電池系統(tǒng)壽命/可靠性的評估是一個相對難的話題，涉及到的面比較多，尤其是搞產(chǎn)品而非科研研究，需要站在科學的基礎(chǔ)上解決實現(xiàn)工程的問題。

要能更好地理解和進行電池系統(tǒng)的壽命/可靠性評估工作，需要四方面的知識：（1）電芯，主要是老化，容量衰減等基本原理；（2）可靠性數(shù)學基本知識，主要是威布爾等壽命函數(shù)，可修/不可修產(chǎn)品壽命建模；（3）電池包結(jié)構(gòu)、熱、電氣等設(shè)計；（4）汽車可靠性工程。

缺少任何一個，都容易走偏。比如搞電芯的只顧著電化學機理研究；搞數(shù)學的只顧著數(shù)學模型；搞電池包的缺乏對前端基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和后端應用工況的一手素材；搞汽車的很少深入下去，基本把電池包當成個零部件整體；合作起來也不那么順利，相互看不懂。

每個角度都是對的，但因為各領(lǐng)域缺少很多相通的語言，因此往往形成不了相對全面和有效的方法。

而且，隨著大數(shù)據(jù)的越發(fā)普及，可靠性的評估也出現(xiàn)了新的趨勢。

一

從電芯的角度來看，它的可靠性/壽命在很大程度上等同于兩個方面：容量、安全。容量主要是指容量的衰減，這影響到整車的性能，也影響到整車的質(zhì)保，所以很大一部分工作或是研究的方法是針對容量衰減的。電芯領(lǐng)域建立了一系列針對容量衰減的研究，基本都可以歸納為某種加速壽命模型，類似如下。

通過加速壽命模型的參數(shù)，將時間，溫度，電化學體系等不同因子考慮進來。本質(zhì)是一種基于電化學原理的數(shù)據(jù)擬合，這個擬合可以解釋看到的（測試數(shù)據(jù)），也可以基于已有數(shù)據(jù)對未來進行預測（什么時候容量衰減到70%）。注意，這里的數(shù)據(jù)擬合不是單純的數(shù)字擬合，而是有其相應的電化學基理，因此，這個建模是可以指導電芯設(shè)計改進的，因此它能夠知道某個具體因子的具體影響。

安全比較容易理解，主要是研究電芯內(nèi)部如何導致起火爆炸，即故障/失效機理。

搞電芯的朋友需要明白一個事實：電芯是一種不可維修產(chǎn)品！而電池包，汽車是一種可維修產(chǎn)品！電芯的壽命就是一次，發(fā)生故障，失效了，就必須整體換掉，無法再使用；而電池包，汽車在相當多的故障情況下，經(jīng)過維修，還是可以繼續(xù)工作的。對于電芯來說，沒有MTBF（meantimebetweenfailure，平均故障間隔時間）的概念，只有MTTF（meantimetofailure，平均失效前時間）。

所以，不能用電芯的數(shù)學模型來套電池包或是整車，電芯的模型只是它們的一部分。

很多情況下，可以用電芯的模型來預計PACK的壽命，是基于這樣一種假設(shè)：電芯是PACK所有零部件中壽命最短的，而電芯一旦失效，往往不能更換，進而導致整個包報廢。但這不是必然的，Tesla的并聯(lián)設(shè)計，當個別電芯失效，其鋁絲焊接斷開，電芯被隔離，整車依據(jù)可以帶病工作，只是性能受損。

電芯壽命/可靠性的最理要的價值在于：對外，論證在質(zhì)保期內(nèi)容量的衰減滿足整車企業(yè)的要求；識別電芯安全機理，協(xié)助整車做好功能安全防護。對內(nèi)，提供電芯持續(xù)改進的科學依據(jù)和方法。

二

從電池包/PACK的角度，可靠性更多地意味著整個產(chǎn)品較少的發(fā)生故障。除了電芯，整個包還有很多機械結(jié)構(gòu)，電氣部件，熱管理部件。它們都有自己的失效機理和模式，又相互影響，在建模時，會有耦合的問題。

對電池包進行數(shù)學建模，很難基于各零部件的機理，這些機理往往是無法獲得的。這時，有兩種方法來進行處理：一是簡化電池包的模型，對關(guān)鍵的部件進行建模；二是，直接把電池包作為一個黑盒子，只看電池包的故障數(shù)據(jù)，單純的對數(shù)字擬合，這個方法數(shù)據(jù)容易獲得，同時可以預測電池包發(fā)生故障，需要維修的概率，次數(shù)，對整車企業(yè)來說，是有巨大價值的。

單純數(shù)字建模的問題在于，你可能知道發(fā)生了多少次故障，但你無法預計是哪個部件發(fā)生故障，整車企業(yè)無法備貨，這種統(tǒng)計學的方法，只能后續(xù)通過大數(shù)據(jù)對故障進一步挖掘，才能發(fā)揮更好的價值。

電池包層面的可靠性評估，更多的價值在于可靠性工程層面，即，解決零部件失效概率，改進設(shè)計。

電池包人員需要做：第一，確定電池包各零部的失效分布；第二，確定各零部件故障發(fā)生的機理；第三，針對每個零部件制定一個設(shè)計優(yōu)化計劃，將失效降低至目標水平；第四，確定可能導致電芯發(fā)生安全事故的機理，提供相應的解決方案。

需要注意的是，在電芯發(fā)生壽命問題之前，絕大多數(shù)的電池包可靠性問題，是電池包一方需要解決的工程問題，這個階段更多的是技術(shù)問題，而非數(shù)學模型問題。

三

從整車的角度，電池包的可靠性意味著：一，容量衰減；二，電池包層面的故障。正好是電芯與PACK人員各個工作重點的合集。在更多場合，整車遇到的可靠性問題，屬于非電芯的PACK問題，他們在對PACK可靠性的理解更趨同些。

但是整車企業(yè)具備更多的優(yōu)勢和視角：他們對車的使用理解更透徹，掌握的數(shù)據(jù)更全面，看待問題的角度更宏觀。整車具備了從頂層（故障現(xiàn)象的數(shù)據(jù)），向底層（故障機理）去逆向挖掘的能力和資源，這得益于大數(shù)據(jù)技術(shù)，如下圖奔馳的嘗試。這種自上而下的探索需要上游的配合，否則就需要建立強大的研發(fā)團隊，和巨量的資金投入。