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新能源汽车的补贴政策将从2016年开始回落，并将提出一条高能量密度的动力电池路线。最近大量的电动汽车自燃引起了公众对电动汽车安全性的进一步关注。7月5日，由燃气汽车赞助的2019新能源动力电池安全技术论坛在上海举行。森田科技大中华区电气业务总监贾永平就动力电池无线安全管理系统和热失控预警方案发表了主旨演讲。内容如下:

贾永平:大家早上好。今天的话题是关于电动汽车的安全性。我们的重点是如何提前警告失控的电池，包括如何使用无线电池管理系统使我们的电池更安全。

回顾数据，森萨塔技术公司是一家拥有100多年历史的技术企业，是世界领先的传感、电气保护、控制和能源管理解决方案提供商。2018年销售收入为35亿美元，在11个国家拥有20，000多名员工和分支机构。我们每年运送11亿件产品，并且都经过精心设计。我们有15个生产和销售的知名品牌，拥有超过47，000种独特产品。

在汽车领域，产品的应用传统上服务于所有的原始设备制造商和第一层，包括安全。今天的主要焦点是电力系统。在这方面，我们主要关注如何制造一些不同的东西，特别是一些关键的应用部件，以使我们的整个车辆，包括如何我们的高压接触器在电池组中携带电流，除了主动和被动保险丝，以及如何取代我们的传统工业级旋转变压器在电机与更小和更可靠的传感器。

此外，今天我们还将讨论如何使动力电池中的热失控事件及时报警，以及如何将电池管理系统从传统的有线转换为无线。

布局主要由两点组成:一是如何更接近我们的客户。亲密度包括生产上的亲密度和研发上与客户的亲密度，主要是在美国、欧洲和中国。值得一提的是，中国作为世界三大研发中心之一，拥有300多个专业研发团队，不仅支持中国，也支持亚洲和世界。通过这种方式，可以保证相同的产品，并且可以保证全球至少两家工厂的生产，从而确保稳定的全球供应。

电动汽车的安全性是当今的主题和焦点。2018年有超过40起公开报道的事故，2019年至少有10起，不同之处在于2019年造成了更大的财产损失。

如你所见，四月份上海的地下车库发生了一起停车火灾，包括我们举的另一个例子。在荷兰，4S商店的展厅发生了一起自燃事故。这是一个典型的例子。无论是圆柱形、三元材料还是方形电池，它实际上都发生在中国或国外。

虽然我们现在已经做了很多工作，但人们普遍认为电池的热失控是可能的，而不是100%不可避免的，我们能做的是降低故障概率。虽然我不认为电动汽车不安全，但作为一项新技术，安全已经成为电动汽车发展的障碍。

在这里，许多这样的法规已经在世界范围内开始实施，特别是EVS——GTR，它是由中国作为第一个牵头国制定的。众所周知，中国在传统汽车的制定和标准方面并不领先，但电动汽车却领先。我们有丰富的经验，我们的市场规模应该是最大的。

在这里，中国做的最重要的事情是电池的安全要求和预警。我们必须在乘客发生事故前5分钟发出警报，以便乘客能够安全出来，减少伤害。

中国是第一个将此作为强制性法规的国家。它将于今年1月正式上报审批。明年7月，所有提交审批的新能源汽车都将符合该法规的要求。对于所有正在生产的新能源汽车，这将是在2021年7月。因此，这是一个迫切的要求。然而，我认为这对于整个行业来说是一个非常好的信息，这样我们至少可以对如何使电动汽车更安全有基本的指导。

这里，事实上，我们都知道热失控并不意味着突然的全面火灾，而是一个电池。首先，发生热失控和爆燃，包括电解质燃烧和喷发。电池组具有相应的被动安全保护。然而，不可避免的温度影响将扩散到其他电池单元。这个过程并不意味着它会在一秒钟内发生。从一个电池单元到多个电池单元需要一定的处理时间。还需要在电池组的被动安全方面做大量工作，包括冷却。

我们需要做的是如何在第一个电池芯失去热量控制时进行检测和报警，以便BMS能够介入许多紧急处理，例如降温和报警，并直接向汽车工厂的终端或城市的消防系统报警。我认为有许多工作要做。事实上，我非常同意蜂巢总经理张刚才提到的一句话:“国标是必要条件，但国标是最基本的”。如果我们能够预测第一个电池单元的热失控，我们可以控制热失控超过半个小时或更长时间，或者甚至通过相应的手段来防止乘客舱中的明火威胁。

事实上，如果你知道第一个电池芯爆燃需要预先警告，它需要有一个传感器。事实上，电池组中也有相应的传感器。每个人都知道有电压和温度。够了吗？现在通过我们的研究和实验，得出的结论是，简单的电压和温度不足以判断它是否失控的热量。因此，我们需要另一个信号来提高预警的可靠性和及时性。通过我们在过去一年中相应的大量实验，压力监测是电池组中最可靠、最经济、最容易使用的方式。

这里还有一些其他的选择。当电池失去对热量的控制后，温度肯定会上升，然后一定会有爆燃气体冒出，然后一定会有烟雾。从这个主要的角度比较，它是否是一个可靠的汽车级产品，其信号的及时性必须是最重要的。

除了信号本身的清晰度、传感器的功耗之外，还必须考虑成本。因此，从多角度来看，压力是最好的综合方案。天然气的主要问题是，每个人都看到这样一个相应的问题，但它的功耗相对较高。此外，到目前为止，还没有真正的汽车级产品。

还有一个非常重要的技术问题。当在不同的S0C下发生热失控时，包括不同的电极比率，将会发生不同的情况，这意味着不可能用相同的传感器探索所有这些情况。

烟雾也有类似的问题，包括反应时间。我们都知道有相应的温度传感器，但传递温度需要时间。如果电池芯爆燃不在温度传感器附近，需要一定的时间才能反应。这已经在我们的电池组实验中得到验证。如果每个电池芯增加一个温度传感器，不仅会增加成本，而且从所有系统的复杂性来看，这也是难以接受的。压力是整个组件，只要一个组件中有一个压力传感器，因为无论安装在哪里，压力波都是以音速传播的，所以不会因安装位置而对反应速度造成任何问题。

我们的计划如何能完全探测到热失控？

首先，这是一个聪明的计划。在停车模式下，仍然会有24小时低功率监控。为什么要监控停车？每个人都看到这两起事故发生在汽车停放时，没有发生碰撞。根据比较完整的统计，我们可以看到大约20%的热失控事故是在没有任何动作的情况下发生的，即在停车的情况下。在停车阶段，BMS睡眠模式，其自身的电压监测和温度监测不起作用。

根据我们的计划，在停车模式下，即24小时低功率监控模式下，如果检测到压力的急剧变化和上升幅度，可以唤醒BMS来监控电压和温度信号，以确定是否真的发生了热失控。

因此，传感器在这个过程中的第一个关键点是，它从未在世界上使用过。然而，我们通过一年的实践积累了大量的数据和经验，包括测试40到50个电池组，包括811或其他低能量密度差异，三元锂和磷酸铁锂也是不同的，并且软包、圆柱形和方形电池与该系统的匹配也是不同的，包括传感器是否受到海拔高度的影响。我们的计划中也充分考虑到了这一点，目前正在与所有国内原始设备制造商一起进行测试，以确保我们开发的是一款真正安全的电动车级新产品。

由于该传感器用于确保安全，因此传感器本身也必须是安全的。从最初的概念开始，必须考虑功能安全性，包括需要更多的自诊断功能，这也是该方案的关键点之一。

目前，我们与客户一起在产品定义和产品开发方面投资了一年多。我们的独立智能传感器产品预计将于明年4月投入批量生产，也就是说，在该法律生效之前，我们可以看到新型号将具有这一新功能。

因为我们的汽车产品需要连续的迭代，并且有成本、性能和可靠性的要求，我们能使它变得更小吗？更详细？更快的反应？我们能让它无线吗？尽管电缆可以一天24小时工作，但是当热量失去控制时，电缆的某些功能会失效吗？因此，无线的使用可以整合成这样一个概念:如何使它更可靠？

我们的无线电池管理系统是目前该领域最先进的解决方案之一。它的主要特点是可以去掉中间的许多信号线。作为直接回应，我可以更简单，减轻重量和体积，并在相应的体积中安装更多的电池，从而增加能量密度。同样，它也增加了续航里程。如果我达到同样的续航里程，我会使用更少的电池。

安全性和可靠性是我们无线电池管理系统最重要的特性。以前我们实验室的电池，真正的模块，还是有风险的，不管是我们安装它，还是我们测试它的片上系统，还是我们售后维护它，包括客户在使用过程中，无线确实实现了高低压隔离，也就是说，高电压永远不会到达低压BMS通信终端，真正实现物理隔离。

在这个过程中，我们可以减少许多故障点，如安装和制造，也减少更多的安全问题。

此外，我们谈到了热失控的警告，它具有停车模式的功能。当前的电池管理系统不能基于有限的配置在停车模式下实时监控和判断电池单元的状态。隔离之后，我们在层压板上有一些特殊的配置。BMS监控我的每个电池的状态。如果还有任何异常，它可以给出一个早期警告。这样，它可以唤醒我们的主控板。

当然，你可以考虑传感器的布置，整个生产过程被简化，整个投资可以被简化，不需要人工测试，只要可以使用无线工具。

现在我们必须分阶段使用和回收它们。使用无线BMS，我不需要拆卸它。我可以通过无线知道电池芯的状态，然后有选择地使用它。我认为这些都是无线带来的潜在好处。

对于整个BMS来说，作为最重要的大脑和控制模块，它需要更高的功能安全要求。它引入了无线通信技术，需要考虑更多的信息和网络安全。在整个设计中必须考虑到这些因素。现在，我们已经基本实现了我们之前在所有包级测试和车辆级测试中定义的有线BMS的包要求。当您没有线条时，可以保存整个线条的设计。

目前，我们需要设计每种车型。通常，线束配备有该模块，因此当整个配置完成时，BMS将配合整个模块的配置。在这种情况下，每种车型都需要定制。如果我们都是无线的，我们可以将其标准化，然后将标准模块集成在一起。所有模块都可以标准化设计，然后根据巡航范围进行配置。这是一个重要的实际尝试，也是这项技术带来的长期规划的好处。当然，对于这种配置，我们也有许多灵活的配置，包括因为它是无线的，并且可以参照设计直接集成到主模块中。

虽然这项新技术还没有在市场上大量生产，但它能带来什么样的前景呢？

无线之后，整个电池组中形成了无线局域网和平台。就像我们家里的无线局域网，我们有自己的无线局域网。它可以进行深入的实时监控，使每个电池无线，然后每个电池可以有自己的感应监测，这可以用于更快的警告和防止电池状态和热失控问题。所有这些幻想都包含在我们的整个计划中。

当你的家有无线局域网，当你回家时，你的手机会自动连接，你的电脑也可以连接。同样，在整个电池组中，您可以随时进入无线局域网，无线局域网可以是无线的，支持整个数据传输功能，包括热失控报警，包括现有的温度传感器和电流传感器，它们可以通过无线方式集成。

此外，它还包括高压配电控制模块。里面有许多控制器和保险丝。如何使整个包装更加智能？现在最大的问题是内部执行器的寿命无法控制且未知。我们可以通过这种方式增加许多智能监控功能，我们可以预测接触器和保险丝是否有问题，是否需要提前更换，从而避免许多售后问题。

最后，我相信通过整个行业的技术创新和技术预见，我们可以使我们的新能源汽车更加绿色和安全。

问答:

问:你如何评估楼宇管理系统？此外，从整个无线楼宇管理系统来看，如果5G已经成熟，还会有很大的利润空间吗？

贾永平:我不一定有一个完整的答案，但我可以试着回答。第一个是关于弹道导弹控制。最早的电动汽车，像北美的通用汽车一样，大多是集中的。现在我们看到的是分布式的。它没有将所有控制功能集中在我们的BMS主板上。我的观点是，这种分布式可能会继续成为主流，超过一半的比例。然而，也有一种趋势，我们使用大模块来减少分布式模块的数量。即使我们发现第一种集中式方法有较少的模块，制造一个大的主板将花费更少，这有一定的份额。

此外，我在与许多原始设备制造商的交流中发现，这项技术仍处于没有统一的阶段。一些想法是我可以在其中集成更多的控制功能，一些想法是我可以对层压板进行热失控警告，如热失控警告。这有一个优势。层压板总是在包装里。现在，如果使用主板，每个人都可以移动到层压板。把它放在层压板上的优点是，我可以用一个芯片实现它，而不需要传感器。此外，从板上有更好的电压模块，因此识别它们很方便，无需担心低功耗。我认为这是一个很好的方法，但最终它取决于对整个电池管理系统和整个配置的综合考虑，包括可靠性和成本。我想如果把上述的差额考虑在内，分配将占总数的一半。

5G暂时没有影响我们的电池组。目前，无线楼宇管理系统主要集中在电池组中的电池控制，因此应该更多地考虑如何在电池组中传输信号以及信号的信息安全。然而，我认为这是一个非常好的观点。如何将更多的数据和信息与后续信息(包括其他汽车之间的信息)进行交互，可能会更容易共享商用汽车应用程序，并且会有更多的想象和开发空间。

问:我们已经做了很多建筑管理系统项目。正如你所说，我还没有遇到无线解决方案。你能给我们一个产品过程的详细描述吗？它的成本和传统的建筑材料有什么不同？

贾永平:在无线楼宇管理系统方面，我们目前正在与一些国内外企业合作，共同探讨新技术。现在车队这一侧的测试已经基本完成，车辆级别正在进行中。就产品而言，所有样品A都在今年第一季度发布，那么样品B应该在明年第一季度发布，那么我们与客户交谈的最早的SOP时间是2021年。

当然，从成本的角度来看，不要认为无线楼宇管理系统绝对是便宜的，简单地认为这是拆除电线的水平，可能是几百美元。它的线路不多，但从成本的角度来看，无线楼宇管理系统肯定高于目前的传统楼宇管理系统，因为它有更多的收发器模块。我们有自己定制的收发器模块集成电路。有了集成电路，我们基本上可以达到与有线解决方案相同的效果。此外，从无线BMS的研发投资(包括车辆级研发)来看，无线解决方案在未来有许多潜在的价值和好处，包括我们刚才谈到的不需要更多设计的工作，然后在二次利用中，大多数蜂窝如蜂窝将考虑二次回收，包括梯次利用，这有许多潜在的好处。当然，质量和安全不能很好地量化，但我认为这是困扰电动汽车安全和可靠性的一个大问题。

此外，我们应该考虑生产过程中的谨慎。一般来说，我希望做的是考虑整个生命链的价值，就像我们电动汽车考虑电动汽车的整个使用寿命，集成集成电路和增加一些潜在的好处。我们相信这个市场会朝着这个方向发展，但不会太快。到2021年，我们可能会有20%和30%的渗透率，其数量足以支撑它。

问:在传统的楼宇管理系统功能安全方面，贵公司开发传感器的出发点是什么？从产品研发之初，就有这样一个概念？

贾永平:首先，功能安全，我认为这一定是真的。然后，我们必须从研发之初就对其功能安全性提出一些要求。这些要求贯穿整个过程。对于BMS来说，我们的目标是安全。对于无线应用，我们与中国的许多专业制造商进行了交流。功能安全确实是一个挑战。众所周知，试图建立这样一个系统是一回事，但要真正完善它并确保它在所有方面都没有问题是相对困难的。当然，我认为对于功能安全来说，过程是一方面，另外，安全性和可靠性更重要。事实上，从研发的角度来看，这是一个如何识别风险和规避风险的过程。我们最初认为传统传感器系统也是如此。

回顾过去，因为这是一个全新的产品和应用，没有人做过无线电池组和功能是安全的。我们已经与第三方专业公司合作。基于功能安全的要求，包括如何做一个简单的设计，所有的研发过程都在进行中。因此，我们对功能安全性和ASILD要求非常有信心。

人们也相信，安全在共享安全中同样重要。在我们的网络传输中，安全被分成相应的级别，信息技术也是如此。但不在电池组里。我们也是美国第一家一起建立信息安全标准的咨询公司，所以这个过程相对比较困难，也不太顺利。然而，我们必须处于功能安全和信息网络安全的水平，以确保我们随后在整个车辆上的可靠应用。

问:最后但同样重要的一点是，EMC对无线BMS的影响是什么？

贾永平:这是一样的。没有以前的经验。我们对组件级电磁兼容性和电磁干扰进行了更多的测试。通过相应的模块定位，软件协议的定制纠错方法可以彻底解决这个问题。这是我们目前的2.4G方法，当然还有包括这种方法的无线方案。我们现在已经做了相应的比较和研究。当前的方案应该是最可靠的，应该是没有问题的，并且是可以解决的。

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