電動車的電池會發生熱失控是眾多不買電動車人士的主要理由,針對電池安全問題國家也出臺了新國標,新增了電池系統熱擴散試驗,要求電池系統在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。
標準從來都是最低要求,不少車企並不滿足於達到最低要求,像比亞迪的刀片電池、廣汽埃安的彈匣電池都是實現了更高的電池安全。
而有一家車企,它的電池安全標準更高,即使發生電池熱失控,電池包依舊無冒煙、無起火、無爆炸現象發生,它就是嵐圖汽車。
現場眾測:擠壓/碰撞/水淋
對於電池的測試究竟有多嚴格,很多時候都大家都沒多少概念,這次嵐圖特意將電池的測試專案直面公眾,公開了它的部分測試。
1.擠壓測試
車輛發生碰撞時,電池包往往容易受到擠壓,因此擠壓試驗是驗證電池包結構、內部安全的重要方法。
在實驗室中,我們可以看到一側的柱狀為施壓方向,機器施加200kN的壓力,這相當於兩輛大巴車的重量(國標要求100kN)。
在試驗開始後一度讓我們感到驚愕,好像沒怎麼動實驗就結束了,可以看到電池包整體跟實驗前後沒什麼區別,基本完好無損,透過仔細看才發現電池側邊的防護框有些許的內凹。
經過10分鐘的靜置後,整個電池包也沒有發生冒煙、著火等跡象,安全透過測試。
2.模擬碰撞測試
在一些交通事故中,車輛碰撞往往並不是電池直接受到撞擊,這個衝擊試驗就是模擬整車碰撞產生的加速度場景,看在強大撞擊力中,車上的電池會發生什麼變化。
在實驗裝置中,它可以使電池受到50G的衝擊力,檢驗在這種衝撞下電池內部的安全。
在觀看試驗時大家也著實被“嚇了一跳”,隨著一聲巨響實驗裝置瞬間將電池推出,50G的衝擊力著實震撼。
在靜止一段時間後,嵐圖的這個電池包同樣非常安全,沒有冒煙或著火,外殼無破裂無漏液。
3.高溫淋水試驗
這個試驗是採用不同角度的高壓水或者鹽霧柱對電池包進行衝擊,檢驗電池的防水密封性和耐腐蝕能力。
在現場我們也是近距離見證了這一試驗過程,高壓的水柱近距離對準電池包的邊框,持續1分鐘的噴淋,並且切換不同角度。
最後經過靜置我們也看到它的電池包依然安全。
在現場,嵐圖也解釋了為何不用針刺試驗,一方面使用者日常使用場景而言,地面硬物連續刺穿底護板(鋼板)、電池箱體(鋁合金)、電芯殼體(鋁合金)三層金屬防護的機率極低。
另一方面,現在絕大多數起火事故發生是因為電池質量欠佳、過度充電、電池老化引起的單個電芯內短路,加熱觸發的熱擴散試驗能夠涵蓋上述使用者實際用車場景。
也就是說,採用加熱的方式讓電池包產生熱失控讓資料更可控,排除針刺的偶然性。
嵐圖的電池包有何不同
嵐圖FREE純電版車型採用三星SDI的NCA高鎳8系電芯,這也是國產車中為數不多采用三星SDI電池的車企,而模組和PACK則由東風體系自己設計,嵐圖增程式車型的電芯則是由比亞迪提供。
實現電池包無冒煙、無火,無爆炸的主要原因在於嵐圖在電池技術上的革新,它透過三個方面對電池包進行最佳化,主要包括電芯三維隔熱牆設計、電池安全監測和預警模型、電池PACK設計。
1.電芯三維隔熱牆設計
眾所周知,三元鋰電池能量密度高,但是缺點就是先天就存在熱失控機率高的問題,在電芯物理屬性短期內無法突破的情況下,透過改變電池結構提升安全性也不失為一個“另闢蹊徑”的良策。
隔熱牆技術是嵐圖電池熱失控不冒煙的核心,其原理是在電池包內,使用超強高分子隔熱阻燃材料,將每個電芯分離,並且單獨三維立體包裹。
即便某個電芯發生熱失控,三維隔熱牆可以將其釋放的能量“關起來”,不至於波及周圍電芯,進而防止電池包系統發生熱失控自燃或者爆炸。
此外,在電芯頂部,嵐圖還額外佈置有耐超過1000℃高溫的隔熱阻燃層,防止熱量進一步外洩,保護車內人員安全。
2.電池安全監測和預警模型
在軟體層面,嵐圖也基於BMS雲端對電池進行大資料分析和追蹤。
電池包在原有溫度電壓預警基礎上,搭建了精確的電池安全監測和預警大資料模型,追蹤每一臺車、每一塊電池的使用資料。不管車輛跑到最北邊的漠河,還是最南邊的海南,都無法逃脫嵐圖的“監管”。
嵐圖將監測到的資料與雲端大資料庫實時對比,當系統發現電池監測資料出現異常時,嵐圖會透過雲端APP推送及車輛的預警系統,提醒使用者。
它對電池監測的資料包括壓力、氣壓、煙霧的監測,根據不同情況可以實現提前2小時或一週時間的預警。
3.電池PACK設計
在被動安全上,嵐圖針對電池結構進行了五大設計,包括定製化車身防護、高強框架、壓力傳遞、形變吸能和電池雙保險。
車身防護上,嵐圖在高強度鋼中佔比75%,以嵐圖FREE車型為例,它的B柱結構採用了TRB工藝的1500Mpa超高強度鋼材;在車門門檻位置,用了雙層結構的1500MPa超高強度熱成型鋼;前後車門內部,還有行業最高等級的2000MPa熱成型鋼製成車門防撞梁。
核心就一個目的,防止車輛發生碰撞或側翻擠壓電池,保證電池的完整性。
再來看看電池包,它的外殼用上了高強框架,嵐圖透過高強鋁合金框架、帶多條加強筋來強化其耐撞性。根據剛剛現場觀看的試驗過程,該結構可以抵禦高達20噸力的擠壓不出事。
除了外殼,電池包內部結構方面,它壓力傳遞:在電池包內部,嵐圖設計了多條橫縱加強梁,使得電池包在受到外力時層層分解,保護內部電芯。
即使撞擊力突破了外部框架,嵐圖還對電池包預設了形變吸能空間,留有超過30mm的形變空間,在電池包受撞擊變形時,保護其中電芯免遭損傷。
電池部分還有雙保險,帶有鋁合金殼體的圓柱電芯,雙極均設定有防爆閥,當撞擊侵入電池包造成高壓回路短路時,電池雙極雙保險開啟,確保電池不起火、不爆炸。
總結:電池安全大可放心
進入2021年,我們可以發現新上市的新車基本沒有發生自燃事故,越來越多的車企,在系統層面做到了熱失控不起火的要求。
嵐圖在此基礎上還展開了對下一代電池的研發,它的電池能量密度可以達到330Wh/kg,研究的方向也重點集中在固態電池。
充電技術上嵐圖也有研發方向,就是採用800V充電系統,實現充電10分鐘續航400km的水平。(圖/文/攝:皆電 周建強)