雨季將至 電池安全又被重提
發布時間:2020-05-26 10:03:00

全國雨季將至,本周南北方齊發暴雨,甚至在廣東多地區出現了積水情況。好了,那個老生常淡的問題又被大家拿出來討論:在積水路面行駛,我們的車到底怕不怕?而隨著新能源汽車越來越多,你車上的那塊電池加劇了大家對于安全的重視,尤其是在積水路面行駛,或者車輛停放于積水中時,“電”這個字,讓很多人心生畏懼。


新能源汽車和傳統燃油車在“遇水”問題上,大家出現了不同的理解。在過去,水的安全隱患基本都是在“物理層面”,威脅最大的無外乎排氣系統、發動機以及車輛的密封性等等,所以,在傳統汽車的安全教育中,涉水高度是最被大家重視的一個數據。但到了新能源汽車上,“問題上升了一個臺階,在很多人的心中,因為電池的存在可能就不僅僅是”遇水趴窩”那么簡單了,甚至就此出現了很多危言聳聽的傳言。


關于防水,新能源汽車的安全可以分為三個部分,單體電池、管理系統防護以及電池包。現在很多人都知道,新能源汽車內的電池組是由一個個單體的電池排列組成,最后串聯到一起。水,如果進入到了車內,首先電池包外部的密封防護是第一步,其次是電池串聯之間的系統管理保護,而最內部則是每一顆電池自身的防水能力。


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  第一道防護 單體電芯防水等級  


目前,在很多產品防護安全級別中,擁有一個明確的指標:IP防護等級。其中我們最耳熟能詳的是符合IP67標準,因為這個標準同樣應用在手機、手表和其他移動設備上。這套標準將以衡量產品的防護灰塵吸入和防護短暫浸泡能力為目的,目前在該套體系下部分工業產品的最高等級為“IP68”,主要出現在軍工級和商用級的產品上。而多數民用級產品達到“IP67”已經算是最高標準了,而目前車輛上的一顆顆電池,都至少達到了IP67的標準級。


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在國家質檢總局發布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》中,明確指出了關于新能源汽車單體動力電池和模組的安全指標及試驗方法。在該試驗方法中,因為含鹽海水更易對產品造成腐蝕,所以電芯產品還要具備在滿電狀態下,浸入含3.5%的NaCL(氯化鈉,模擬海水)溶液2小時,要求電池無起火和爆炸等現象。


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除了嚴格的防水測試之外,新能源汽車所采用的電芯產品還要經過其它的“裸測”,例如穿刺、擠壓、火燒等暴力測試流程,確保不依賴任何防護措施的基礎上,電芯本身也要具備強大的抗壓能力。所以,用戶擔心的防水問題只是電芯檢測的環節之一,其它我們可能未考慮到的“危險隱患”,在目前的標準中都已經有了針對性的管理標準。


  第二道防護 電池控制系統  


無論是對于防水還是防火,都是因為外力而造成的單體電芯受損,那么如果出現了不可抗的外力施壓,單體電芯會出現因壓力而造成的“脹氣鼓包”,所以控制電池包內部最重要的安全手段就是:泄壓泄氣以及控制溫度。


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泄壓、排氣以及恒溫,這些責任由電池包內部的物理布局以及檢測控制系統(BMS)來負責,這也是為何各類品牌都在強調著自家電池控制系統的獨到之處時,反饋到的實際表現上都是“安全,安全,安全”。


但我們必須還要知道的是,內部的電池布局也是重要的安全手段,就像燃油車中,汽油的安全是由油箱的防護結構來捍衛的??刂葡到y來監控每一個電芯的實時狀況,但當真有“危險”發生時,電池包內的物理結構為其提供了“逃生空間”。電池包內部的布局、排列,會塑造結構上的安全基礎,可以為電池打造更好的散熱排氣環境。


  第三道防護:電池包整體密封防護  


大家都知道,燃油車涉水“趴窩”現象主要因為進氣與排氣系統,所以車輛在出廠時有明確的涉水高度說明。但新能源汽車因為不需要排氣,在車企對電池組進行了額外硬件保護之后,涉水能力相對同級別燃油車來講也會更好一些。目前部分新能源車型可以達到70cm的實際涉水高度,但在我們上述提到的IPX7標準中,新能源汽車的涉水能力最大上限甚至可以接近1米的高度。


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所以為了車輛在行駛中也能夠確保電池組的安全,車企會為電池組提供保護框架,也稱電池模組框架。當前多數新能源汽車電池組被布置在底盤上,在行駛中更容易與水接觸,所以保護框架會針對電池組高壓部分進行特殊絕緣保護,保護包括涉水、碰撞等外力可能對電池組造成的安全影響。而且保護框架還能實現一舉兩得的作用,在保護了電池組的同時,也能夠強化整個車體的安全,尤其是側面撞擊帶來的車體變形危險,實現從結構層面對整車進行安全保護。


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目前新能源汽車也擁有整車的涉水測試標準。例如上海市對于純電動汽車的準入政策中有一條強制性的DB31T634-2012標準,該標準將模擬車輛行駛中的涉水環境,要求純電動汽要在15厘米的水深中,以大于等于30km/h的速度行駛,涉水總時間10分鐘。然后在30厘米的水深中,以大于等于5km/h的速度進行前進、后退行駛,涉水總時間10分鐘。通過這項測試,也能夠進一步確保新能源汽車具備足夠安全的行駛涉水能力。


  電池包的安全還在不斷加強  


夏季,除了防水,電池自燃問題也是目前民眾非常關心的。但正如前文中所說到,當受到不可抗力的外力影響時,熱失控是電池最大的安全隱患,因為目前從行業到車企都將“針刺試驗”視作是電池安全性的最高保障。


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此前,比亞迪就最新的“刀片電池”曾做過公開的針刺實驗,結果顯示,三元鋰電池在測試過程中發生劇烈燃燒,表面溫度超過500攝氏度;磷酸鐵鋰電池無明火、有煙,表面溫度200-400攝氏度;而最新的比亞迪刀片電池無明火、無煙,表面溫度在30-60攝氏度。最終,比亞迪以此來判定刀片電池的安全性要高于傳統三元鋰電池磷酸鐵鋰電池。


但本周,寧德時代“針刺試驗”發表了觀點,其品牌內部人士表示:動力電池的安全性主要表現在系統熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全,而不止是電芯的安全?,F實狀況下,電芯被針刺的情況不會發生,電池包底部“鈍刺”和擠壓才是更符合真實場景的測試方式。


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觀點認為,磷酸鐵鋰電池更容易通過針刺不是因為技術先進,而是因為材料本身熱穩定性好;而三元鋰電池能量密度高,對于針刺確實存在挑戰,但也并非無法完成。也就是說,通過針刺測試的電池不一定安全,而不做針刺測試也不等于電池就不安全。


點評:電池安全問題在過去幾年通過政策法規的引導,以及車企、電池企業的不斷技術優化,如今在多維度都有了更高的防護等級。夏季到來,新能源汽車的安全問題一定備受關注,大家很容易把各類“車輛故障”以及“起火”等事件本能的和電池安全聯系在一起,這背后有我們對于技術知識的盲區,但同時也說明了目前汽車品牌對于產品的安全強化仍然不可懈怠。也許,如果有一天有品牌可以承諾“電池0隱患”時,也將是民眾信任新能源汽車安全的一個臺階。


稿件來源: 汽車之家
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