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      從豐田的混合動力召回情況來看電動汽車安全
      發布日期:2018年10月10日
             從傳統內燃機車輛在轉向混合動力、插電式混合動力和純電動汽車過程中,是需要做充分和長期的轉換過程。結合豐田的例子,也談一談這一類車輛的安全性問題,也請各位讀者給技術成熟穩定,車子的質量控制給予一些時間。這段時間,日本豐田汽車先是宣布,將在日本、北美、歐洲和其他地區召回大約103萬輛汽車,隨著調查的深入,將會擴大召回數量。召回超過 240 萬輛混合動力車型,車輛召回原因為混動系統內存在缺陷,可能導致車輛在行駛途中失去動力甚至出現熄火現象,這其實是第三次豐田較大規模的混合動力車輛召回事故了。

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      圖1 豐田有關混合動力系統的召回
       
               這事情,主要分為兩個方面,一個是混合動力在之前看來是一項長期培育的技術,隨著廠家對于自己犯得錯誤及時改正,其實消費者是越來越接受的?;旌蟿恿δ赇N售量已經接近150萬臺/年,如下圖所示:
       
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      圖2 豐田和雷克薩斯品牌的混合動力年銷售
       
             這個過程也是從日本擴展到美國、歐洲、大洋洲和其他銷售區域。面向全球銷售區域的時候,對應動力總成技術需要承受更為復雜的環境和使用工況,帶來對于系統更大的設計魯棒性需求,也同時對于汽車里面的安全情況管理提出了細節的要求。
       
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      圖3 豐田混合動力在全球范圍的擴展

       
             由于混合動力技術的發展,由電子控制系統引起的安全問題是相對很突出的,豐田的幾項內容,都是或多或少和對于功率電子的使用的問題。這些問題,都是車輛正常使用過程中,在高速、低速和中速各種駕駛條件下,由于動力電池系統、混合動力系統、空調冷卻系統等能符合功能安全的要求,正常工作。目前來看,豐田對于動力電池的薄收還是有自己的考量的,在驅動系統里面,采用了電驅動單元的芯片內核,其失效機理的相關因素還是很復雜的。為了維持有效的工作范圍,必然對核心器件的工作狀態予以限制和保護,這就會影響整車的工作狀態。在軟件、診斷和保護閾值為主導的ECU,配合上越來越大和更為極端的工況,這就使得技術上需要迭代和優化需要很多的時間。這也是豐田在不斷混合動力系統降本,和優化安全特性上所做的事情。
       
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      圖4 有關IGBT的失效機理分析(和運行溫度有關的部分)
       
              從電動汽車在中國的發展階段,也大概處在小孩6-7歲的階段,在質量、安全和控制上面,由整車企業所代表的開發團隊,需要平衡電池系統和驅動系統,還有隨著整車的特性(續航里程和最高速度)提升之后,車輛暴露在高速環境還有一些極端的環境(開拉薩和新疆)等地,在電動汽車逐漸成熟的過程中。主要有這幾項挑戰:
             1) 在電動汽車領域里面,在電池系統降本,驅動系統三合一的軸驅動器里面,大量考慮系統性的降本措施。這一方面也催生了新技術和新方法去占領市場和獲取優勢的定價地位,但是也存在一定的風險性,在質量和安全方面,需要很多的時間才能完整覆蓋大量的使用工況,極端情況是在較大的保有量和較大區域條件下隨著使用時間的積累發生的。從廣義來說,產品數量多了,才容易暴露和發現問題,這也使得企業要邁過產量的坎,邁過保有量的坎,邁過極端使用的坎。我們也要容忍一定數量的召回,對企業來說這事情直接帶來的影響是成本的上升,公司短期的利潤的下降,但是企業的品牌并不是完全隨著召回的情況導致影響力的下降。
       
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      圖5 客觀來說,降本的趨勢,使得把控的難度越來越大了
       
              2) 從某種程度來說 ,如何構建新型的零整關系是非常微妙的。在電動汽車里面,完全依靠供應商,沒有自身的設計和控制,幾乎能看到類似套娃的方案,而獨特的設計方案,不僅意味著風險也意味著需要自身的投入。從總體來看,大部分先驅者都是要面臨系統復雜性帶來的安全性風險,需要考慮未來可能潛在的召回狀況,對每一個有雄心的企業都是一種考驗。隨著開發越來越多新的動力系統方案,它的安全功能和越來越復雜的系統,在激烈的競爭條件下,改款和新款車型的開發速度,都給汽車廠商帶來很大的壓力。在這個問題上,如何從創新者Tesla和一步步堅實往前走的Toyota之間取得合適的平衡,大概是每個中國企業往前發展勢必遇到的問題。在全球層面,隨著Electric Vehicle Safety GTR的全球性的安全要求出來,使得未來保證電動汽車安全性的基礎確認,這個也是規范我們在做車和做產品過程中更多共性的東西。為電動汽車在全球性推廣和基本安全性做背書。

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      圖6 EVS GTR的安全性要求
       
             當然,這里還是有一些矛盾的。由于電驅動系統和電池系統,本身都有對于自身的診斷考慮,特別是電池由于它的能量釋放特性,如果不在可控范圍能對乘員和周邊造成挺大的傷害。因此從車輛的駕駛安全性出發,和電池在某些條件下考慮,這里就有細節的取舍問題,我們以后可以仔細來談談這個取舍之間的矛盾點。
       
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      圖7 典型的電動汽車各個狀態下防止人員受到電擊傷害的考量
       
      小結:
             電動汽車的安全,不僅僅是起火的自燃事故,也包括隨著保有量提升,私人車輛和其他車輛滲透到我們生活里面帶來的變化。從這個意義上來說,我們需要仔細控制電動汽車安全風險,把它控制在一個合理的范圍之內。



       
      來源:第一電動網
      作者:朱玉龍
       
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