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电池安全技术哪家强?比亚迪/北汽/蔚来技术实力对比


2019年10月16日 14:17:30   来源:腾讯汽车   作者:gasgooseller  
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虽然眼下的电动汽车市场非常火爆,但更多的是车企不断推出的新款车型的消息,能够多让消费者真正下定决心购车的因素仍然不够多充分。就算是在北京这样的指标难求的电动汽车的限购城市,仍然有很多人拥有了指标却在持标待购。为什么有指标了但是不买呢?里程焦虑之外,更多的是电池安全焦虑,动辄出现的起火事件,让消费者对于纯电动汽车增加了很多恐惧感。到底什么车更安全?本文介绍了在纯电车型细分市场销量表现不错的三个车企的电池安全前沿技术,在选购纯电汽车之前,先来了解一下它们的安全性吧!

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在科普文章开始之前,首先我们需要了解一个最常识的问题:

电动汽车为什么会出现电池起火爆炸事故呢?

电池发生爆炸和燃烧是由于电池电芯过热然后引发热失控,而过充、短路、挤压变形、破坏性穿刺、外部火灾引发等等情况都会导致电池电芯过热。要想预防起火爆炸,要对电池的电压和温度实时监控,一旦出现异常时电池管理系统BMS需要立即:断电保护、释放电池电压、调用热管理系统给电池冷却降温等。

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锂电池的安全性一直是各方关注的问题,早在 2013 年,日本航空公司的波音 787 梦想客机所搭载的锂电池起火,导致刚交付不久的波音 787 全部停飞;在 2016 年,三星 NOTE7 手机出现了多起自燃、爆炸的事故,最终导致这款大热手机被停售召回;电动汽车所采用的锂电池虽然与飞机、手机不同,但本质上是一样的。现在,飞机电池起火的事故不复存在,手机起火的事故也越来越少了,相信电动汽车的电池起火自燃事件也会越来越少。

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1. 比亚迪:电动车圈的安防专家 智慧管理七个维度的四层电池安全防护

为什么第一个介绍比亚迪?因为这个品牌在2018年连续四年夺得新能源车销量的全球第一。也正是在2018年,比亚迪推出纯电动车平台-e平台,这也是全球首个开放共享的电动汽车平台。在模块化的高效生产方式下,王朝车型(秦宋唐元)系列都推出EV版本,还有e系列的e1、e2、e5、e6,使得比亚迪保持了自己的销量地位。这个e平台可以说是代表了目前行业内最高标准的纯电汽车核心技术,那么e平台到底是什么?

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传统的汽车在发动机舱里集成了动力部件及附件,又占空间还重量大,而比亚迪的e平台把动力相关的零部件高度集成,驱动电机、电机控制器、减速器高度集成,高压系统的DC-DC、车载充电器、高压配电箱高度集成。在机舱内,上面是高压系统,下面是驱动系统,节省空间又减重。

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因为要适配不同的车型,所以比亚迪提供了40kW、70kW、120kW、150kW、180kW的五大驱动平台,为不同级别的车型配备不同功率的驱动机,e1源自40kW驱动平台,而唐EV这样的大块头就源自180kW驱动平台。

除此之外,e平台还整合了车身的各种控制器。传统的汽车的组合仪表、网关、智能钥匙控制器、蓝牙钥匙等等这些部件的控制器都分散在车身的各处,集成的好处是节省空间、减少重量、降低能耗,维修时也会更方便。

平台整合除了带来高效和经济性,对于安全的影响是什么呢?

因为电动汽车独特的安全需求,电池需要经过极端的安全风险测试:碰撞试验、涉水试验、盐水浸泡、高低温试验,比亚迪把可能引发电池漏电和起火燃烧的问题归纳为七个主要维度,这也就是比亚迪的“七维四层安全矩阵”,这七维包括:连接、高压防护、碰撞、过度充电、外部电路短路、内部电路短路和电池热失控这七大问题。

电动汽车依靠电池提供动力,因此,对电动汽车来说,由众多电芯组成的电池可以被看作是一支由众多个人组成的强大组织。对电池的安全管理,可以看作是对这个组织的管理。在设计电池时,比亚迪针对:电池电芯、电池模组、电池包、电池管理系统这四层安全进行保护性设计。

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电芯控制:防止出现过充,比亚迪在电池电芯上安装了一个叫做“CID”的机械装置,当电芯内部压强超过设定值时,CID会自动弹开,断掉电芯与电芯之间的串联电路,强行终止充电过程。如果过热仍然没有被控制,那么安装在电芯顶部的防爆阀自动打开,把电芯内蓄积的高压气体排放到电池包外部。

模组管理:模组是单体电池的组合,它的功能就是链接,或者隔离。链接时,所有单体电池齐心协力的输出电力,比亚迪在模组内部采用了领先的软连接+激光焊接工艺,告别了依靠粗电线链接的低级方式,这就避免了由于摩擦而导致短路的风险;隔离时,模组间的隔热隔火设计帮助进行热失控管理,保障了安全。

电池包密封:比亚迪电动车上的电池包和其它所有高压部件、连接附件都是按行业最高的密封标准“IP67”来设计。

国标要求电动车动力电池包在深为1米的水中浸泡30分钟不能现进水,而比亚迪的企业标准是浸泡2个小时不能进水,出水后放置一个月电池包也不能出现短路、漏电等情况,这样严苛的标准使得比亚迪车型的防水等级达到了IP 67。

电池管理系统:如果电动车发生碰撞,电线、插接口、电池包破坏,高压电会不会泄露?

电池管理系统BMS的任务就是通过传感器来监控电池里的一举一动,预防火灾发生。监测到危险情况时立刻采取措施:切断充电器、切断线路等等。在电池充放电的过程中,它要实时采集电动汽车动力电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充或过放的情况。

漏电保护:比亚迪电动车的高压系统有严密的漏电保护功能,系统一旦侦测到高压电泄露,就会自动断电,同时迅速把高压零部件内部电压释放至安全水平,释放过程在3秒以内。

高压分段:当碰撞事故发生时,安全气囊总成会给电池管理系统(BMS)发出警告信号,BMS得到警告后会立即断开电池包内部电池模组的串联连接,存在于电池包正负极两端的高电压这时被分成了若干“段”,成为存在于电池包内部的安全低电压。这样设计的好处是,发生碰撞后,车内人员和救援人员不会出现触电等二次伤害事故。

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选购建议:最后值得说的一点是,比亚迪纯电动车电池享受终身质保,一旦电池出现任何问题,都会享受免费更换,让消费者更放心一些。

2.北汽新能源:电动车圈的学霸,四级安全防护确保电池碰撞安全

在电动车界,堪称续航实力派的,当北汽莫属了。其实在安全设计方面,北汽新能源也做了很多车辆测试功课,可以说是电动车圈的学霸级企业。

通过正面碰撞、侧面碰撞、柱碰、刮底等多达28种碰撞工况,确保制造出来的电动车能够多拥有最强的碰撞安全防护。高温、高寒、高原这样的“三高环境测试”,北汽新能源做了累计达300万公里的里程。

今年9月份的一条新闻,让北汽新能源登上了热搜,在天津中国汽车技术研究室的实验场上,北汽新能源的EX3进行了三车双重碰撞的测试,这样的测试不单单电动车没有做过,燃油车也没有。

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在实验中, 等红灯的北汽新能源EX3被后车以50km/h时速追尾,随后又被正常通过绿灯的车辆以50km/h时速撞击侧面。在后、侧两次强大的碰撞下,北汽新能源EX3的A柱、B柱,门梁没有出现变形,驾驶舱保持了良好整体性,碰撞中车门没有被撞开,碰撞后车门也能正常打开。在测试结束后公布的数据显示,北汽新能源的电安全测试结果全部合格。

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取得这样的成绩,这是因为北汽新能源在软、硬件两个层面进行电气安全保护。

在硬件方面,北汽新能源EX3这款车是以电池为中心的正向平台来研发的,在安全结构设计上就优化了前后端吸能以及门槛结构,这样可以避免碰撞发生时出现的过大冲击损坏电池组;同时,电池壳体为“井”字结构,这样的结构能确保刚度足够支撑结构,碰撞时防止外部侵入;高压电部件、高压电线等布置在车身结构变形很小不容易被挤压的位置,与车身进行稳固连接,增加了三电部件的稳定与安全。

在软件方面,北汽新能源EX3车辆有多重高压安全保护,在发生碰撞后系统可控制高压立即断开,并将高压系统中的电能自动泄放,响应时间是毫秒级,在响应速度上是超越了比亚迪。

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电动车比燃油车更需要!什么样级别的碰撞安全防护能让人放心?

在电池碰撞安全问题方面,北汽新能源从零部件到汽车共有四层保护。

第一层,是整车级保护。在碰撞安全设计过程中,电池位置设计成不可变形区域,同时在电池周围设计了过渡区和可变形区,降低整车的碰撞强度,保护电池的安全。

第二层,是PACK级保护。采用高强度铝型材的箱体,结合了拓补设计的优点,确保PACK级有第二层保护。

第三层,是电气功能的保护。通过优化电池包中心,确保当整车碰撞时的电气系统不至于受到过多的损坏。同时把相关的碰撞信号以及相关的异常监测的信号引入到系统里,来确保电气在出现异常情况时能够主动的切断高压装置,保护成员的安全。

第四层,是模组级保护。通过采用高强度的铝型材的模组设计使电池模组的强度增加了近35%,同时在电芯与电芯之间、模组与PACK之间设置隔热缓冲区,当车辆受到挤压时,尽可能在一定程度上确保电芯不至于受到挤压,保证电芯使用的安全性。

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有电动车圈学霸之称的北汽新能源,在2015年就开始布局了整车电控的ISO2626的标准。在2017年年底,北汽新能源联合德国莱茵,一起完成了基于电控产品开发流程ISO D级的认证,还有VCO、BMS(电动汽车电池管理系统)等三个产品的认证体系。同时今年上半年完成了ASPICE LEVEL 2(汽车业界软件开发过程评估标准)的认证,有效的确保了北汽新能源纯电动产品的可靠性。

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选购建议:一直以来,北汽新能源出品的纯电动车都有着续航实在的美誉,再加上性价比高,所以在销量榜上一直居高不下。

3.蔚来:异军突起的

频频起火的蔚来汽车,它的电池安全过关吗?

今年6月,蔚来汽车召回了4803辆ES8电动汽车,召回原因是动力电池包搭载的型号为NEV-P50的模组,模组内的电压采样线束走向不当,可能被模组上盖板挤压,导致被挤压的电压采样线束表皮绝缘材料磨损,极端情况下可能会造成线束绝缘层烧损从而引起电池包热失控和起火,存在安全隐患。

做为造车新势力中的佼佼者,蔚来汽车的外观造型可以说是让很多人眼前一亮,但是它的电池安全到底过关吗?4月22日,西安蔚来服务中心一辆维修中的蔚来ES8发生自燃并烧毁,这台车送修前经严重碰撞;5月16日晚,上海嘉定区某地下车库一台蔚来ES8出现自燃冒烟,这台车在插枪充电状态下连续停放了4天;6月14日,湖北武汉一辆蔚来ES8发生自燃,底盘后部位置出现大火后被扑灭...

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很多想尝鲜35-55万价格区间的蔚来电动汽车的用户表示很担心,之后,蔚来汽车官方专为电池安全发布了保障动力电池安全的行动方案:车辆在行驶过程中底盘发生碰撞时工作人员现场检查车辆、车辆进厂保养或维修时一律将车辆举升检视电池包底板、车辆进站换电时加强对车辆电池包底板和电气性的人工检查、免费更换具有安全隐患的电池包。

频频起火的蔚来汽车,到底还能买吗?

在10月初的第三届国际电池安全大会上,蔚来汽车副总裁黄晨东披露了蔚来汽车的安全电池组的开发进展。为了让电池不要出现热蔓延的情况,蔚来汽车开发了电池模组和保护体系:在出现热失控情况前,使用绝缘材料杜绝热蔓延,防止因电池过热对车辆造成二次伤害; 在优化设计中,蔚来汽车将设计防火墙,目的是有效的杜绝热传递,同时还增加设计了烟道和灭火装置。

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在BMS层面,蔚来汽车设计了电池生命管理系统实时监测系统,以数据为基础优化了电池生命管理系统、全天候实时监测系统监测车辆电池状况(含休眠过程)、电池资产建模的管理。

在数据分析方面,所有车辆监测的大数据都进入到云端,云端进行自动分析监测结果,在统计方面如果偏离了正态分布,就会把电池拿出来做回溯性分析,如果存在问题就要更换电池。

在电池方面,安全精确的智能系统,每次在汽车发动的时候和充电的时候都必须做监测。

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选购建议:从目前公布的资料显示,蔚来仍然没有把电池起火的概率控制在能让消费者彻底放心的层面,也没有披露更多的测试数据信息,尝鲜的确要谨慎做出选择。

编者后记:电动汽车的安全问题实质上就是电池安全问题,它包括了热安全、电安全、机械安全、功能安全。其中任何一项失效,轻则影响电动汽车的功能,重则引起起火自燃。安全是电动汽车选购的第一要素,只有在车辆设计之初就充分的考虑到电池安全问题,才能在万一发生不测,比如严重碰撞或者极端恶劣的气候环境中,最大限度地阻止电池发生漏电或者燃烧,保护人的生命安全。

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值得选购的是那些在车辆设计之初就充分的进行了安全设计的车型,只要进行科学合理的设计,电动汽车可以和燃油汽车一样安全可靠、皮实耐用。

标签:电池  

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