目前消費者購買新能源汽車,電池安全仍然是選車過程中最關心的一個問題。雖然各大車企都在宣傳自家電池經過了多少項嚴苛的測試,但畢竟沒有親眼所見,心裡還是有些擔心。而就在昨天,嵐圖汽車在天津中國汽車技術研究中心舉辦嵐圖電池安全技術釋出會暨眾測挑戰,在活動現場不僅釋出了自研電池系統技術,並且在實驗室內讓我們親眼觀看了嵐圖FREE純電版、增程版電池,進行擠壓、碰撞、高溫淋水等極致嚴苛的安全測試。
目前,新能源汽車主要有磷酸鐵鋰和三元鋰兩種電池型別,其中三元鋰電池相比磷酸鐵鋰具備高能量密度和更好的低溫效能,不過相比於磷酸鐵鋰,三元鋰電池要想做到真正的安全,需要更高的安全防護等級和熱管理系統。因此三元鋰電池要想在高效能和高安全上達到平衡,整個電池包設計和熱管理系統就變得尤為重要。嵐圖汽車為了能夠將電池包做到高安全,自研了電池系統主動和被動安全細節技術。
嵐圖汽車雖然不生產電芯,但一直致力於解決電池系統安全。為了能夠讓純電版和增程版車型都擁有更高的安全效能,根據不同的需求研發了兩款電池安全技術,這也就是我們標題中所提到的琥珀電池系統和雲母電池系統。
“琥珀” 電池系統
關於“琥珀” 電池系統是在電池包內填充特殊的有機矽複合材料,這種材料的特點是結合有機矽聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑,形成高效的隔熱阻燃絕緣層,使得每個電芯單元像“琥珀”一樣處於充分包裹中,因此以“琥珀”來命名。
“雲母” 電池系統
雲母電池系統是在電池包內加入層狀Al-Si雲母和氣凝膠,且電芯和雲母、氣凝膠會像雲母石一樣層疊堆積。“雲母”得名源於此。
在技術相同點上,根據官方介紹,兩種電池技術都擁有超高的安全效能,另外兩款電池包都是以高安全和高效能為方向的主/被動安全綜合技術解決方案。另外兩款電池包都擁有“三維隔熱牆”技術,PACK五層安全防護和嵐圖專屬雲BMS。區別在於三維隔熱牆的材料及結構不同。
三維隔熱牆技術
關於三維隔熱牆技術,就是將電池包中的每個電芯都有全方位的三維立體包裹,這樣三維隔熱牆在電芯與電芯之間,形成高效的隔熱阻燃絕緣防護層。
其實電池爆炸起火都是由於單個電芯熱失控後波及周圍電芯而形成的整個電池包熱失控現象,三維隔熱層是讓每個電芯都擁有自己的“安全倉”,即使某個電芯出現熱失控,透過這種材料的阻隔不會讓其波及周圍電芯,這樣就保障了整個電池包的安全,從而將損失降到最低。
PACK五層安全防護
聊完了電池包內部的三維隔熱牆技術我們來說說電池包的PACK五層安全防護,雖然是電池包的安全等級,但是與整個車身的結構設計也有直接的關係。因為是正向研發,所以在車身設計時就能夠將這些全部考慮進去。
在車身設計方面,由於汽車的前後部都有足夠的緩衝吸能空間,對於電池系統而言,側面通常是面臨威脅最大的方向。嵐圖FREE車型的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。最強的車身防護,這是嵐圖對電池系統的第一層防護。
電池包外殼採用高強鋁合金框架、帶多條加強筋的特殊設計,讓整個電池包結構更強、更耐撞擊。高強度耐衝擊的電池包外殼,是嵐圖FREE對電池系統的第二層防護。
電池包系統的防護設計不止步於外殼。在電池包內部,嵐圖設計了與車身結構相匹配的多條橫縱加強梁,透過橫亙整個電池包的橫縱交織立體結構,將來自外界的碰撞能量充分地分解與吸收,保護內部電芯免遭碰撞力的傷害。高效的壓力傳遞,這是嵐圖對電池系統的第三層防護。
假設遭受到罕見的、過於猛烈的撞擊,無法完全避免電池包遭受碰撞壓力,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。高效的形變吸能,這是嵐圖對電池系統的第四層防護。
在被動安全上,嵐圖為電芯開發了獨特的防爆閥和熔斷裝置。一旦有極端的撞擊侵入,電芯造成短路或電芯內壓力增加,可以切斷電池內短路迴路,釋放電芯內部壓力,確保電池不起火、不爆炸。電芯雙保險,這是嵐圖對電池系統的第五層防護。
安全看得見
擠壓測試:技術歸技術,實踐歸實踐。嵐圖汽車釋出了電池安全技術後還進行了眾測挑戰,在現場對電池進行了進行擠壓、碰撞、高溫淋水等極致嚴苛的安全測試。
在擠壓實驗中,將電池包放在工作臺上,以半徑達75mm的剛性半圓柱體,以200kN(國標要求是100kN)的力擠壓,保持10分鐘,觀察1小時。透過觀察我們能夠發現,只有在電池的邊框位置的擠壓點有輕微變形,其餘地方無肉眼可見形變,整個電池包強度有目共睹。
200千牛的力量相當於給電池包施加20噸的重量,這個重量相當於兩臺大巴車。在電池包擠壓後要靜置觀察10分鐘,要達到不冒煙不起火的要求,之後還要對電池包進行一個小時的觀察。之所以進行擠壓測試就是在模擬我們車輛在劇烈撞擊後,車輛電池包在撞擊過程中和撞擊後有可能會受到擠壓,實驗來驗證電池包受到擠壓後的安全效能,透過實驗能夠看出,電池包受到擠壓後安全可靠。
碰撞測試:除了擠壓測試以外,在現場還進行了碰撞測試。將電池包放在臺架上,透過儀器對放置電池包的框架進行撞擊,根據介紹,撞擊加速度50g/60ms,(國標最大28g/60ms)。關於50g/60ms的加速度相當於時速65km/h撞擊到一個固定的物體,此過程模擬的是車輛日常使用發生碰撞後電池包的安全性,透過實驗我們能夠看到,碰撞後電池包無異常情況發生。
IPX9X高溫高壓淋水試驗:最後一項實研是IPX9X高溫高壓淋水試驗。實驗過程是採用四個噴頭向電池包上下托盤接縫和電源介面的最薄弱的地方進行高壓淋水測試。
實驗過程是使用75-85℃的水,採用10 MPa的壓力對以上提及的位置進高壓淋水測試。國標要求每個噴頭噴水30秒,而嵐圖汽車此次測試的要求為每個噴頭噴水30秒,四個噴頭全開後再進行高壓淋水3分鐘的測試,相當於水深1米浸泡一個小時的實驗。
此過程模擬的是我們車輛涉水過程,而高壓噴水模擬的是我們車輛高速行駛過積水路面濺起水花對電池包介面的衝擊過程,透過實驗能夠看出,整個電池包並無異常狀況,安全可靠。
嵐圖專屬雲BMS
以上所說的大部分都是電池的被動安全,接下來我們要說電池包的主動安全,這裡必須要提到嵐圖專屬雲BMS。
嵐圖在採用最新並預留OTA的車載BMS技術基礎上,開發了專屬遠端動力電池資料分析及管理技術——嵐圖雲BMS。相較於傳統車端BMS,嵐圖雲BMS可以同時線上服務百萬級量車,透過對車輛BMS和使用者的駕駛習慣兩方面的大資料資訊的分析和計算,從電池整個生命週期更有效地保證使用者安全。
嵐圖雲BMS具有超強算力,可做到對95%的請求1秒內響應,可對PB級別(1PB=1024TB)資料進行分析和永久儲存。另外再超前預警方面,嵐圖汽車實現7*24小時線上跟蹤,精確診斷,,可以提前2小時對冒煙、起火、爆炸等關鍵故障進行預測,能夠做到提前一週預警。
除此之外,嵐圖雲BMS還擁有精細護理、自學習迭代等特點。透過精細護理可以監測電池執行狀態,給使用者提供最優的電池維護保養建議。另外自學習迭代還可以讓雲BMS功能更加完善“聰明”。