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动力电池怎样算安全? 光不起火还不行 岚图连烟都不让冒

收藏 评论 时间:2021-03-18 13:12 作者:段炼 来源:EV世纪

过去几年,为了能快速推广电动汽车,车企在打造电动汽车产品时都在追求高能量密度,从而达到高续航的表现,让电动汽车产品能够实现与燃油车相同的使用率。而当电动汽车产品的续航已经达到一定水准,甚至一些车型的续航里程超越燃油车之后,对于电动汽车动力电池安全性的保障成为各大车企新的目标。

对于电动汽车动力电池安全性的保障,不同企业有不同的选择,比如有些车企会为了安全选择能量密度相对较低、更不易发生起火的磷酸铁锂电池。虽然牺牲了一些续航,并且在低温条件下磷酸铁锂表现效果较差,但在安全性上确实更加稳妥。

盐雾试验.jpg

不过,目前我国电动汽车市场中三元锂电池的份额超过2/3,因此大部分车企还是选择将保障三元锂电池的安全技术作为首选。而在近期的几次测试中,我们可以看到已经有车企在三元锂电池安全性保障上取得了重大突破。

今年3月10日,广汽埃安发布了弹匣电池系统安全技术,采用该技术的三元锂电池整包在由中国汽车技术研究中心进行针刺实验后,无起火和爆炸现象,只出现了约1分钟的短暂冒烟。

电池包热扩散结果.jpg

而中国汽车技术研究中心近期也对岚图汽车首款纯电动车型岚图FREE进行了热失控测试,岚图FERR所搭载的动力电池不仅没有爆炸和起火的现象,甚至没有冒烟反应,也成为了目前国内首个拿到“不冒烟”成绩的三元锂电池。

特别要提的一点是,岚图FERR搭载的动力电池采用的是与特斯拉相同的2170 NCA圆柱电芯,由于能量密度较高不易控制,国内鲜有车企敢装配这一电池。

那么岚图究竟是用什么手段能让极不稳定的三元锂电池做的不爆炸、不起火甚至不冒烟呢?

岚图独创的三维隔热墙技术

此次岚图FREE在进行热失控测试时能确保动力电池不起火、不冒烟的“功臣”就是岚图首创的三维隔热墙技术。

众所周知,在电池发生热失控后,最为关键的就是将热失控的电芯与其他电芯进行有效隔离,防止其他电芯出现热失控。

三维隔热墙动态图.gif

据岚图汽车新能源技术总监黄敏博士介绍,岚图的三维隔热墙技术是在电池包内使用了超强高分子隔热阻燃材料,将每一个电芯进行独立的三维立体包裹,这样等于在电芯与电芯之间构筑起一座隔热阻燃防护层,即便某一单体电芯出现热失控,三维隔热墙也能确保热失控后释放最小能量,不会波及到其他电芯,有效防止热失控扩散。同时,岚图还在电芯顶部导入耐1000℃隔热阻燃层,以确保防护乘员仓安全。

目前,对动力电池进行热失控测试一般有两种方式,一种为针刺引发电芯热失控,另一种则是通过加热的方式使对应电芯发生热失控。岚图此次选择的测试方法就是通过给电池加热的方式。之所以没有选择针刺测试,主要是因为岚图认为在日常用车场景下,动力电池受到车身底部钢板、电池箱体和电芯壳体多层防护,因此单体电芯因穿刺引发热失控的概率极低。从目前众多自燃和起火事件看,更多是因过充、电路老化或电池本身质量问题所导致,所以岚图认为加热引发热失控的方法更贴近实际用车场景。

温度控制.jpg

并且,岚图在测试时并不是给一个电芯进行加热,而是对局部进行加热至300度,其中1颗电芯是主动受热,周围还有6颗电芯在测试过程中被动受热,总共是7颗电芯同时接受了测试。而最终电池包在测试中不爆炸、不起火、不冒烟,在静置50天后可以依然保持这一状态,也印证了岚图电池的安全性。

五层防护确保被动安全

目前,车企对动力电池的安全防护措施一般分为三项,电池本征安全、被动安全和主动安全。岚图的三维隔热墙是对电池本征安全所做的防护,而在电池被动安全上,岚图则是启用了五层安全防护措施。

电池PACK方案.jpg

岚图在车身上采取了定制化开发,除了前后都预留了受到撞击时进行缓冲的吸能空间外,还特别针对车身侧面进行了加强。岚图岚图FREE的B柱结构采用了TRB工艺的1500Mpa超高强度钢材;在车门门槛位置,则用了双层结构的1500MPa超高强度热成型钢;前后车门内部,还有2000MPa热成型钢制成车门防撞梁,这些构成了岚图FREE对电池系统的第一层防护。

在电池包防护方面,岚图FERR的电池包外壳采用高强铝合金框架、带多条加强筋的特殊设计,让整个电池包结构更强、更耐撞击。在岚图的安全测试中,电池包可以抵御高达20吨力的挤压而不发生安全事件。高强度耐冲击的电池包外壳,成为了岚图FREE对电池系统的第二层防护。

挤压试验.jpg

除了电池包外壳外,岚图还在电池包内部设计了多条横纵加强梁,通过横亘整个电池包的横纵交织立体结构,将来自外界的碰撞能量充分地分解与吸收,保护内部电芯免遭碰撞力的伤害。这是岚图FREE对电池系统的第三层防护。

当车辆受到严重撞击,无法完全避免电池包遭受碰撞压力时,岚图还对电池包预设了形变吸能空间,留有超过30mm的形变空间,在电池包受撞击变形时,保护其中电芯免遭损伤。

除此之外,带有铝合金壳体的圆柱电芯,双极均设置有防爆阀,当撞击侵入电池包造成高压回路短路时,电池双极双保险打开,可以确保电池不起火、不爆炸。电池包形变设计和电芯双极双保险,是岚图FREE电池系统的第四层和第五层防护。

之前岚图FREE在C-NCAP整车侧面撞击测试中,以欧洲标准的斜侧75°角、32km/h进行柱碰实验,仅横梁发生小程度溃缩,电池模组没有受到丝毫挤压变形。5层定制化的电池包防护设计,让岚图FREE经受住了严苛的整车碰撞测试。

BMS云端卫士独创电池安全监测和预警模型

在主动安全防护上,岚图也突破传统,基于BMS云端卫士进行大数据分析和追踪,实现 “千车千面”。

云端.jpg

在原有温度电压预警基础上,岚图搭建了精确的电池安全监测和预警大数据模型,基于不同使用场景,追踪每一台车、每一块电池的使用数据。

系统通过云端大数据库与监测数据的对比,对电池进行诊断、预警和寿命监测等,当系统发现电池监测数据出现异常时,通过云端APP推送及车辆的预警系统,对用户提前预警。

同时系统通过高灵敏度温度探测传感器,实时监测每一个电池的温度,借助高效液冷系统,无论冬夏始终保障电池包在高效率温度区间。

远超国际标准的安全测试

在众多安全防护技术的加持下,岚图在对动力电池安全防护进行测试时也更加严苛。目前,国际上对电动汽车动力电池的安全测试标准共计20个大项,岚图则在此基础上增加了60个大项,总共达到80大项150小项的测试标准。

80项测试.jpg

并且,国际测试项目一般都是单一应力测试,但岚图考虑到用户在日常用车时会处于复杂的场景环境,电池系统也将面临多重应力叠加作用。为此,岚图在进行电池安全防护测试时选择了增加数十项超国标的严苛叠加测试组,模拟真实用车场景,来检验电池系统的真正实力。

对于岚图在动力电池安全方面所做的一切保障,岚图汽车CEO卢放表示:“岚图汽车秉承打造高端汽车的严苛标准,把解决消费者安全焦虑放在首位。岚图FREE在保证电池安全、续航里程的基础上,做到高标准的热扩散安全设计。相较于激进地提升能量密度,岚图汽车更希望通过行业领先的热扩散安全设计,为用户提供零焦虑、安全、可靠的出行体验。”

编辑点评:目前国标要求动力电池在发生热失控后保证5分钟不起火,给驾车者逃生空间。而岚图不仅做到不起火,甚至可以不冒烟,可以说在安全性上获得了极大保证。并且,岚图FREE所使用的是目前业内最“头痛”的8系三元锂电池进行测试,相信通过岚图的测试也能打消市场对于三元锂电池的固有印象,让行业不再因电池安全问题回避对三元锂电池的应用。岚图此次实验不仅验证了自身动力电池的安全性,还给三元锂电池在维持能量密度和保障安全防护上找寻到了新的平衡点,为其他车企发展动力电池安全防护技术指出了方向。

作者:段炼
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