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  • 关于民航局对机场电动车辆电池系统能量密度要求的理解

    陈江岸 编 辑:张薇 2020-05-20 17:39:00

      一、背景
      中国民航局2019年9月4日下发了《关于加快推进民航打赢蓝天保卫战有关项目建设的通知》。该通知中有一个很关键的技术指标要求:购置机场场内运行的纯电动车辆动力电池系统质量能量密度不低于125瓦时/公斤,如果达不到这个指标,就不符合本通知中对项目给予民航发展基金补助的要求。
      二、关于本通知中“能量密度”不低于125瓦时/公斤的理解
      1.该指标符合国家新能源车补贴方案及产品技术的要求
      财政部、工业和信息化部、科技部和发展改革委于2019年3月26日联合发布了《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通报》,其附件《新能源汽车推广补贴方案及产品技术要求》中对纯电动车辆中电池系统质量能量密度的最低要求为不低于125瓦时/公斤。
      2018年9月17日民航总局印发民航贯彻落实《打赢蓝天保卫战三年行动计划》工作方案和2019年4月4日民航明传电报(〔2019〕878号)关于统筹做好2019年打赢蓝天保卫战专项督察工作的通知中,都明确了在机场大力推广新能源纯电动设备和车辆,2019年9月4日民航明传电报(〔2019〕2324号)关于加快推进民航打赢蓝天保卫战有关项目建设的通知,明确了民航总局对于购置新能源设备及车辆给予民航发展基金补助给出了具体要求,该要求与国家对新能源车的补助政策相符,而且充分考虑了民航机场特种设备及车辆的特殊性,没有过高要求电池系统的能量密度,例如国家标准中对纯电动客车电池系统能量密度要求是135瓦时/公斤,纯电动乘用车的最高要求达到了160瓦时/公斤,对于民航机场纯电动设备及车辆的动力电池系统质量能量密度按照国家要求的最低标准:不低于125瓦时/公斤,是既符合国家标准要求,又最大限度的考虑了民航机场特种设备及车辆对安全性的特殊关注。
      所以,这个指标的提出,民航总局相关部门一定是做了大量调研和考虑了很多因素才提出了这个技术指标要求的,为此我们继续来理解其中的原因。
      2.电池系统的能量密度125瓦时/公斤不仅反映了电池系统单位质量下储存能量大小的指标,而且还反映了电池系统的安全性、可靠性、质量稳定性和产品配套标准化
      说明:
      ⑴电池系统质量能量密度与电池标准箱的相关说明
      通知中的125瓦时/公斤的能量密度指的是动力电池系统的质量能量密度,而不是单体电池的质量能量密度。锂离子电池单体的质量能量密度一般都会大于125瓦时/公斤,但是,由很多块单体电池组成的电池系统的质量能量密度大于125瓦时/公斤却不是很容易的。在此,就要介绍一下国家推荐的商用车标准电池箱:国家为了规范电池箱的标准化,在GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》的附录中给出了用于商用车的标准电池箱的典型尺寸,为此各大电池系统生产厂家及整车厂都积极参考该标准来设计、生产和配套电池系统,电池系统厂家按照批量化生产的理念,进行了精心设计,电池箱都采用了开模冷压工艺,并要通过国家认可的检测机构的各种测试后,最终定型并批量配套整车厂。目前的状况是,一些电池PACK厂家为一些特殊用户单独定制的“非标电池箱”的质量能量密度往往达不到125瓦时/公斤,而正规厂家的电池标准箱是都能够达到这个指标的,所以满足这个指标的电池系统一般情况下都是正规厂家批量化的标准成熟产品。
      ⑵电池系统质量能量密度与电池系统安全性检测的相关说明
      电池系统能量密度检测方法是按照“中机函[2017]2号《动力电池、燃料电池相关技术指标测试方法(试行)》”进行检测的,该测试方法的“1.1测试对象:测试对象为电池系统或电池子系统,且应和GB/T31467.3-2015的测试对象保持一致。”,也就是要检测电池系统的能量密度之前要先通过GB/T31467.3-2015的测试,GBT31467.3-2015的全称是《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法》,其测试内容包括了预处理循环、振动、机械冲击、跌落、翻转、模拟碰撞、挤压、温度冲击、湿热循环、海水浸泡、外部火烧、盐雾、高海拔、过温度、短路、过充、过放等,在此基础上电池箱还应有IP67以上的防护等级报告。所以一般情况下,有了系统能量检测报告就应该有通过了GBT31467.3-2015的检测报告,也会有IP67以上的防护等级报告。所以,电池系统通过了大于125瓦时/公斤质量能量密度的检测报告,一般情况下该电池系统的安全性是有国家认可的安全检测报告的。
      ⑶充分考虑了电池箱的标准化。
      电动汽车电池箱的标准化是电动车行业梦寐以求的事情,所谓标准化主要就是外型尺寸和安装尺寸及连接接口的标准化,简单的说:不论是哪个厂家生产的电池箱,外形尺寸、安装尺寸和接口都是一样的,可以互换。由于商用车的空间体积较大,各生产厂家同吨位车型尺寸差异较小,所以,商用电动车的电池箱的标准化已逐步推广,如果要满足电池系统质量能量密度大于125瓦时/公斤,相对来讲,最优化的方案就是选用商用车电池标准箱,这对于空港地面特种车辆的电动化的长远发展极为重要,随着电池技术的不断发展,电池芯不管怎么变化,电池箱的大小是标准的,这就为已有电动车辆将来的电池更换有了一个很好的基础,更换电池的灵活性和可选择性有了很大的提高,可以选择原来厂家的电池箱,也可以选择其它厂家的电池箱,只要是“标准”的就可以。所以,电池系统质量能量密度大于125瓦时/公斤,也是很大程度上考虑了机场特种车辆后续发展的问题,提前考虑好了标准化。由于我们机场特种设备行业的特殊性以及小众化,更要积极参考国家电动汽车行业的标准,才能更快更有效的提高自身行业电动设备及车辆的标准化。当然,在民航机场特种设备及车辆上选用这种国家标准电池箱,从结构设计和能量大小匹配上有可能不是最佳的,如:整车安装电池系统的结构尺寸要按照电池标准箱的尺寸来设计,所以,有可能结构上会浪费一些空间,电量匹配上也只能是单箱的倍数,所以电量匹配上有可能比最佳电量要大一些,但这些和电池系统的安全性和标准化上来讲都是次要的。
      综上所述,民航局对机场电动车辆电池系统能量密度大于125瓦时/公斤的要求是非常必要和科学的,而且非常的理性,只要求达到国家要求的最低标准,这就最大限度的综合考虑了安全性和先进性的结合,所以,本行业各厂家都选用了可靠性更高、质量较重的磷酸铁锂电池,而没有选用更轻、安全性较差的三元锂电池,就是这个原因。能量密度大于125瓦时/公斤这个技术指标的满足,代表着这个电池系统是通过了国家认可机构的安全性测试的,产品是批量化、标准化的,厂家是较正规的。所以,看似一个能量密度的指标要求,却是很多要求的综合。
      电池系统的安全技术还在进一步的发展,例如宁德时代最新推出的水冷电池系统,使电池系统的安全性和能量密度又有了一个很大的提高。电池技术在不断进步,其安全性也在不断提高,民航特种车辆行业对电动车电池系统的安全性和标准化的要求也会不断的提高。我们对行业政策的深入理解就是对行业发展进言献策的一种方式,对以上分析和理解也请大家批评指正。(威海广泰空港设备股份有限公司副总工程师 陈江岸)