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俞春俊:基于运行大数据的新能源汽车安全检验技术与突破

来源: 时间:2020-10-10 14:23:40 浏览次数:

9月11日,以“数字赋能交通,车联网引领新经济”为主题的2020数字网联交通大会暨第三届中国道路交通安全智库大会在南京召开。下面是公安部交通管理科学研究所副所长俞春俊研究员的分享:

9月11日,以“数字赋能交通,车联网引领新经济”为主题的2020数字网联交通大会暨第三届中国道路交通安全智库大会在南京召开。下面是公安部交通管理科学研究所副所长俞春俊研究员的分享:

两个星期之前刘院长邀请我来做一个演讲或致辞,我想既然来就做个演讲交流吧。今天大会主题是“数字赋能交通,车联网引领新经济”,这也是交通安全智库大会。安全是个永恒值得重视的主题,我想围绕最近新能源汽车火灾事故多发等热点问题切入做一些交流。正好我所最近牵头申报了一个科技部重点研发计划项目,是关于新能源汽车安全检验方面的主题。目前,我国新能源汽车已经实现了网联化、数字化,与今天大会的主题也比较贴近。刘院长刚才围绕拥堵、畅通、安全,诠释了自己对新技术新基建融合的理解。我今天要讲的内容是在大数据驱动下,新能源汽车运行安全保障问题,希望通过我们的交流给大家带来一些启发。 演讲总共分为五部分。

第一章是背景,国家对新能源汽车的发展寄予了很大的期望,希望尽快实现弯道超车或者并道超车。通过补贴等激励政策,国内新能源汽车得到了快速发展,到2019年年底保有量已达381万辆,其中纯电动汽车有309万辆,占新能源汽车的81%,市场保有量已经居世界第一。与此同时,近三年来与新能源汽车相关的事故起数达18582起,万车事故率比传统汽车明显偏高,因此有必要围绕这个主题做一些研究和探讨。上个月全国报导的新能源汽车火灾事故共有19起,尽管可能有天气等原因,相对数量还是较大的。

事故这么多怎么办?这些车辆在使用中的安全隐患能不能消除?目前,我国对新能源私家乘用车的“年检”政策是与传统汽车一样的,即6年以内免检。传统汽车通过上百年的发展,车辆相关技术相对成熟、性能相对稳定,需要安全把关的点也是相对固定,已形成范式,“年检”项目和方法也已相对稳定,促进了传统在用车的运行安全性能。新能源汽车这几年才大发展,相关技术尚未完全成熟稳定,能不能做到6年免检?6年后如何“年检”?这迫切需要研究和探讨。

根据《中华人民共和国道路交通安全法》及其实施条例的规定,申请机动车登记时,除免检车型外,应当接受对该机动车的安全技术检验;登记后的机动车应当定期进行安全技术检验。现在车辆检验的项目和方法对新能源汽车方面的要求还不多,本来在去年修订国标《机动车安全技术检验项目和方法》时,就想把新能源汽车的检验项目和方法放进来,但由于缺少理论和技术研究,尚未形成针对性的检验措施。最近围绕新能源汽车安全方面研究的技术论坛,不少是关于动力电池性能和起火等关系的机理性探讨,对我们非常有启发,车辆燃烧之前,汽车动力电池的电压和温度等会发生变化,能不能通过监测这些参数及时捕捉到?这是要研究的内容,当然还有其它的隐患都需要科学识别。

要把好新能源汽车的运行安全检验关,有三个方面的挑战摆在我们面前,第一个是不同的运行工况、不同的气候条件、不同的道路条件下,新能源汽车事故的机理是什么?今天来了不少交通安全研究方面的专家,可以着手研究新能源汽车事故机理。第二个挑战是电安全、动力电池安全的辨识技术,什么情况下是危险的?什么情况下是安全的?什么情况下是需要维护的?第三个挑战是机动车安全检验机构怎样对新能源汽车进行把关?检验标准得制定,检验装备得开发。这也是我们申报项目的初衷,希望通过技术攻关能解决全国新能源汽车安全“年检”问题。

目前,我国在新能源汽车方面已经建立了国家统一的大数据平台,可以对新能源汽车运行状态实施监管,每辆运行的新能源汽车将其运行安全关键参数,通常每30秒上传一帧,每帧差不多60多个数据。为此,我们组织的研究团队有国家新能源车运行的监测团队,有缺陷汽车召回团队,有事故深度调查团队,有道路交通集成指挥平台团队,还有企业自主建设的新能源汽车运行信息管理团队。希望通过联合攻关突破和解决这一问题。

第二章是明确研究的目标和内容。新能源汽车要突破运行安全传统“年检”模式,传统“年检”模式是线下整车被动的安全检测,主要是针对汽车机械性能对安全影响进行评价测试。本项目研究团队将新能源汽车的研究目标定位为基于新能源汽车运行大数据、缺陷产品召回和事故鉴定等数据,攻克电安全、电池安全等运行安全性能检验关键技术,研究制定标准和规程,开发运行安全性能检验一体化平台,建成全寿命周期的监管体系,形成新能源汽车“线上主动预警、线下隐患消除”的运行安全检验“中国方案”。

研究内容主要有三方面:一是新能源汽车安全表征参数体系的构建。目前新能源汽车发生事故的机理还不太清楚,需要通过这些表征参数构建安全阈值体系,超过或有趋势超过规定的阈值就定义成不安全,这是一个基础性、机理性的研究。二是线上分析评估及安全预警。针对新能源汽车上传的存量数据进行分析,对正常衰变和可能的隐患,提出健康评价报告,为线下“年检”提供依据。另一方面,针对新能源汽车实时的增量数据进行分析,如果有突变的、异变的参数而影响安全,就立即把相关信息推给公安交警执法检查部门进行拦截处置。三是构建新能源汽车检验技术体系,制定在用新能源汽车运行安全性能检验与测试规程等,开发检验一体化平台,实现线上线下的交互,开发相应的检验装备,实现新能源汽车安全性能线下快速、自动检验。

第三章谈谈路径和方法。刚才提到面临的三大挑战,要攻克挑战,就要解决相应的科学问题和关键技术。科学问题包括新能源汽车全寿命周期内运行安全性能衰退机理和变化规律,以及多维度强耦合复杂系统条件下的新能源汽车运行安全检验。衰退机理和变化规律好理解,什么叫做多维度强耦合?传统汽车的零部件有3万多个,新能源车差不多是1万多个,按理零部件少了,故障率应该低才对。但是,由于新能源汽车的电动化、网联化、智能化程度越来越高,系统集成度越来越复杂,安全问题成为复杂系统的一种涌现。另外,目前新能源汽车在设计、制造、用料等方面可能还存在想象不到的缺陷,因此需要进行科学的检验。

要解决的关键技术,包括运行安全参数智慧识别及其阈值构建技术,线上安全风险评估与执法一体化的技术,整车级、系统级的运行安全性能现场快速自动检验技术,多维异质检验信息萃取及检验项目智能生成技术等。什么叫多维异质?新能源汽车上传和贮存有结构化数据、半结构化数据、非结构化数据,数据的质量、维度也不一样,所以要对这些数据进行清洗、提取/生成有用的信息,最后形成相应的检验项目和方法。

研究技术路线为:先构建安全表征参数体系,在这个基础上在线上进行风险评估和风险预警,然后有严重风险就推送给公安交警;如果不是特别严重的风险就推送给线下的机动车安全检验机构,由检验机构确认后,进行针对性的检验和维修,对可能产生的线上误诊断进行反馈和迭代。

具体需要突破的方法包括:在理论研究方面,要突破新能源汽车衰变特征和规律,构建参数模型和阀值体系,这里要用到许多模型和衰退函数确定和计算方法。在技术研发方面,要突破大数据运算,特别是人工智能算法,得到相应的健康评估报告和风险评估模型。在装备研发方面,要实现自动、快速、智能化检测,同时覆盖电安全、动力电池安全和整车安全的检测技术和方法,确保所测参数的精准、高效。在平台构建方面,要打通所有数据链,构建一个新能源汽车安全检验生态,每辆新能源汽车映射的运行健康数据,事故数据、召回数据等进一步融合,为线下机动车安全检验机构提供针对性的检查信息,安检机构的检验结果再反馈平台,与下发的信息进行印证,以迭代线上评估的模型和方法。

第四章是通过研究和攻关,期望形成的成果。主要包括:新能源汽车安全性能表征参数体系表、新能源汽车风险评估与安全检验评估模型、基于新能源汽车行驶轨迹的交通安全执法系统、新能源汽车运行安全检验一体化平台、新能源汽车运行安全性能检验技术体系、新能源汽车运行安全性能检验标准与规程等。

第五章展望未来。目前国内的新能源汽车的运行安全检验技术还相对滞后,产业要发展,检验技术、测试装备也要发展。第一要创新检验技术。随着新能源汽车技术的进步,机动车安全检验技术也应该突破和创新,由目前的人工目测,逐步向智能化和网络化发展,更好地为车主提供专业化的技术服务。第二要系统全面地构建智能化新能源汽车安全检验体系。中国汽车产业加速向“电动化、网联化、智能化、共享化”转型,机动车安全技术检验必须同步转型,建立系统化、智能化安全检验体系,实现对新能源汽车安全性能的线上实时监测、实时分析、实时评价,线下自动化的检测、分析、反馈。第三要进一步改革和优化机动车安全检验制度。随着科技的进步,检验模式的变化,需要进一步优化资源配置,提高工作效率,使机动车检验变得更加便民利民,让人民群众有获得感,创造更大的社会效益和经济效益。