安全零焦虑,起底岚图电池安全技术

· Sep 22, 2021
在当下,新能源技术正在火如荼的发展,消费者对于购买电动车也不再是一种『尝鲜』的行为,伴随着消费市场的成熟,电动车安全性能就成了热点话题,这既是消费者购买新能源车的障碍,也是行业要攻坚的技术壁障。电池作为电动汽车的「心脏」,安全系数也成了购车时重要的考量之一。
我们可以将新能源汽车电池拆分为单个电芯、PACK(电池整包)、BMS(电池管理系统)三个方面。做个形象的比喻,电芯就像老师手中的整根粉笔,未拆封的粉笔盒就是电池模组,许多块电池模组再加上各类结构件打包起来统称 PACK;在向教室运输途中,检测各根粉笔是否会发生「意外折断」的监测系统就是 BMS。基本逻辑说清后,来看看作为「国家队」岚图是如何从这三方面解决电池安全系统的。
 岚图汽车电池安全技术发布会
主流新能源汽车电池主要有两种,磷酸铁锂和三元锂。相比于磷酸铁锂,三元锂电池具备能量密度高、低温性能好的特点;但缺点也是明显的,由于自身稳定性较差,受到撞击和高温时起火点较低,再加上封闭的电芯中含有氧化剂、还原剂等等,在特殊的条件下,单个电芯不需要外界的「助力」就可以自燃,电芯起火后再来一道「火烧连营」最终导致整个电池系统失控,这就是常常听到的锂电池热失控、热扩散。
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因此,三元锂电池若想在高性能和高安全上达到平衡,安全防护是核心。岚图以「 三维隔热墙 」作为被动安全系列技术, 对每个电芯都进行全方位三维立体包裹,在电芯与电芯之间,形成高效的隔热阻燃绝缘防护层。相当于每个电芯量身定制了「安全仓」,就算某个电芯出现「暴躁」情况,也只能老实呆在自己的「单间」内。
同样的,电池作为动力系统也分为增程式和纯电两种形式。那么在采用高质量的三元锂电芯的前提下, 岚图发布了「琥珀」和「云母」自研电池系统技术, 为双动力路线找到了解决方案 其中「琥珀」电池系统技术应用于岚图 FREE 纯电版,「云母」 电池系统技术则应用于岚图 FREE 增程版;
它们的区别在于「三维隔热墙」的材料以及结构
  • 「琥珀」 :在电池包内填充特殊的有机硅复合材料,这种材料的特点是结合有机硅聚合物+低密度隔热材料+阻燃剂,形成高效的隔热阻燃绝缘层。
  • 「云母」 :在电池包内加入层状 Al-Si 云母和气凝胶,且电芯和云母、气凝胶会像云母石一样层叠堆积。
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保护好单个电芯还是不够的,除了内部失控,锂离子电池的 另外一项安全风险来源于 PACK 的物理结构受损 ,例如碰撞、挤压、浸水等等。为了防止物理结构受损, 岚图准备了五层安全防护——定制化开发车身防护、高强框架、压力传递、形变吸能和电芯双保险;
当碰撞来临时,高强度热成型车身框架和门槛结构来吸收作用力,让电池包免受外力的冲击;外部的作用力突破车身结构后,PACK 的高强度铝合金框架与内部的多条加强筋相互配合还可以有效分解碰撞压力,让电池包抵御高达 20 吨力的挤压而不发生安全事件,相当于一辆轻型坦克的重量,这是第二层到第三层防护;在第四层防护上,是对电池包预设了超过 30mm 的形变空间,用于吸收碰撞时末端的挤压冲击,保护内部电芯免受损伤;假使真的发生极为强烈的撞击,前四道都安全防护都被突破了,电芯双保险也能立即启动保护作用,切断电池内短路回路,释放额外气压,最终确保电池不起火、不爆炸。
岚图汽车新能源技术总监黄敏博士在会上介绍岚图电池包的安全防护技术
文字终究不如视觉更有表达力,分享会的当天,岚图也将媒体带到天津中国汽车研究中心实验室,对 电池挤压、模拟高速碰撞、和高温淋水 三项挑战进行测试。
媒体观看岚图电池包测试
挤压测试挑战:以半径达 75mm 的刚性半圆柱体,以 200 kN 的力挤压,保持 10 分钟,观察 1 小时。
试验结果:电池包不起火、不爆炸。
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模拟碰撞测试挑战:加速度 50g/60ms 与碰撞机相撞,然后观察两小时。
试验结果:电池包无泄漏、外壳无破裂、电池包无起火或爆炸现象;绝缘电阻不小于 100Ω/V。
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 高温淋水测试:75-85℃、10MPa(国标强检无)的高温高压水流冲击电池包接插件及各个密封面,时间 3 分钟,拆开电池包检查。
试验结果:电池系统未进水,电池包无起火、无爆炸。
岚图电池安全系统顺利地通过了实验挑战,但这三项挑战仅是岚图总体严苛安全检测的一小部分。
总体上来说,车身结构、到电池包、到电芯都做到了全方位防护,但从另一方面看,五年以后汽车老化或受磨损的电池包,还能否后像刚出厂这样「年富力强」呢?这又是需要时间验证的一个问题。
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说完了被动安全,再来看看岚图主动安全 BMS(车端电池管理系统)做的努力。
虽说电芯有穿着「铁布衫」,但真正的「芯锂健康」还需 BMS 来监测,例如电池荷电状态、寿命状态、功率状态等。目前车端 BMS 功能越来越完善,技术也越来越先进,但毕竟是「单机版」,只限于单车本身的数据,岚图为此开发了专属远程动力电池数据分析及管理技术——岚图云 BMS。
相较于传统车端 BMS 的 3-5 天短期电池安全分析与执行,岚图云端 BMS 更偏向于电池安全长期的规划与预测,可以同时在线服务百万级台车,并做到对 95%的请求 1 秒内响应,可对 PB 级别 (1PB=1024TB) 数据进行分析和永久存储。提前 2 小时对冒烟、起火、爆炸等关键故障预测;对电池内短路、欠压等故障,能做到提前一周预警。
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写在最后
电池安全才是「真安全」,虽然岚图不生产电芯,但在电池系统主动和被动安全防护上做到了全副武装 新国标 GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》规定电芯单体热失控后,整个电池包不起火、不爆炸的安全时间为 5 分钟;为了实现并超越国标,岚图要求电芯在「三维隔热墙」的作用下更能做到 30 分钟乃至静置 50 天「不起火、不爆炸」。
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能达到「GB」已经是优等生的等级,作为用户型科技企业,岚图在”GB” 基础之上不断攻关提高自己的标准,展示了以用户安全至上的价值观。最后,借用岚图汽车卢放博士的话作为结尾: 安全,始终是岚图造车的第一准则,我们不会以任何成本为理由来对安全作出妥协。
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