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特斯拉充电站的可靠性分析方法  [复制链接]

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原创:  知化汽车 [color=rgba(0, 0, 0, 0.301960784313725)]

可靠性这个话题往往很枯燥,也难懂,国内大部分的企业都认为可靠性很重要,但又不得其法,很多时候实施不下去,并且可靠性是个强时间效应的属性,不能期望立竿见影——那是质量问题。


之前有写过一篇关于电池包可靠性的文章《如何合理地开展电池包寿命与可靠性工作》,偏思路层面,这里分享下特斯拉关于充电站可靠性的评估,偏可靠度的计算层面。


首先,明确下充电站可靠性的评估对象是什么,我们知道,电芯寿命可以评估其容量,初始100%,随时间推移,可能降低到90%80%等;整车可以评估规定时间段内的失效率或MTBF(平均无故障工作时间或平均无故障行驶里程),这两个基本的指标也同样适用于充电站;不过,考虑到充电站的功能是为电动汽车提供充电(以规定的功率),当车辆多时,或个别零件发生故障时,充电枪会降功率充电,不能提供规定的水平,因此,以功率的衰减水平来评估充电站的可靠性,可能是一个更合适的方法。这样,在无法进行充电时,可以认为其充电功率为0%


围绕这个思路,可以构建出充电站的可靠性框图,通常一个充电站有多个充电柜,它们是并联工作关系,一个充电柜出现故障不影响其他充电柜;而一个充电柜可能也具有多根充电枪,同时供多辆车充电。


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这样评估的主体落到充电柜上,再对充电柜的可靠性框图进行构建,示例如下:


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简化来看,每个充电柜子通常具有一个控制系统,多个charger,冷却泵和充电接头等。例如对于具有18charger的充电柜,每个charger的功率为15kw,总的充电功率为15 × 18 = 270 kw2小冷却泵为整个系统提供冷却液循环动力,3个充电接头则可以同时对3辆车进行充电。


每个charger具有2种状态:工作和故障,所以,当1charger失效时,整个充电柜的充电功率减少1/18;冷却泵具有3种状态,分别导致0%50%100%的充电功率损失,在3个水泵均失效时,充电柜仍可以依靠自然冷却提供10%的充电功率,即270 × 10% = 27 kw。控制系统也具有2种工作状态即工作和故障,没有其他的中间状态。


这是一个典型的多状态系统可靠性评估问题,利用相关的数学建模进行计算即可。


根据供应商提供的各零部件可靠性信息,如下图示例,并假定各部件故障相对独立,同一个零部件各故障模式也相对独立。


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以单车充电功率120kW100%功率为例,可以得出不同功率下可靠度。


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对同一个充电柜,同时接入3辆车的不同功率可靠度如下:


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此外,可以对车主进行分类,不同的车主在使用时可靠性也会有所不同;最后,还可以再计算出每个充电柜的可用度。这些相对专业的内容,需要可靠性工作人员来进行;作为工程技术人员,我觉得掌握整体的评估思路就可以了,术业有专攻。

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