远程监控在新能源汽车中的重要性

刘威信　奚杰　高思晗　王勇

摘 要：近年来随着国家政策对新能源汽车产业的大力扶持，新能源汽车产业发展迅猛，截止到 2020年上半年新能源汽车保有量达到了417万辆。但是随着新能源汽车的使用量增加，出现的问题和抱怨也就变得越来越多，电动汽车安全问题多次成为大家谈论的话题，频发的新能源汽车问题早已引起相关部门注意，并且也出台相应的措施。就连被大家非常认可的某高端品牌电动汽车也在一年内出现多次自然事件，业内人士表示电动车一旦发生起火，扑救难度大，且复燃风险高，及时有效的安全预警信息已变得越来越重要。

关键词：新能源汽车 自热 安全 预警信息

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

新能源汽车的安全运行问题关系重大，是我国新能源汽车行业可持续发展的基础。2016年11月工信部就下发了关于《工业和信息化部关于进一步做好新能源汽车推广应用安全监管工作的通知》，要求生产的新能源汽车必须安装远程监控系统和各地方政府需建立自己的监控平台（TSP）。其中故障报警监控是新能源汽车国家监控平台与管理平台的一项重要的功能，也就是在车辆运行过程中或车辆在上电状态的下，整车企业可以通过远程监控系统对车辆的安全运行情况进行实时监控，并根据国家平台对监测项目的相关要求将报警信息上传到国家平台，每一台运行车辆的相应故障报警情况将会在国家平台上显现出来，进行相应预警信息提示，提前通知行驶车辆避免造成人员伤害。

安全问题一直是新能源汽车备受关注的焦点。进入今年5月份以来，连续发生的数起新能源汽车自燃事件，再一次将市场的目光聚焦到新能源汽车的安全问题上来。事实上，进入5月以来，政策层面在新能源汽车安全方面的力度不断加大。5月上旬，工信部组织制定的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》《电动汽车安全要求》《电动客车安全要求》三项强制性国家标准正式发布，强制标准，要求电池单体发生热失控后，电池系统在五分钟内不起火、不爆炸，为乘员预留安全逃生时间，该标准将于2021年1月1日起开始实施。

今年6月，工信部装备中心发布了《关于开展新能源汽车安全安全隐患排查工作的通知》，通知对车企在车辆安全排查、企业监控平台、排查情况上报及起火燃烧事故调查等方面提出了很多要求，企业应当确保安全监测系统功能符合国家标准要求，并安排人员及时处理相关预警信息，企业应当检查安全监测平台是否能够及时反馈车辆安全信息，企业应当通过平台实时检测关键系统运行参数，及早发现安全隐患并启动预警机制，并对发现的整车及动力电池等关键系统运行状态异常、存在安全隐患的车辆，及时采取有效的措施。

2 新能源汽车现状

根据《中国新能源汽车大数据研究报告》统计情况分析来看，新能源汽车故障报警类型共涉及平台监控项目中的20多项，主要涉及三大故障类别：一是重要相关部件的故障;二是充电的相关故障主要体现在充电系统的不匹配，SOC过高等故障现象;三是整车类故障，比如制动系统报警、DC-DC状态或温度报警等故障现象。

通过从纯电动乘用车、纯电动客车和纯电动专用车等各车型统计的故障信息分析来看，主要问题集中在：DC-DC状态报警、DC-DC温度报警、绝缘报警、高压互锁状态报警、车载储能装置类型欠压、车载储能装置类型过压、动力蓄电池一致性差、单体电池欠压报警、SOC跳变、电池极柱高温、SOC低报警、SOC过高报警、可充电储能系统不匹配、制动系统报警等等，这些故障占故障总量的比例在各类车中均接近或超过90%以上，问题比较突出。如何在故障发生之前进行及时预警提示并能有效的传递到用户端，这是新能源汽车需要重点解决的问题。

3 新能源安全问题探究

针对平台监控系统中的第一类重要相关部件的故障进行分析，动力电池是造成新能源汽车安全报警问题频出的一个重要关联部件，目前市场上主流车型配套的电池主要有三元材料电池和磷酸铁锂材料电池两种。

究其故障问题分析，首先由于受到国家补贴政策退补的影响，造成了产品的开发周期变短，产品的测试验证不充分，一些电池厂家为了匹配主机厂的要求，不断缩短测试验证的时间。有时为了满足要求，电池制造商通过使用物理方法进行改性，比如减重、把隔膜变薄等等，虽然是能量密度满足了補贴政策和主机厂的要求，但是安全性能却下降了，在后期的使用过程中，问题不断的暴露出来，造成一系列的故障报警。

其次是电池热失控原因，所谓“电池热失控”，简单来说就是当电池短时间内温度快速升高，超出电池的安全使用温度范围之后，引起电池热失控，进而发生电池燃烧等事故，而充电过充、枝晶析锂、枝晶刺破隔膜、过热导致隔膜崩溃等都会诱发内短路，由各种诱因引发的连锁反应，造成电池内部发热量急剧增加，温度迅速上升到千度以上，电池热量不能及时排出，造成电池自燃现象。

造成电池热失控的主要诱因又可分为机械电气诱因、电化学诱因、热诱因等三大类。机械电气诱因主要是由于车辆受到外界碰撞，造成电池内部短路而引起的电池自燃现象，或者是电池壳体的密封性能不好，后期的使用过程中，因外部雨水进入电池内部造成电气短路，而引起的自燃现象。电化学诱因主要由于电池过充引起，当电池过度充电时，正极金属溶解，负极析锂，内阻随之快速增大，电解液氧化分解产生大量的气体及热量，从而导致温度加速上升，电池膨胀直至破裂，进而发生热失控。

4 安全问题解决措施

针对电池安全问题，各新能源汽车厂家和电池生产企业一直在不断地进行探索和尝试，通过不同的技术路线、不同的产品等，不断提高车用动力电池的安全性。要想解决新能源汽车的安全问题，首先不仅要保证电池的一致性问题，除在电芯制造过程中、电池组PACK过程、储存过程中及运输过程中做好把关外，还要在相应的配套设施方面进行下功夫，其次是国家的补贴政策要符合技术发展的规律。除了通过对电池本身技术的突破方面来保证电池安全外，在当前现有技术条件下，专业的数据监控和安全预警系统，已成为各主机厂和客户的刚性需求，一套完整的远程监控平台显得尤其重要。

远程监控系统要求监测的实时数据主要包含单体蓄电池电压数据、动力电池包温度数据、整车状态、极值数据、报警数据等。

单体蓄电池电压数据包括：单体蓄电池总数，动力蓄电池包总数N，电压值列表（每个单体蓄电池的电压值）等。

动力蓄电池包温度数据包括：动力蓄电池包温度探针总数，动力蓄电池包总数N，温度值列表（每个温度探针的）等。

整车状态包括：车速、里程、档位、加速踏板行程值、制动踏板行程值、充放电状态、电机控制器温度、电机转速、电机温度、电机电压、电机电流、空调设定温度等。

极值数据包括：最高电压动力蓄电池单体所在电池包序号、最高电压单体蓄电池序号、电池单体电压最高值、最低电压动力蓄电池单体所在电池包序号、最低电压单体蓄电池序号、电池单体电压最低值、最高温度动力蓄电池包序号、最高温度探针序号、最高温度值、最低温度动力蓄电池包序号、最低温度探针序号、最低温度值、总电压、总电流、SOC、剩余能量、绝缘电阻。

报警数据包括：温度差异报警、电池极柱高温报警、动力蓄电池包过压报警、动力蓄电池包欠压报警、SOC低报警、单体蓄电池过压报警、单体蓄电池欠压报警、SOC太低报警、SOC太高报警、动力蓄电池包不匹配报警、动力蓄电池一致性差报警、绝缘故障、动力蓄电池其他故障总数n、动力蓄电池其他故障代码列表、电机故障总数n、电机故障代码列表、其他故障总数、其他故障代码列表。

当车辆正常上电后车载终端装置会与综合监控平台建立通信连接，自动发送注册信息进行身份识别，综合监控平台对身份信息校验正确后，返回注册成功应答，车载终端会自动上传车辆实时信息，如果出现任何异常，车载终端会根据报警代码进行报警信息提示，车载终端装置共设置多级别报警机制，根据不同的信息异常进行不同级别的报警提示，比如设置多级报警，当报警级别达某一级别之上时，可立即触发短信提醒，提示驾驶人员离开驾驶车辆或到最近维修点进行排查。

5 总结

随着新能源汽车的发展，对动力电池远程监控系统变得尤为重要，远程监控平台是当前对新能源汽车安全问题监控的一个重要渠道。

远程监控平台能很好的防止了因动力电池在使用过程中不可避免的出现电池及BMS系统失效后所带来的安全隐患。实时监控快速反应处理，如遇到高风险故障，在很短的时间内提醒车辆驾驶员及时停驶车辆、维修或更换动力电池以避免因电池失效而带来的车辆或人员事故的发生，降低动力电池的失效风险，为新能源汽车保驾护航。

项目支持：芜湖职业技术学院校级重点项目“基于制动力分配最优化的电动自行车馈能型控制器设计”（Wzyzrzd202005）

参考文献：

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[4]夏军，王芳.电动汽车动力电池系统安全分析与设计[M]，科学出版社，016.

[5]韩永飞.纯电动汽车续驶里程提升的研究[J]，企业科技与发展，2018（04）.