遠程監控在新能源汽車中的重要性

劉威信　奚杰　高思晗　王勇

摘 要：近年來隨著國家政策對新能源汽車產業的大力扶持，新能源汽車產業發展迅猛，截止到 2020年上半年新能源汽車保有量達到了417萬輛。但是隨著新能源汽車的使用量增加，出現的問題和抱怨也就變得越來越多，電動汽車安全問題多次成為大家談論的話題，頻發的新能源汽車問題早已引起相關部門注意，并且也出臺相應的措施。就連被大家非常認可的某高端品牌電動汽車也在一年內出現多次自然事件，業內人士表示電動車一旦發生起火，撲救難度大，且復燃風險高，及時有效的安全預警信息已變得越來越重要。

關鍵詞：新能源汽車 自熱 安全 預警信息

The Importance of Remote Monitoring in New Energy Vehicles

Liu Weixin Xi Jie Gao Sihan Wang Yong

Abstract：In recent years， with the strong support of national policies for the new energy automobile industry， the new energy automobile industry has developed rapidly. Up to the first half of 2020， the number of new energy vehicles has reached 4.17 million. However， with the increase in the use of new energy vehicles， more and more problems and complaints have arisen. The safety of electric vehicles has become a topic of discussion for many times， and the frequent new energy vehicle problems have long attracted the attention of relevant departments， and also corresponding measures have been introduced. Even a certain high-end brand electric car that is highly recognized by everyone has experienced many natural incidents within a year. Automobile industry insiders say that once an electric car catches a fire， it is difficult to fight and the risk of re-ignition is high. Timely and effective safety warning information has become more and more important.

Key words：new energy vehicles， self-heating， safety， early warning information

1 發展背景

新能源汽車的安全運行問題關系重大，是我國新能源汽車行業可持續發展的基礎。2016年11月工信部就下發了關于《工業和信息化部關于進一步做好新能源汽車推廣應用安全監管工作的通知》，要求生產的新能源汽車必須安裝遠程監控系統和各地方政府需建立自己的監控平臺（TSP）。其中故障報警監控是新能源汽車國家監控平臺與管理平臺的一項重要的功能，也就是在車輛運行過程中或車輛在上電狀態的下，整車企業可以通過遠程監控系統對車輛的安全運行情況進行實時監控，并根據國家平臺對監測項目的相關要求將報警信息上傳到國家平臺，每一臺運行車輛的相應故障報警情況將會在國家平臺上顯現出來，進行相應預警信息提示，提前通知行駛車輛避免造成人員傷害。

安全問題一直是新能源汽車備受關注的焦點。進入今年5月份以來，連續發生的數起新能源汽車自燃事件，再一次將市場的目光聚焦到新能源汽車的安全問題上來。事實上，進入5月以來，政策層面在新能源汽車安全方面的力度不斷加大。5月上旬，工信部組織制定的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》《電動汽車安全要求》《電動客車安全要求》三項強制性國家標準正式發布，強制標準，要求電池單體發生熱失控后，電池系統在五分鐘內不起火、不爆炸，為乘員預留安全逃生時間，該標準將于2021年1月1日起開始實施。

今年6月，工信部裝備中心發布了《關于開展新能源汽車安全安全隱患排查工作的通知》，通知對車企在車輛安全排查、企業監控平臺、排查情況上報及起火燃燒事故調查等方面提出了很多要求，企業應當確保安全監測系統功能符合國家標準要求，并安排人員及時處理相關預警信息，企業應當檢查安全監測平臺是否能夠及時反饋車輛安全信息，企業應當通過平臺實時檢測關鍵系統運行參數，及早發現安全隱患并啟動預警機制，并對發現的整車及動力電池等關鍵系統運行狀態異常、存在安全隱患的車輛，及時采取有效的措施。

2 新能源汽車現狀

根據《中國新能源汽車大數據研究報告》統計情況分析來看，新能源汽車故障報警類型共涉及平臺監控項目中的20多項，主要涉及三大故障類別：一是重要相關部件的故障;二是充電的相關故障主要體現在充電系統的不匹配，SOC過高等故障現象;三是整車類故障，比如制動系統報警、DC-DC狀態或溫度報警等故障現象。

通過從純電動乘用車、純電動客車和純電動專用車等各車型統計的故障信息分析來看，主要問題集中在：DC-DC狀態報警、DC-DC溫度報警、絕緣報警、高壓互鎖狀態報警、車載儲能裝置類型欠壓、車載儲能裝置類型過壓、動力蓄電池一致性差、單體電池欠壓報警、SOC跳變、電池極柱高溫、SOC低報警、SOC過高報警、可充電儲能系統不匹配、制動系統報警等等，這些故障占故障總量的比例在各類車中均接近或超過90%以上，問題比較突出。如何在故障發生之前進行及時預警提示并能有效的傳遞到用戶端，這是新能源汽車需要重點解決的問題。

3 新能源安全問題探究

針對平臺監控系統中的第一類重要相關部件的故障進行分析，動力電池是造成新能源汽車安全報警問題頻出的一個重要關聯部件，目前市場上主流車型配套的電池主要有三元材料電池和磷酸鐵鋰材料電池兩種。

究其故障問題分析，首先由于受到國家補貼政策退補的影響，造成了產品的開發周期變短，產品的測試驗證不充分，一些電池廠家為了匹配主機廠的要求，不斷縮短測試驗證的時間。有時為了滿足要求，電池制造商通過使用物理方法進行改性，比如減重、把隔膜變薄等等，雖然是能量密度滿足了補貼政策和主機廠的要求，但是安全性能卻下降了，在后期的使用過程中，問題不斷的暴露出來，造成一系列的故障報警。

其次是電池熱失控原因，所謂“電池熱失控”，簡單來說就是當電池短時間內溫度快速升高，超出電池的安全使用溫度范圍之后，引起電池熱失控，進而發生電池燃燒等事故，而充電過充、枝晶析鋰、枝晶刺破隔膜、過熱導致隔膜崩潰等都會誘發內短路，由各種誘因引發的連鎖反應，造成電池內部發熱量急劇增加，溫度迅速上升到千度以上，電池熱量不能及時排出，造成電池自燃現象。

造成電池熱失控的主要誘因又可分為機械電氣誘因、電化學誘因、熱誘因等三大類。機械電氣誘因主要是由于車輛受到外界碰撞，造成電池內部短路而引起的電池自燃現象，或者是電池殼體的密封性能不好，后期的使用過程中，因外部雨水進入電池內部造成電氣短路，而引起的自燃現象。電化學誘因主要由于電池過充引起，當電池過度充電時，正極金屬溶解，負極析鋰，內阻隨之快速增大，電解液氧化分解產生大量的氣體及熱量，從而導致溫度加速上升，電池膨脹直至破裂，進而發生熱失控。

4 安全問題解決措施

針對電池安全問題，各新能源汽車廠家和電池生產企業一直在不斷地進行探索和嘗試，通過不同的技術路線、不同的產品等，不斷提高車用動力電池的安全性。要想解決新能源汽車的安全問題，首先不僅要保證電池的一致性問題，除在電芯制造過程中、電池組PACK過程、儲存過程中及運輸過程中做好把關外，還要在相應的配套設施方面進行下功夫，其次是國家的補貼政策要符合技術發展的規律。除了通過對電池本身技術的突破方面來保證電池安全外，在當前現有技術條件下，專業的數據監控和安全預警系統，已成為各主機廠和客戶的剛性需求，一套完整的遠程監控平臺顯得尤其重要。

遠程監控系統要求監測的實時數據主要包含單體蓄電池電壓數據、動力電池包溫度數據、整車狀態、極值數據、報警數據等。

單體蓄電池電壓數據包括：單體蓄電池總數，動力蓄電池包總數N，電壓值列表（每個單體蓄電池的電壓值）等。

動力蓄電池包溫度數據包括：動力蓄電池包溫度探針總數，動力蓄電池包總數N，溫度值列表（每個溫度探針的）等。

整車狀態包括：車速、里程、檔位、加速踏板行程值、制動踏板行程值、充放電狀態、電機控制器溫度、電機轉速、電機溫度、電機電壓、電機電流、空調設定溫度等。

極值數據包括：最高電壓動力蓄電池單體所在電池包序號、最高電壓單體蓄電池序號、電池單體電壓最高值、最低電壓動力蓄電池單體所在電池包序號、最低電壓單體蓄電池序號、電池單體電壓最低值、最高溫度動力蓄電池包序號、最高溫度探針序號、最高溫度值、最低溫度動力蓄電池包序號、最低溫度探針序號、最低溫度值、總電壓、總電流、SOC、剩余能量、絕緣電阻。

報警數據包括：溫度差異報警、電池極柱高溫報警、動力蓄電池包過壓報警、動力蓄電池包欠壓報警、SOC低報警、單體蓄電池過壓報警、單體蓄電池欠壓報警、SOC太低報警、SOC太高報警、動力蓄電池包不匹配報警、動力蓄電池一致性差報警、絕緣故障、動力蓄電池其他故障總數n、動力蓄電池其他故障代碼列表、電機故障總數n、電機故障代碼列表、其他故障總數、其他故障代碼列表。

當車輛正常上電后車載終端裝置會與綜合監控平臺建立通信連接，自動發送注冊信息進行身份識別，綜合監控平臺對身份信息校驗正確后，返回注冊成功應答，車載終端會自動上傳車輛實時信息，如果出現任何異常，車載終端會根據報警代碼進行報警信息提示，車載終端裝置共設置多級別報警機制，根據不同的信息異常進行不同級別的報警提示，比如設置多級報警，當報警級別達某一級別之上時，可立即觸發短信提醒，提示駕駛人員離開駕駛車輛或到最近維修點進行排查。

5 總結

隨著新能源汽車的發展，對動力電池遠程監控系統變得尤為重要，遠程監控平臺是當前對新能源汽車安全問題監控的一個重要渠道。

遠程監控平臺能很好的防止了因動力電池在使用過程中不可避免的出現電池及BMS系統失效后所帶來的安全隱患。實時監控快速反應處理，如遇到高風險故障，在很短的時間內提醒車輛駕駛員及時停駛車輛、維修或更換動力電池以避免因電池失效而帶來的車輛或人員事故的發生，降低動力電池的失效風險，為新能源汽車保駕護航。

項目支持：蕪湖職業技術學院校級重點項目“基于制動力分配最優化的電動自行車饋能型控制器設計”（Wzyzrzd202005）

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