动力电池问题多,看第三方机构怎么说

原创 文/王小西 时间:2019-11-18 23:59

我国动力电池行业正在进入快速发展的新阶段,安全、长寿命、高比能量的动力电池将成为产业需求的主流,而动力电池的检测需求也将不断增长。

作为进入中国已经28年的企业,TÜV南德集团可谓深谙“闷声发财”之道,低调务实。随着国内新能源市场的崛起和爆发,TÜV南德作为第三方检测机构也迎来发展的契机。而从去年年底开始建设的常州动力电池实验室,也以很快的速度完成了。

11月14日,TÜV南德意志集团(以下简称“TÜV南德”) 常州新能源汽车检测实验室即南德新能源汽车检测(江苏)有限公司正式启用。这也是TÜV南德继德国、加拿大外全球第3个覆盖单体、模组、系统全检测项目(安全、环境、性能、滥用)的实验室,并且也是TÜV南德全球投资金额最大的动力电池检测基地。

为什么要建这个实验室?从行业角度来说,根据国家认监委数据统计,截至2018年,我国的检验检测机构共计39472家,营业收入超过2800亿元。而且,2019年国家市场监督管理总局继续提出要促进检验检测机构向市场化的方向发展。行业内预计,到2023年我国第三方检测产业规模将增长至2805亿元。可以说这是一个很有潜力的事业。

TÜV南德相当看好中国市场的未来,就是基于2018年,当年中国新能源汽车产销量突破 100万辆,产销规模连续三年位居全球第一。而作为新能源汽车三大核心零部件之一,动力电池不仅占据整车40%左右的成本,其性能也直接决定了整车的安全性和续航里程,重要性不言而喻。

不过,行业发展的同时,新能源汽车自燃、电池寿命短等与动力电池安全有关的事件和问题的频发,也为新能源汽车行业敲响了警钟。“作为全球领先的第三方检测检验机构,TÜV南德致力于不断的技术创新,始终为企业和消费者提供质量、安全和可持续性优质解决方案。南德新能源汽车检测(江苏)有限公司董事总经理许海亮对作者表示,我们希望通过测试和认证去推动行业有序发展的过程,这也是我们 TÜV南德在中国深耕动力电池市场的初衷。

无疑,TÜV南德希望这块热土成为它的“应许之地”。

南德的背景和考量

我们先来了解一下TÜV南德的背景。TÜV南德意志集团总部设在德国慕尼黑,于1866年创立于德国的曼海姆。其实,TÜV和南德需要分开来解释。

所谓TÜV,其实类似中国的技术质量监督局。在成立初期,联邦制的德国各州都有独立的TÜV机构,但是各州的TÜV都是独立的第三方机构,也承担了很多国家授权的任务。发展到今天,目前在德国最主要的几家TÜV认证机构是TÜV莱茵、TÜV南德和TÜV北德,另外还有专注于光伏新能源以及电器设备认证的TÜV InterCert

作为同属国家认监委批准的外资认证机构,这3家机构是竞争关系。就优势而言, TÜV南德在医疗器械方面优势明显, TÜV莱茵主要在产品认证方面, TÜV北德在汽车/风力发电/核电站方面优势明显。TÜV莱茵在国内业务做的比较早也比较大,而TÜV北德的业务核心不在国内。这三家机构证书的效力在欧盟是一样的。

TÜV南德的常州新能源汽车检测实验室,主要分为电池性能测试评价、环境可靠性测试评价、安全滥用性测试评价三大平台,能为新能源车企提供专业的一站式检测认证服务。实验室占地约6000平方米,主要设备有大型振动台、安全测试防爆房、高精度大功率充放电设备、空气净化处理等设施,消防设施完备。

测试能力方面,TÜV南德实验室可覆盖大功率电池系统,进口高精度充放电设备单通道可满足1200V/1200A电池包测试要求。此外,实验室基于对“V-Model”产品开发的理解,以德国技术要求进行配套建设,全面支持产业及企业研发所需的定制化项目,进行全生命周期的综合性动力电池测试评价及分析。

这点就不得不说到,传统汽车软件开发流程中非常强调测试软件环节的。当年丰田“踏板门”事件,美国政府就派了嵌入式软件专家和卡耐基梅隆的计算机教授详细审查了丰田发动机控制系统的软件代码,丰田因为对全局变量的滥用(上万个)以及软件安全机制的混乱就遭到了巨额处罚。如果当时丰田重视软件测试工作的话,这件事也许不会发生。所以,对于动力电池来说,BMS测试无疑非常重要。

关于实验室的选点,许海亮对作者表示,主要基于三个考量:一个是TÜV南德全球对动力电池的规划和诉求,实际上已经是谋划了好久了。TÜV南德看准了中国新能源汽车的市场趋势向好,包括车型、可靠性出口等方面,而且时机已经迫在眉睫,所以从2017年开始筹备,2018年才做好了选址。

第二个考量是出于TÜV南德在中国布局,需要选择合适的地点。条件之一是选择的地点方便就近服务客户,辐射范围在400-500公里。南德在国内选择了北中南各一个地方,常州辐射中部地区。此外,南德广州的实验室,今年第四季度会投入运营,但明年二季度才可能举办开业仪式。第三点,南德认为中国新能源汽车市场的格局相对比较稳定,因而有信心加大了投资力度。

而从这次开业的南德常州实验室的主营业务范围,即整个动力电池检测的市场规模来看,无疑是巨大的,不光在中国。南德集团很早就开启了动力电池测试业务,德国市场十年以前就开始做动力电池测试,加拿大方面也是很多年前便开始做动力电池的检测。

中国不是做动力电池检测最早或最全的国家,但是目前中国对动力电池安全的标准非常重视。中国的检测行业包括检测机构,相关标准也是走在行业前列的。不过,中国的检测还存在这样一个现状,中国的很多检测国标、强制性标准里面,只对一部分的实验即基本的要求做了一些规范和要求,而更多一线车企出于产品安全的考虑,会有更严苛的诉求。也就是说企业标准远高于行业标准。这对于南德来说,也是发展机会所在。

比如,当作者问到,新国标里头针刺的测试取消了以后,您对针刺的实验怎么看?许海亮表示,测试项目取消了,不代表企业就不做了,我们发现很多企业在研发的时候,为了保证电池的更可靠性,还是要做的。对我们很多质量要求比较高的企业来说,标准只是他们参考的基本的要求,他们还是更关注于自己企业要达到什么样的水平、目标,是以这个为先导进行测试规划的。

互补与合作

此前,许海亮曾多次表示:“新能源汽车动力电池目前所产生的这些问题与质量密切相关,新能源汽车市场火热背后的电池安全与性能水平参差不齐的问题值得关注。” 他分析下来,认为目前国内新能源汽车动力电池的问题,主要集中在重视能量密度而忽视能量密度与安全、滥用的平衡,重“样品测试”而忽视全过程的质量体系管理,电池产品一致性不稳定等方面。

许海亮对作者介绍,对于新能源汽车来说,动力电池的安全肯定是第一位的,所以全过程安全体系管理工作非常重要。从全过程的要素来看,与材料相关,与设计相关,与生产流程相关,与验证和测试相关。那么,全过程的管理,就要拆解后来分析。

比如,原材料,就是所有跟动力电池包相关的原材料,电池、材料、线缆、连接器、焊接工艺,甚至外壳……包括电器安全,使用的材料是不是防火、绝缘的?以及对电阻的要求。除此以外,电池包的BMS(电池管理系统)要有温度管理,产热、散热、温度的控制是不是能满足要求?

与设计相关的,指的是企业自己的设计能力,包括第三方比较难介入的与车的要求相关的设计等。这些设计都需要做测试,挤压、针刺、跌落、反转等,包括一些底盘冲击的测试都要做。而第三方检测机构可以成为车企设计的参考和依据。

第三点是委托方企业生产流程本身的完善程度,流程本身的执行力度如何,这是第三方可以进行介入,或者说提供支持的一个方向。还有,就是产品出厂之后要进行哪些验证和测试?怎么做?比如说年产一万套、两万套PACK,怎么抽样?抽样怎么做测试?这些都是管理的一个环节,这些都是全生命周期里面第三方可以介入和管理的。

如果考虑更长远的话,比如设计电池的时候就要考虑梯次利用的话,考虑的因素就比较多了,比如循环N次以后再使用,经过这么多的循环以后,会不会有安全风险?那么,作者问道,如果发现某个企业的动力电池在设计上有缺陷时,TÜV南德是否会提供改进建议和解决方案呢?

许海亮表示,“我们能不能在发现问题时提出整改的建议?作为一个技术服务机构,肯定可以的。而且,当测试以后,需要根据测试中出现的一些现象为企业出报告。这个报告里的数据和对发生现象的解释,是企业整改的一个方向。这些也是我们的价值所在。”

最重要的是,要与企业沟通,你到底要验证什么?因为有很多的验证项目是没有标准和方法去实现的,这就需要去推演,怎么样的测试方法既能够实现,又能够跟真实的现象比较一致。所以,如果第三方检测机构能够提供这样的技术服务,就一定会让电池包以及新能源汽车变得更安全。

从快到慢

那么,为什么一提到中国新能源汽车,很多人觉得发展太快了?许海亮认为,任何一个产品要上市,首先需要充分的验证和研发,背后就要靠充分的测试。用充分的、甚至是一些极端的、可能会发生的一些场景去模拟与试验,看看电池可能会产生什么样的后果。谁做得充分,谁的电池一定更安全。

但这对于产品却是一个矛盾冲突的过程。如果测试做得充分全面、严苛,那产品上市的时间一定会受到影响。这也是很多车企急急忙忙上市产品,却导致问题不断的原因所在。那么,通过测试、验证和认证,去规避很多存在的问题,能够在安全和上市时间上达到一个相对平衡,就是第三方和车企需要共同探讨之所在。

虽说现在新能源汽车市场的增速是放缓了,但从更宏观、从能源、环境的角度来看,新能源汽车今后增长的趋势是不会改变的。所以,现在媒体、消费者对新能源汽车质量的愈加关注,会促使市场的一个扭转,也就是从之前的“快”——快点出货、快点上市,到更多的对质量的关注,更好、更安全、更可靠的车才能走得更远。这个转变是所有新兴行业必然经历的一个过程。

许海亮表示,这个过程里面,第三方检测认证机构就显得尤为重要。因为产品要做好产品控制,要做好标准,第三方检测认证机构的价值就会越来越凸显,最终会形成一个相对比较平衡的状态。只有质量好的产品才能在市场上长期存活。要生产质量好的产品,就要有第三方的支持。这也是整个工业界的普遍现象。越是充分竞争的市场,规模越大,第三方的价值也会显得更为重要、也更为稳定。

比如,一个最现实的例子是,整车要做 3C(中国强制性产品认证)才能够上牌,整车要做 3C,那么所有的零部件,包括线缆、连接器、玻璃等,都要有相应的认证。如果要出口到欧洲,就不光是测试的问题,第三方的认证就要介入,充电桩也是。

第三方的角色是什么

作为第三方检测机构,跟车企特别是电池厂商自建实验中心的情况还是不一样的。许海亮表示,对于车企来说,建实验室时最主要的考量肯定不是“投入产出比”。对于他们来说,实验室不是一个盈利机构,它的最大价值是要支持研发、控制质量,这是必然的研发成本和质量控制成本的支出。“这和我们第三方不一样,我们第三方要考虑投入产出比,但是对于这些企业来讲,一定要有这样的投入。”

那么,企业有了实验室为什么还要跟TÜV南德这样的机构合作呢?许海亮表示,这是出于几个方面的因素。

首先,许多电池企业的实验室,都是偏重于性能和寿命,很少需要进行一些更深入的可靠性安全性实验。其次,投入产出比非常重要,但是这些企业会考虑:是自己做所有的事情投入产出比高,还是与第三方合作的投入产出比高。所以,他们也需要第三方,投入产出比不高的测试,他们也会找第三方检测机构来做。

还有一个是频次的问题,很多的测试对于企业来说频次没有那么高,但是作为第三方检测机构,要给所有的企业提供服务,频次是很高的。最后是必然性。任何一家企业由于有内控的要求必然要有实验室,但不见得全部项目都设置,而南德实验室要考虑所有车企的要求,是综合性质的实验室,所以是有差异化的。这种差异化就形成了车企和第三方检测机构之间的互补。

此外,还有一些标准法规的要求。一个是政府法规的要求,另外,有很多车企需要可信度报告,可信度报告一定是要有第三方公证的。汽车产业链里面有一个非常大的特色就是分工,要把某一个产品的产能规模化包括质量做到极致,需要达成整个产业链管理的协同,才能提升这个行业的竞争力。第三方检测认证机构和车企也是这样的关系。

相对于电池企业,在产品出厂前也都有检测,那么TÜV南德是不是有技术优势、测试方法优势、或者说标准上的优势呢?许海亮表示,作为第三方检测认证机构,一定要非常现实地做好自己的角色。相对于企业也不是说测试方法和标准一定会更好,“我的角色是支持企业。”

怎么支持企业?作为受托方,“企业告诉我用什么样的测试方法, 我就用什么样的测试方法,我不能否定他或者怎么样,但是我可以给他提建议。这种建议延伸出来另外一种服务,企业可能会说我要做这样的验证,我的目标是怎么样的?你要告诉我怎么实现?或者你要跟我一起设计怎么实现它。”

所以在给企业提供服务的过程中,实际上是没有一个所谓的标准或者方法的优劣。“因为但凡测试,我们的目标或者过程,都是相对去拟合实际的情况。所以说,你所提的标准和方法,没有优劣之说。”

许海亮表示,讲到实验室和测试,一定会有两个概念。一个概念叫不确定度,这个度要控制在一定范围内,要有对标和可接受的范围。第二个是测试精度。测试精度也是考量实验室之间差距的指标,这个差距一定要控制在可控范围以内。

整个产业链里面,不可能做到百分之百的安全或者一致性,这也不现实。但第三方机构所做的工作就是通过检测、技术服务、培训、质量管理工具,甚至是第三方的质量控制的手段和流程,把失效的概率变得越来越小。“我们讲安全,安全是两个概念,一个是事故发生了以后到底有多严重?我们要把这个严重程度降下来。第二点是事故发生的概率到底有多大?我们要把事故发生的概率降下来,并降到最低。一百万辆车,我们希望只有一辆。把数量降下来,把概率降下来。这是我们第三方检测认证机构所要做的工作。”

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