'北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題'

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中國新能源汽車產銷量已連續三年居世界首位,正當全球視線都聚焦中國新能源汽車市場、各方勢力蜂擁而入的同時,中國新能源汽車市場的發展現狀也進入一個陣痛和反思的新階段。

在電動汽車產業由市場導入期進入快速發展期的關鍵階段,安全問題越來越受到關注。

對於電動汽車來說,2018年有些喜憂參半。一方面車市寒冬降臨,新能源汽車交出125.6萬輛的成績單,可謂跑贏市場,獨領風騷;另一方面,整個2018年,純電動汽車召回事件共有8起,涉及130344輛電動車,同時起火事故超過50起,使得正在逐漸駛出里程焦慮陰影的電動汽車,又陷入"安全焦慮"的泥沼。

對於電動汽車,不能因為一兩次事件而放棄支持,這不符合新興產業發展規律;也不能縱容企業停留在現有技術水平,不思進步。當前,需要強調和重視安全問題,企業不能把研發環節當成市場環節,將不成熟產品投入市場,在消費者身上進行試驗,這是絕不允許的。

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中國新能源汽車產銷量已連續三年居世界首位,正當全球視線都聚焦中國新能源汽車市場、各方勢力蜂擁而入的同時,中國新能源汽車市場的發展現狀也進入一個陣痛和反思的新階段。

在電動汽車產業由市場導入期進入快速發展期的關鍵階段,安全問題越來越受到關注。

對於電動汽車來說,2018年有些喜憂參半。一方面車市寒冬降臨,新能源汽車交出125.6萬輛的成績單,可謂跑贏市場,獨領風騷;另一方面,整個2018年,純電動汽車召回事件共有8起,涉及130344輛電動車,同時起火事故超過50起,使得正在逐漸駛出里程焦慮陰影的電動汽車,又陷入"安全焦慮"的泥沼。

對於電動汽車,不能因為一兩次事件而放棄支持,這不符合新興產業發展規律;也不能縱容企業停留在現有技術水平,不思進步。當前,需要強調和重視安全問題,企業不能把研發環節當成市場環節,將不成熟產品投入市場,在消費者身上進行試驗,這是絕不允許的。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

熱失控 源自設計和品控

鋰電池的安全性歸根到底一句話,就是來自於電池的熱失控。鋰電池除了正常的充放電反應外,還存在潛在的副反應。當電池溫度過高或者充電電壓過高的時候,這些副反應就會被引發,並釋放大量熱量。如果熱量得不到及時疏散,還會引起電池溫度和壓力的急劇上升,形成惡性循環,最後導致熱失控,造成安全事故。

電池熱失控主要原因是產品質量問題,沒有遵守技術規範和技術標準、技術驗證週期的偏短等。當前引發鋰電池熱失控的因素多種多樣,總結起來主要有過熱、過充、內短路、碰撞等引起的發熱失控。具體體現在三個方面,第一,電池產品測試驗證不足;第二,車輛使用過程中可靠性變化;第三,充電安全管理技術有問題。

其中,充電安全尤為重要,因為大部分安全事故都發生在充電時,此時電池與充電系統連在一起,是熱失控最容易的時候,同時還有高壓電器的短路等等,都會容易引起事故。本來國家對於電池管理系統是有一個ISO26262的執行規範,但大部分企業在設計時並沒有嚴格執行功能安全的規範。

歸根結底,目前的電池安全問題還是出在電池結構設計以及產品質量把控上,而要把設計和品控做好並不是一件容易的事情。尤其是在政策強調能量密度、市場逼迫成本控制的兩頭擠壓下,企業很難在兩者兼顧下還能做好質量。

從容應對 嚴把驗證關

針對電池系統能量密度提高面臨的安全風險,北汽新能源在電池系統設計階段就引入多種安全防護技術,通過70項國標試驗、111項企標試驗驗證進行有效規避。其中,安全類驗證佔30%以上,且多項測試標準均屬業內首創,強度標準遠高於現行國標。

在試驗中心,北汽新能源設有三個專門的動力電池試驗區,即電池PACK試驗區、電池單體及模組試驗區和電池安全試驗區,試驗標準及能力均處於行業領先水平。主要負責動力電池系統及內部關鍵零部件的測試驗證、標定及工藝開發驗證等工作。

電池PACK測試一般在DV/PV(設計驗證/生產驗證)階段進行,目的是為了驗證電池包的設計/生產是否符合設計要求。其中包含溫度測試、機械測試、外部環境模擬測試、低壓電氣測試、電磁兼容測試、電氣安全測試、電池性能測試、濫用試驗測試等等。

該試驗區由北汽新能源與戴姆勒奔馳共同合作打造,採用了國際先進的電池系統全氣候模擬臺架,由電池測試系統、液冷試驗測試平臺、多環境全氣候模擬功能艙組成,全面集成了各種複雜工況,可以最大程度地模擬電池 PACK 在實際工況中的使用環境, 確保試驗效果的真實性、準確性,並能有效提高試驗效率、節約研發成本。試驗設備的最大放電功率可達550kw,相對於250-350kw的行業一般水平,可以滿足更高性能電動汽車產品的開發需求;電流測量精度達到萬分之三,與千分之一的行業平均水平相比高了一個量級,可以為BMS提供更全更準確的數據,從而顯著提升BMS的性能表現,有效提升電動汽車的安全性能。

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中國新能源汽車產銷量已連續三年居世界首位,正當全球視線都聚焦中國新能源汽車市場、各方勢力蜂擁而入的同時,中國新能源汽車市場的發展現狀也進入一個陣痛和反思的新階段。

在電動汽車產業由市場導入期進入快速發展期的關鍵階段,安全問題越來越受到關注。

對於電動汽車來說,2018年有些喜憂參半。一方面車市寒冬降臨,新能源汽車交出125.6萬輛的成績單,可謂跑贏市場,獨領風騷;另一方面,整個2018年,純電動汽車召回事件共有8起,涉及130344輛電動車,同時起火事故超過50起,使得正在逐漸駛出里程焦慮陰影的電動汽車,又陷入"安全焦慮"的泥沼。

對於電動汽車,不能因為一兩次事件而放棄支持,這不符合新興產業發展規律;也不能縱容企業停留在現有技術水平,不思進步。當前,需要強調和重視安全問題,企業不能把研發環節當成市場環節,將不成熟產品投入市場,在消費者身上進行試驗,這是絕不允許的。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

熱失控 源自設計和品控

鋰電池的安全性歸根到底一句話,就是來自於電池的熱失控。鋰電池除了正常的充放電反應外,還存在潛在的副反應。當電池溫度過高或者充電電壓過高的時候,這些副反應就會被引發,並釋放大量熱量。如果熱量得不到及時疏散,還會引起電池溫度和壓力的急劇上升,形成惡性循環,最後導致熱失控,造成安全事故。

電池熱失控主要原因是產品質量問題,沒有遵守技術規範和技術標準、技術驗證週期的偏短等。當前引發鋰電池熱失控的因素多種多樣,總結起來主要有過熱、過充、內短路、碰撞等引起的發熱失控。具體體現在三個方面,第一,電池產品測試驗證不足;第二,車輛使用過程中可靠性變化;第三,充電安全管理技術有問題。

其中,充電安全尤為重要,因為大部分安全事故都發生在充電時,此時電池與充電系統連在一起,是熱失控最容易的時候,同時還有高壓電器的短路等等,都會容易引起事故。本來國家對於電池管理系統是有一個ISO26262的執行規範,但大部分企業在設計時並沒有嚴格執行功能安全的規範。

歸根結底,目前的電池安全問題還是出在電池結構設計以及產品質量把控上,而要把設計和品控做好並不是一件容易的事情。尤其是在政策強調能量密度、市場逼迫成本控制的兩頭擠壓下,企業很難在兩者兼顧下還能做好質量。

從容應對 嚴把驗證關

針對電池系統能量密度提高面臨的安全風險,北汽新能源在電池系統設計階段就引入多種安全防護技術,通過70項國標試驗、111項企標試驗驗證進行有效規避。其中,安全類驗證佔30%以上,且多項測試標準均屬業內首創,強度標準遠高於現行國標。

在試驗中心,北汽新能源設有三個專門的動力電池試驗區,即電池PACK試驗區、電池單體及模組試驗區和電池安全試驗區,試驗標準及能力均處於行業領先水平。主要負責動力電池系統及內部關鍵零部件的測試驗證、標定及工藝開發驗證等工作。

電池PACK測試一般在DV/PV(設計驗證/生產驗證)階段進行,目的是為了驗證電池包的設計/生產是否符合設計要求。其中包含溫度測試、機械測試、外部環境模擬測試、低壓電氣測試、電磁兼容測試、電氣安全測試、電池性能測試、濫用試驗測試等等。

該試驗區由北汽新能源與戴姆勒奔馳共同合作打造,採用了國際先進的電池系統全氣候模擬臺架,由電池測試系統、液冷試驗測試平臺、多環境全氣候模擬功能艙組成,全面集成了各種複雜工況,可以最大程度地模擬電池 PACK 在實際工況中的使用環境, 確保試驗效果的真實性、準確性,並能有效提高試驗效率、節約研發成本。試驗設備的最大放電功率可達550kw,相對於250-350kw的行業一般水平,可以滿足更高性能電動汽車產品的開發需求;電流測量精度達到萬分之三,與千分之一的行業平均水平相比高了一個量級,可以為BMS提供更全更準確的數據,從而顯著提升BMS的性能表現,有效提升電動汽車的安全性能。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

用於電動汽車的高電壓電池面臨著功能安全和碰撞安全等方面的許多挑戰。為了應對這些挑戰,在事故發生時,汽車原始設備製造商和電池系統製造商需要獲得可靠的產品安全的信息。為此,北汽新能源試驗中心設立電池安全試驗區。

該試驗區主要包含電池振動試驗室可以充分驗證電池包在車載持續振動的環境下的可靠性和安全性;配備沙塵試驗箱、淋雨試驗箱、複合鹽霧試驗箱和鹽霧試驗箱等環境倉,可對電池系統進行全面的密封性和安全性驗證;同時還可以對動力電池進行鍼刺、擠壓、火燒、短路、跌落、過充過放等安全性能測試。比如說電池系統不同形式"內短路"可能會導致"熱失控",然後再產生系列的連鎖反應——"負極分解、正極分解、鹽與溶劑反應、溶劑完全燃燒"; 再者電池過充過放,化學腐蝕均會產生安全事故。這可能是新能源汽車靜置狀態下需要防範的方面。通過安全測試,確保電池的可靠性和傳統的燃料箱一樣安全,降低電池熱失控的風險。

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中國新能源汽車產銷量已連續三年居世界首位,正當全球視線都聚焦中國新能源汽車市場、各方勢力蜂擁而入的同時,中國新能源汽車市場的發展現狀也進入一個陣痛和反思的新階段。

在電動汽車產業由市場導入期進入快速發展期的關鍵階段,安全問題越來越受到關注。

對於電動汽車來說,2018年有些喜憂參半。一方面車市寒冬降臨,新能源汽車交出125.6萬輛的成績單,可謂跑贏市場,獨領風騷;另一方面,整個2018年,純電動汽車召回事件共有8起,涉及130344輛電動車,同時起火事故超過50起,使得正在逐漸駛出里程焦慮陰影的電動汽車,又陷入"安全焦慮"的泥沼。

對於電動汽車,不能因為一兩次事件而放棄支持,這不符合新興產業發展規律;也不能縱容企業停留在現有技術水平,不思進步。當前,需要強調和重視安全問題,企業不能把研發環節當成市場環節,將不成熟產品投入市場,在消費者身上進行試驗,這是絕不允許的。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

熱失控 源自設計和品控

鋰電池的安全性歸根到底一句話,就是來自於電池的熱失控。鋰電池除了正常的充放電反應外,還存在潛在的副反應。當電池溫度過高或者充電電壓過高的時候,這些副反應就會被引發,並釋放大量熱量。如果熱量得不到及時疏散,還會引起電池溫度和壓力的急劇上升,形成惡性循環,最後導致熱失控,造成安全事故。

電池熱失控主要原因是產品質量問題,沒有遵守技術規範和技術標準、技術驗證週期的偏短等。當前引發鋰電池熱失控的因素多種多樣,總結起來主要有過熱、過充、內短路、碰撞等引起的發熱失控。具體體現在三個方面,第一,電池產品測試驗證不足;第二,車輛使用過程中可靠性變化;第三,充電安全管理技術有問題。

其中,充電安全尤為重要,因為大部分安全事故都發生在充電時,此時電池與充電系統連在一起,是熱失控最容易的時候,同時還有高壓電器的短路等等,都會容易引起事故。本來國家對於電池管理系統是有一個ISO26262的執行規範,但大部分企業在設計時並沒有嚴格執行功能安全的規範。

歸根結底,目前的電池安全問題還是出在電池結構設計以及產品質量把控上,而要把設計和品控做好並不是一件容易的事情。尤其是在政策強調能量密度、市場逼迫成本控制的兩頭擠壓下,企業很難在兩者兼顧下還能做好質量。

從容應對 嚴把驗證關

針對電池系統能量密度提高面臨的安全風險,北汽新能源在電池系統設計階段就引入多種安全防護技術,通過70項國標試驗、111項企標試驗驗證進行有效規避。其中,安全類驗證佔30%以上,且多項測試標準均屬業內首創,強度標準遠高於現行國標。

在試驗中心,北汽新能源設有三個專門的動力電池試驗區,即電池PACK試驗區、電池單體及模組試驗區和電池安全試驗區,試驗標準及能力均處於行業領先水平。主要負責動力電池系統及內部關鍵零部件的測試驗證、標定及工藝開發驗證等工作。

電池PACK測試一般在DV/PV(設計驗證/生產驗證)階段進行,目的是為了驗證電池包的設計/生產是否符合設計要求。其中包含溫度測試、機械測試、外部環境模擬測試、低壓電氣測試、電磁兼容測試、電氣安全測試、電池性能測試、濫用試驗測試等等。

該試驗區由北汽新能源與戴姆勒奔馳共同合作打造,採用了國際先進的電池系統全氣候模擬臺架,由電池測試系統、液冷試驗測試平臺、多環境全氣候模擬功能艙組成,全面集成了各種複雜工況,可以最大程度地模擬電池 PACK 在實際工況中的使用環境, 確保試驗效果的真實性、準確性,並能有效提高試驗效率、節約研發成本。試驗設備的最大放電功率可達550kw,相對於250-350kw的行業一般水平,可以滿足更高性能電動汽車產品的開發需求;電流測量精度達到萬分之三,與千分之一的行業平均水平相比高了一個量級,可以為BMS提供更全更準確的數據,從而顯著提升BMS的性能表現,有效提升電動汽車的安全性能。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

用於電動汽車的高電壓電池面臨著功能安全和碰撞安全等方面的許多挑戰。為了應對這些挑戰,在事故發生時,汽車原始設備製造商和電池系統製造商需要獲得可靠的產品安全的信息。為此,北汽新能源試驗中心設立電池安全試驗區。

該試驗區主要包含電池振動試驗室可以充分驗證電池包在車載持續振動的環境下的可靠性和安全性;配備沙塵試驗箱、淋雨試驗箱、複合鹽霧試驗箱和鹽霧試驗箱等環境倉,可對電池系統進行全面的密封性和安全性驗證;同時還可以對動力電池進行鍼刺、擠壓、火燒、短路、跌落、過充過放等安全性能測試。比如說電池系統不同形式"內短路"可能會導致"熱失控",然後再產生系列的連鎖反應——"負極分解、正極分解、鹽與溶劑反應、溶劑完全燃燒"; 再者電池過充過放,化學腐蝕均會產生安全事故。這可能是新能源汽車靜置狀態下需要防範的方面。通過安全測試,確保電池的可靠性和傳統的燃料箱一樣安全,降低電池熱失控的風險。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

設立電池單體及模組試驗區,對動力電池單體電芯、模組進行測試驗證、標定及失效分析驗證。在電池模塊層面由於一般處在下電狀態,沒有BMS的控制與管理,處在相對開環狀態,其安全性能比電池系統總成層面要求更高。電池模塊級別的安全性能測試更能體現系統安全性的設計考慮。針對電池模塊上述的設計要求,設計相應的試驗項目測試驗證,為電池模塊層面的測試驗證內容。安全性能主要通過相應的濫用試驗來驗證,驗證在極端環境下電池模塊不會出現對人身安全 產生威脅的因素,主要包括電性能、機械性能和環境性能濫用測試。對每個部分可能存在的危害進行確認,然後予以安全性的實驗認定,能夠降低極端環境下的風險。一流的驗證手段,使北汽新能源領先於各大主機廠,具備了從性能深入到主材的電芯分析能力,有利於深入研究應用端電芯性能,進一步提高動力電池系統的性能及安全可靠性。

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中國新能源汽車產銷量已連續三年居世界首位,正當全球視線都聚焦中國新能源汽車市場、各方勢力蜂擁而入的同時,中國新能源汽車市場的發展現狀也進入一個陣痛和反思的新階段。

在電動汽車產業由市場導入期進入快速發展期的關鍵階段,安全問題越來越受到關注。

對於電動汽車來說,2018年有些喜憂參半。一方面車市寒冬降臨,新能源汽車交出125.6萬輛的成績單,可謂跑贏市場,獨領風騷;另一方面,整個2018年,純電動汽車召回事件共有8起,涉及130344輛電動車,同時起火事故超過50起,使得正在逐漸駛出里程焦慮陰影的電動汽車,又陷入"安全焦慮"的泥沼。

對於電動汽車,不能因為一兩次事件而放棄支持,這不符合新興產業發展規律;也不能縱容企業停留在現有技術水平,不思進步。當前,需要強調和重視安全問題,企業不能把研發環節當成市場環節,將不成熟產品投入市場,在消費者身上進行試驗,這是絕不允許的。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

熱失控 源自設計和品控

鋰電池的安全性歸根到底一句話,就是來自於電池的熱失控。鋰電池除了正常的充放電反應外,還存在潛在的副反應。當電池溫度過高或者充電電壓過高的時候,這些副反應就會被引發,並釋放大量熱量。如果熱量得不到及時疏散,還會引起電池溫度和壓力的急劇上升,形成惡性循環,最後導致熱失控,造成安全事故。

電池熱失控主要原因是產品質量問題,沒有遵守技術規範和技術標準、技術驗證週期的偏短等。當前引發鋰電池熱失控的因素多種多樣,總結起來主要有過熱、過充、內短路、碰撞等引起的發熱失控。具體體現在三個方面,第一,電池產品測試驗證不足;第二,車輛使用過程中可靠性變化;第三,充電安全管理技術有問題。

其中,充電安全尤為重要,因為大部分安全事故都發生在充電時,此時電池與充電系統連在一起,是熱失控最容易的時候,同時還有高壓電器的短路等等,都會容易引起事故。本來國家對於電池管理系統是有一個ISO26262的執行規範,但大部分企業在設計時並沒有嚴格執行功能安全的規範。

歸根結底,目前的電池安全問題還是出在電池結構設計以及產品質量把控上,而要把設計和品控做好並不是一件容易的事情。尤其是在政策強調能量密度、市場逼迫成本控制的兩頭擠壓下,企業很難在兩者兼顧下還能做好質量。

從容應對 嚴把驗證關

針對電池系統能量密度提高面臨的安全風險,北汽新能源在電池系統設計階段就引入多種安全防護技術,通過70項國標試驗、111項企標試驗驗證進行有效規避。其中,安全類驗證佔30%以上,且多項測試標準均屬業內首創,強度標準遠高於現行國標。

在試驗中心,北汽新能源設有三個專門的動力電池試驗區,即電池PACK試驗區、電池單體及模組試驗區和電池安全試驗區,試驗標準及能力均處於行業領先水平。主要負責動力電池系統及內部關鍵零部件的測試驗證、標定及工藝開發驗證等工作。

電池PACK測試一般在DV/PV(設計驗證/生產驗證)階段進行,目的是為了驗證電池包的設計/生產是否符合設計要求。其中包含溫度測試、機械測試、外部環境模擬測試、低壓電氣測試、電磁兼容測試、電氣安全測試、電池性能測試、濫用試驗測試等等。

該試驗區由北汽新能源與戴姆勒奔馳共同合作打造,採用了國際先進的電池系統全氣候模擬臺架,由電池測試系統、液冷試驗測試平臺、多環境全氣候模擬功能艙組成,全面集成了各種複雜工況,可以最大程度地模擬電池 PACK 在實際工況中的使用環境, 確保試驗效果的真實性、準確性,並能有效提高試驗效率、節約研發成本。試驗設備的最大放電功率可達550kw,相對於250-350kw的行業一般水平,可以滿足更高性能電動汽車產品的開發需求;電流測量精度達到萬分之三,與千分之一的行業平均水平相比高了一個量級,可以為BMS提供更全更準確的數據,從而顯著提升BMS的性能表現,有效提升電動汽車的安全性能。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

用於電動汽車的高電壓電池面臨著功能安全和碰撞安全等方面的許多挑戰。為了應對這些挑戰,在事故發生時,汽車原始設備製造商和電池系統製造商需要獲得可靠的產品安全的信息。為此,北汽新能源試驗中心設立電池安全試驗區。

該試驗區主要包含電池振動試驗室可以充分驗證電池包在車載持續振動的環境下的可靠性和安全性;配備沙塵試驗箱、淋雨試驗箱、複合鹽霧試驗箱和鹽霧試驗箱等環境倉,可對電池系統進行全面的密封性和安全性驗證;同時還可以對動力電池進行鍼刺、擠壓、火燒、短路、跌落、過充過放等安全性能測試。比如說電池系統不同形式"內短路"可能會導致"熱失控",然後再產生系列的連鎖反應——"負極分解、正極分解、鹽與溶劑反應、溶劑完全燃燒"; 再者電池過充過放,化學腐蝕均會產生安全事故。這可能是新能源汽車靜置狀態下需要防範的方面。通過安全測試,確保電池的可靠性和傳統的燃料箱一樣安全,降低電池熱失控的風險。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

設立電池單體及模組試驗區,對動力電池單體電芯、模組進行測試驗證、標定及失效分析驗證。在電池模塊層面由於一般處在下電狀態,沒有BMS的控制與管理,處在相對開環狀態,其安全性能比電池系統總成層面要求更高。電池模塊級別的安全性能測試更能體現系統安全性的設計考慮。針對電池模塊上述的設計要求,設計相應的試驗項目測試驗證,為電池模塊層面的測試驗證內容。安全性能主要通過相應的濫用試驗來驗證,驗證在極端環境下電池模塊不會出現對人身安全 產生威脅的因素,主要包括電性能、機械性能和環境性能濫用測試。對每個部分可能存在的危害進行確認,然後予以安全性的實驗認定,能夠降低極端環境下的風險。一流的驗證手段,使北汽新能源領先於各大主機廠,具備了從性能深入到主材的電芯分析能力,有利於深入研究應用端電芯性能,進一步提高動力電池系統的性能及安全可靠性。

北汽新能源試驗中心 從源頭應對電池安全問題

另外,在結構耐久試驗區中,還設有一個國際一流的具備電池包安全監控和自動撤離監控的MAST試驗室。該試驗室測試對象涵蓋動力總成懸置、儀表臺、座椅、天窗總成、車載電子設備等關鍵子系統,是國內少有的能夠完成電池模組充放電、環境適應性和道路模擬的綜合性試驗設施,具備電池包的綜合驗證能力,可以更好地滿足電動汽車關鍵系統的可靠性、功能性驗證需求。

結語

北汽新能源試驗中心的動力電池測試,每一項中都包括了十幾個測試項目,通過測試的困難程度堪比唐僧經歷的九九八十一難。經歷了這樣嚴格的測試,才能保障電池的安全可靠,有效避免電池熱失控造成的安全隱患。

北汽新能源作為中國新能源汽車行業的領軍者,試驗能力處於國內領先、國際一流水平。試驗中心的啟用,有助於提升行業驗證水平,助推產品品質的提升,評估新能源汽車潛在的重大安全事故隱患,加強產品在嚴苛的工況情景的試驗驗證,強化產品生產過程中事前、事中的質量管控,杜絕重數量輕質量的現象。使產品競爭力有一個很好的突破和提升,進一步推動新能源汽車行業健康安全發展。

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