[大会回顾]华为廖振钦:AI+云,新能源汽车电池安全管理新方向

2020年9月15日,由新能源汽车国家大数据联盟与武汉经开区联合主办的“安全·智能·促发展——新能源汽车国家大数据联盟2020成果发布会暨安全智能电动汽车高峰论坛”于湖北省武汉市联投半岛酒店隆重召开。华为智能车云服务总经理廖振钦分享主题报告:AI+云,新能源汽车电池安全管理新方向

以下为演讲速记:

廖振钦:尊敬的各位朋友,大家下午好:

我是来自华为智能汽车解决方案BU智能车云服务产品部的廖振钦,很高兴能在英雄城市武汉,与大家分享华为在新能源汽车电池安全管理方面的一些进展。希望能与各位专家朋友们一起,促进新能源汽车更加安全。

华为是在五年前开始在2012实验室下成立车联网创新团队,研究如何将华为的ICT技术用于“新四化”汽车。去年5月份正式成立了智能汽车解决方案BU,我们的战略是:“华为不造车,聚焦ICT技术,帮助车企造好车”,当前主要聚焦在智能车云、智能网联、智能座舱、智能驾驶和智能电动五个领域。我们的愿景是:把数字世界带入到每一辆车。

我目前负责的智能车云服务产品部,主要有四大类云服务:自动驾驶云服务、高精地图云服务、车联网云服务、三电云服务。今天重点给大家分享三电云服务,尤其是我们在电池安全相关的研究。

去年为了更好地体验智能电动汽车,我买了一辆Tesla电动车。一年多以来,电动车良好的动力、易操控性、静音、免保养等优点,让我喜欢上了电动车。我的汽油车现在开得越来越少,这可能就是很多人说的,开了电动车之后,无法再倒回去了。但为什么电动车的占比仍然很低呢,去年新销售大约仅占5%。市场调查的结果,消费者在选择购买电动车的主要顾虑有5个问题:续航里程、充电便利性、安全性(自燃)、电池寿命和二手车残值。目前前两个问题已经得到了长足的改进,续航里程进入消费者可接受区间;充电桩的密度也在持续提升。商场、写字楼、小区停车场等都逐渐出现了充电车位。客户关注的核心问题变成了电池安全和电池寿命问题。2019年5-8月,中国新能源汽车自燃事故就高达79起,这还是新闻报道中公开可查到的。今年的形势也不乐观,因为每出现一起,就有朋友关心我,你那电动车还敢开吗?我最近频频收到这方面的关心。

根据我们对2019年新能源汽车着火事故原因分析,电池本身问题占比达61%,碰撞占21%。电池起火事故不容忽视,2020年5月12日,GB 38031-2020 《电动汽车用动力蓄电池安全要求》发布,2021年1月1日起实施。标准增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。我们认为这还远不够,应当在发生热失控前一段时间就能发出预警,这一段时间是关乎生命的时间。

华为的2012实验室里有个部门叫瓦特实验室,里面有大量的电化学领域的博士专家。我第一次和瓦特实验室首席科学家李博士合作交流时就问他,这电池的热失控到底能不能预测?李博士的答案是肯定的,并给我展示了一摞材料,包括这篇论文。瓦特实验室的科学家们经过大量实验证明:

1、电池热失控之前的演进是一个渐变过程。整个过程会经历SEI分解、电解液副反应、隔膜融化、正极释放氧气等过程,直至大量热产生并发生喷射,逐步演化到热失控。

2、电池的热失控是一个力、电、热、化学综合作用的动态过程,左边图示是华为耦合力学模型、电池模型、热模型、内短路模型构建的热失控前各参数仿真演化规律

3、基于电池热动态过程中的物理量进行检测,判断是否落入热失控安全边界,进而进行提前预警。

市场实际统计也表明,新能源汽车在热失控事故发生的前10天,有62.9%的车会表征出异常状态。

华为进行热失控预测的方法是:基于大量实验数据,基于电化学过程多物理场构建热失控安全边界模型,划定内短路阻值、SOC与热失控的安全边界。左边的实验图,是我们在实验室记录的,在电池SOC 60%情况下,严重内短路和轻微内短路状态下的电池隔膜、正极、负极的情况。

华为对建立的热失控安全边界模型进行了大量的实验验证。左边的曲线图是不同的SOC(5%、60%、90%)状态下,以1mm/min的速度将异物(直径为2mm的钢球)压入电池后,电池的负载、电压和温度-时间曲线,验证不同SOC对热失控的影响。右边视频展示了在SOC 95%状态下,电池热失控过程中的参数值曲线。

除了电池安全,电池健康状态和寿命也将在未来3-5年里成为核心命题,这方面也是我们研究的重要内容。华为通过大量的电池充放电数据,结合实验室验证和大数据AI能力,建立电池全生命周期老化模型、电池参数SOH/RUL的映射模型,实现电池剩余寿命精准预估。右边曲线是华为当前基于相关数据做的SOH的RUL的预估情况,SOH精度可以达到误差2%以内,剩余寿命预测曲线与实验室验证相关系统R²可达到0.9以上,效果良好。

基于以上的大量实验数据及理论研究,华为已经发布了三电云服务,三电云服务基于车辆VHR数据,在云端基于电池的温度、电压、内阻等数据进行大数据分析,对电池异常、电池自燃等进行提前预测、预警,同时结合云端OTA,制定智能充电策略,保障电池安全和更长寿命。

我们期待与广大车企开放合作,共同构建电池安全管理能力,车企只需要将车端的电池数据按照下面的格式、频率上传到云端,就可以实现相关的分析、预测等电池管理功能。

华为非常重视在电池安全领域的研究投入,我们和瓦特实验室有10多年的电池管理领域研究与投入,30多项电池技术专明专利族,50多位电池领域的科学家及博士,2000多平米的电池专业实验室。这些专家之前主要聚焦在研究华为通信设备的电池、手机电池,保障华为通信设备电池在全球各种恶劣气候下能安全运行。这两年已开始将经验运用在新能源汽车的电池上,相信有大家的共同努力,一定能实现汽车电池安全技术的突破,使新能源汽车更安全。

最后,是华为智能车云服务官网的二维码,大家感兴趣的可以访问,了解更多信息。也欢迎在会议群里,与我们的同事联系沟通合作。谢谢大家!