度，鎳氫電池是從2000年的車型開始應用，它的性能得到穩步的改善，之后功率密度從2012年登場的鋰子電池開始勻速得到改善2014年開始新的混合動力系統所使用的鋰離子電池性能更加進化了。經歷了14年性能大概提高了17倍，作為電動汽車進化關鍵的電池性能提高，為了今后能夠得到更大廣泛的普及，安全性和耐久性在相當高的水平上保持平衡是相當的關鍵。
我來介紹一下有關安全性我們做的一些工作，作為汽車廠商來講，我們保護顧客的安全是理所應當的，并且從電池制造過程到零部件的運輸組裝過程相關的所有人員，更換零部件的物流、保管以及最終的回收、分解、廢氣的這方面的安全性，綜上所述這些安全性我們必須徹底進行考量。下面我先介紹對整車碰撞安全設計的理念，這個是對碰撞時候我們對它安全的設計，有關前后左右各方向發生的碰撞我們設置了吸收沖擊力的沖擊潰縮區，還包括保證乘客以及油箱免收沖擊的保護區域，本田的基本想法是各款電動汽車把電池放到保護區域里面。
我們舉一個比較代表性的例子，上面兩張圖表示設計階段的沖擊潰縮區和電池位置的設置，下面兩張圖表示的是實際發生碰撞實驗以后的照片，可以看到碰撞所造成的變形被沖擊潰縮區所吸收，油箱、電池同乘客一起防止受到傷害。下面我介紹一下對電池耐久性的測評，在車輛的整個生命周期當中，停車或者是放置的時間一般是最長的，圖表中表示在放置過程中劣化的變化，橫軸是時間，縱軸是劣化的維持率，溫度和SOC作為參數進行很多水平和樣品的測試評價，掌握溫度和SOC各自的劣化系數，個體之間的差異的分布。
下面我再介紹一下在行駛和充放電循環的劣化形勢，圖表縱軸跟上面相同，橫走表示時間，縱軸表示容量的維持率。把各項參數劣化系數，個體間差異進行排列，這些劣化的特性根據構成材料電級的設計、方法、條件來進行改善的，當然跟制造方法和電池材料是很有關系的，因此要使用不同的電池來進行不同的條件測評。
根據這些條件來考慮，我們構筑起對電池劣化量進行高精度預測的模擬模式，在下面我們對車型不同進行預測模擬加入了一些條件，我們假如了實際環境當中的行駛氣溫以及日照條件這些因素，可以對所有用戶的使用環境，對電池劣化的分布進行預測，可以看到在市場環境中所能預想到最嚴酷的使用情況下，在車輛生命周期中不要進行電池交換，不進行交換對電池溫度和SOC的車輛設計和電池控制建立了這一個體系，這張圖介紹插電式混合動力在各種使用情況下的劣化預測情況，右側7個小圖代表不同行駛狀況下的例子，橫軸是一天的時間，縱軸代表SOC的變化，比如說1號的例子，使用者在家進行充免電的形式，隨著離目的地越來越近，電池余量不斷下降，在目的地進行充電后往會行駛，在回去的行駛過程中電量又在下降，剛才這樣的循環表示我們一天的電池變化情況。可以看到，根據使用方式不同，電池的劣化情況也是不相同的。
下面我們還是以剛才1號例子為例，對模擬和實際電池的耐久測試的結果進行比較，紅色的線是我們模擬的狀況，藍色的點是實際電池耐久測試的結果，可以看到幾個非常精確的模擬實際耐久劣化的變化，使用鋰離子電池作為動力鋰離子電池的歷史還是比較短的，可能還不能根據研究開發階段這些比較濃縮的實驗預測所有實際用戶的使用狀況，因此我們加強對實際市場上劣化狀況的把握。這張圖顯示插電式混合動力雅閣在日本和美國市場上的實際數據，橫軸表示經過的年數，縱軸代表容量的維持率，沒有看到比開發階段所預想到最嚴酷的使用環境劣化更壞的劣化結果。
我們也在對其他車型的實際劣化結果進行統計，本田推出第一款鋰離子電池的車型今天已經經歷4年了，我們對所有車型當初是設計比較嚴苛劣化的預測預想，現在實際市場使用狀況的統計結果還沒有比我們當初預想的更壞，我們把耐久性策劃模擬的模式，劣化的模式我們認為通過預測完全合理的預測實際使用狀況，這個讓我們非常有信心。這個是我最后的總結，首先是電動汽車用的電池的進化，隨著混合動力汽車、插電式等電動汽車系統的變化，電池也在進一步進化，將電池的高性能、安全性、耐久性進行均衡的設計非常重要，根據幾個對電動汽車輛電池安全的測評，我們考慮到電池從生產到廢棄全過程安全性，確保搭載到車輛上對受到沖擊等外力用途時，結構搭載布局的安全性進行了測評，電動汽車用的電池耐久性的測評，我們掌握SOC準度等造成破壞的因素，鑄造起模擬的實驗對電池進行耐久性的劣化預測，構筑電池劣化模擬實驗和實際測試結果相當吻合，到目前為止還沒有出現在市場上實際結果超出劣化預測的狀況，對實際市場耐久劣化的情況掌握我們今后還會不斷的努力再做，以上謝謝。
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