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特斯拉充电站的可靠性分析方法

2019-10-08 23:47:18·  来源：知化汽车  
　
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
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。
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：
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18个charger的充电柜，每个charger的功率为15kw，总的充电功率为15 × 18 = 270 kw；2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1个charger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%和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。
以单车充电功率120kW为100%功率为例，可以得出不同功率下可靠度。
对同一个充电柜，同时接入3辆车的不同功率可靠度如下：
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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