好惨一电动车 所以车企为防电池着火 都做了哪些努力

2019年4月28日10:14:19 发表评论 18 浏览

  如果让小编用一个字描述今年4月,那么小编想用“火”这个字概括4月发生的许多事情。从国内四川省凉山和沈阳棋盘山的大火到法国巴黎圣母院,一直牵动着所有人的心。而西安奔驰女车主维权和多起电动车起火事件,使人们意识到许多习以为常的事情,或许没有想象中的那么简单。

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  近日特斯拉自燃事件当事人在网络平台发布消息称,着火车辆经拆解后发现,16个电池模组中靠近车头方向的4个模组已经烧毁,其他12个模组并未受到波及。事件发生后,特斯拉也在第一时间派出团队赶往现场,积极联络相关部门并配合核实情况。并且决定在权威部门依法调查并得出结论前,特斯拉决定对受到影响的车辆提供一次免费的汽车美洁服务和免费的车辆检测服务。

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图片来自特斯拉自燃事件当事人

  特斯拉对于该事件的处理方式无疑是高效且正面的,但电动车失火一事,无论车企还是用户都不希望再次发生,那么车企如何防止电动车出现起火问题呢?如何做到防患于未然呢?这一切还要从电池开始说起。

  中学课本就提到过,锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的,当锂金属或锂合金作为电池负极材料时,锂电池具有能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低、重量轻等特点,锂电池也成为目前电子设备以及电动汽车理想的动力源。但世上没有完美无缺的人也没有完美无缺的产品,锂电池还存在安全性差,当发生外部短路、内部短路、及过充三种情况时,会发生爆炸的危险,因此只有控制好锂电池的这些问题,才能遏制绝大多数事故的发生。

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图片来自特斯拉

  目前市面上采用锂电池的电动车大多采用三元锂离子电池、磷酸铁锂电池和锰酸锂电池,车企会对动力电池包,进行挤压、震动、内部加压、喷水、火烧、腐蚀、浸泡等多种极端工况进行实验验证,确保装车之后在使用过程中动力电池在安全方面做到万无一失。

  当然,我们可以用手机使用的电池类比为电动车上使用的电池,也可以认为电车的动力电池,就是由成百上千个单体电芯(Cell)进行安装放置并且协力运作的电池组。当手机充电的时,手机厂商除了提升充电速度外,还会降低充电时产生的热量,放电时也要通过散热缓解电池的发热问题,电动车在运行过程中也同样如此。

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图片来自特斯拉

  以Model S为例,特斯拉Model S电池组采用松下18650锂电池,每组电池组由444节锂电池组成,每74节并联形成,并由16组电池组串联成Model S的电池组。特斯拉还为其设置了复杂的电池管理系统,并为电池PACK(指包装、封装和装配的组合电池)配备了高效的热管理系统。

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特斯拉自燃视频

  其中热管理使用四通转换阀实现了冷却系统的串并联切换。当电池处于低温状态需要加热时,电机冷却回路与电池冷却回路串联,使用电机为电池加热;当电池处于高温时,电机冷却回路与电池冷却回路并联,两套冷却系统独立运作。在Model S电池PACK上共有三组接口,分别为低压接口、高压接口和冷却接口,均采用快插式方案,方便日后电池的维修与更换。并在顶部设计了防水透气阀,气体分子能够通过该阀门通过,而液体、灰尘无法通过,从而避免水蒸气在PACK中凝结,实现防水透气的目的。

  Model S下托盘采用铝合金材质作为主要承载骨架,绝缘垫通过胶紧紧地黏在PACK上,PACK两侧还布置大量的防爆阀,内部高压器件通过绝缘板相互隔开。这样复杂的工艺尽可能的将起火因素扼杀在摇篮里。

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比亚迪动力电池

  除特斯拉外,比亚迪对于电池也有专属于自己的设计和思考,小编曾就电池问题与比亚迪相关工程师进行过沟通。目前比亚迪EV车型全面换装了高能效三元锂电池组,采用硬壳方形电池,PACK采用双层底板设计并采用扁平化、单层模组设计思路,使电池拥有更好的电池温度均一性和更高的抗震性。比亚迪e平台还采用模组分腔设计,配合电池温控系统,使得汽车在一定程度上不受气候、地域的影响。

  除此之外,比亚迪电池包配备包体系统四级七重保护,在可靠连接、高压防护、碰撞、过充、外部短路、内部短路、热失控等方面做到有效的防护,其中CID(cell)过充保护装置能够实现在极端条件下,当电池内部压力的增加,通过抬高翻转装置,与金属片分离来断开回路。同时比亚迪动力电池包出厂时,都会经历包括单体电芯安全性测试、电池模组安全性测试、以及电池包整体安全性测试在内的全方位安全性测试。

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  除电池包本身外,BMS(电池管理系统)也在其中起到了关键性的作用。BMS是电池与用户之间的纽带,主要为能够提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和过度放电,多用于电动汽车、电瓶车、机器人、无人机等领域。

  BMS在车辆使用过程中负责采集数据、输出命令、热管理系统执行命令,BMS如果采样精度不高,容易造成过充、过放、过温、过流等问题,会使电池寿命大幅减少。而电池系统遵循木桶原理,当一个电芯的充电上限降低,或者放电下限上升,都会影响整个电池组的储电能力。所以决定电池性能和寿命的,不是由最强的电芯而是最弱的电芯。

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  对此,比亚迪选择通过云数据及机器学习和状态及参数估计算法对电池状态实现实时预估当前温度下可用容量;实时预估内阻信息;充电预估老化容量和云端大数据算法及参数更新。对电池安全保护做到过压保护、过流保护、过温保护和欠压保护。还能针对针对不同需求的多种均衡对齐算法,充分发挥电池包最大性能;针对不同需求及电池包采用多种热管理方式(风冷、液冷)。

结语:

  对于车企来说,安全是一道不可逾越的红线,但在设计的过程中,往往是一个妥协和取舍的过程。如何在保障安全的前提下,做到尽善尽美,而电动车的安全问题,更要从电芯、PACK、系统、功能安全等方面进行全方位的考量,才能杜绝起火事件的再次发生。

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