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雨季将至 电池安全又被重提

2021-03-08 ryder

全国雨季将至,本周南北方齐发暴雨,甚至在广东多地区出现了积水情况。好了,那个老生常淡的问题又被大家拿出来讨论:在积水路面行驶,我们的车究竟怕不怕?而随着新能源汽车越来越多,你车上的那块电池加剧了大家有关安全的重视,尤其是在积水路面行驶,或者车辆停放于积水中时,“电”这个字,让很多人心生畏惧。


新能源汽车和传统燃油车在“遇水”问题上,大家出现了不同的理解。在过去,水的安全隐患基本都是在“物理层面”,威胁最大的无外乎排气系统、发动机以及车辆的密封性等等,所以,在传统汽车的安全教育中,涉水高度是最被大家重视的一个数据。但到了新能源汽车上,“问题上升了一个台阶,在很多人的心中,因为电池的存在可能就不仅仅是”遇水趴窝”那么简单了,甚至就此出现了很多危言耸听的传言。


有关防水,新能源汽车的安全可以分为三个部分,单体电池、管理系统防护以及电池组。今朝很多人都知道,新能源汽车内的电池包是由一个个单体的电池排列组成,最后串联到一起。水,倘若进入到了车内,首先电池组外部的密封防护是第一步,其次是电池串联之间的系统管理保护,而最内部则是每一颗电池自身的防水能力。


第一道防护单体电芯防水等级


目前,在很多产品防护安全级别中,拥有一个明确的指标:IP防护等级。其中我们最耳熟能详的是符合IP67标准,因为这个标准同样使用在手机、手表和其他移动设备上。这套标准将以掂量产品的防护灰尘吸入和防护短暂浸泡能力为目的,目前在该套体系下部分工业产品的最高等级为“IP68”,紧要出今朝军工级和商用级的产品上。而多数民用级产品达到“IP67”已经算是最高标准了,而目前车辆上的一颗颗电池,都至少达到了IP67的标准级。


在国家质检总局公布的《电动车用动力蓄电池安全要求及实验办法》中,明确指出了有关新能源汽车单体动力锂电池和模组的安全指标及实验办法。在该实验办法中,因为含盐海水更易对产品造成腐蚀,所以电芯产品还要具备在满电状态下,浸入含3.5%的NaCL(氯化钠,模拟海水)溶液2小时,要求电池无起火和爆炸等现象。


除了严格的防水探测之外,新能源汽车所采用的电芯产品还要经过其它的“裸测”,例如穿刺、挤压、火烧等暴力探测流程,确保不依靠任何防护措施的基础上,电芯本身也要具备强大的抗压能力。所以,用户担心的防水问题只是电芯测试的环节之一,其它我们可能未考虑到的“危险隐患”,在目前的标准中都已经有了针对性的管理标准。


第二道防护电池控制系统


无论是有关防水还是防火,都是因为外力而造成的单体电芯受损,那么倘若出现了不可抗的外力施压,单体电芯会出现因压力而造成的“胀气鼓包”,所以控制电池组内部最紧要的安全手段就是:泄压泄气以及控制温度。


泄压、排气以及恒温,这些责任由电池组内部的物理布局以及测试控制系统(BMS)来负责,这也是为甚么各类品牌都在强调着自家电池控制系统的独到之处时,反馈到的实际表现上都是“安全,安全,安全”。


但我们非得还要知道的是,内部的电池布局也是紧要的安全手段,就像燃油车中,汽油的安全是由油箱的防护结构来捍卫的。控制系统来监控每一个电芯的实时状况,但当真有“危险”发生时,电池组内的物理结构为其供应了“逃生空间”。电池组内部的布局、排列,会塑造结构上的安全基础,可以为电池打造更好的散热排气环境。


第三道防护:电池组整体密封防护


大家都知道,燃油车涉水“趴窝”现象紧要因为进气与排气系统,所以车辆在出厂时有明确的涉水高度说明。但新能源汽车因为不要排气,在车企对电池包进行了额外硬件保护之后,涉水能力相对同级别燃油车来讲也会更好一些。目前部分新能源车型可以达到70cm的实际涉水高度,但在我们上述提到的IPX7标准中,新能源汽车的涉水能力最大上限甚至可以接近1米的高度。


所以为了车辆在行驶中也能够确保电池包的安全,车企会为电池包供应保护框架,也称电池模组框架。当前多数新能源汽车电池包被布置在底盘上,在行驶中更容易与水接触,所以保护框架会针对电池包高压部分进行特殊绝缘保护,保护包括涉水、碰撞等外力可能对电池包造成的安全影响。而且保护框架还能实现一举两得的用途,在保护了电池包的同时,也能够强化整个车体的安全,尤其是侧面撞击带来的车体变形危险,实现从结构层面对整车进行安全保护。


目前新能源汽车也拥有整车的涉水探测标准。例如上海市有关纯电动车的准入政策中有一条强制性的DB31T634-2012标准,该标准将模拟车辆行驶中的涉水环境,要求纯电动汽要在15厘米的水深中,以大于等于30km/h的速度行驶,涉水总时间10分钟。然后在30厘米的水深中,以大于等于5km/h的速度进行前进、后退行驶,涉水总时间10分钟。通过这项探测,也能够进一步确保新能源汽车具备足够安全的行驶涉水能力。


电池组的安全还在不断增强


夏季,除了防水,电池自燃问题也是目前民众非常关心的。但正如前文中所说到,当受到不可抗力的外力影响时,热失控是电池最大的安全隐患,因为目前从行业到车企都将“针刺实验”视作是电池安全性的最高保障。


此前,比亚迪就最新的“刀片电池”曾做过公开的针刺试验,结果显示,三元锂电池在探测过程中发生剧烈燃烧,表面温度超过500摄氏度;磷酸铁锂电池无明火、有烟,表面温度200-400摄氏度;而最新的比亚迪刀片电池无明火、无烟,表面温度在30-60摄氏度。最终,比亚迪以此来判定刀片电池的安全性要高于传统三元锂电池和磷酸铁锂电池


但本周,宁德时代“针刺实验”发表了观点,其品牌内部人士表示:动力锂电池的安全性紧要表今朝系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯的安全。实际状况下,电芯被针刺的情况不会发生,电池组底部“钝刺”和挤压才是更符合真切场景的探测方式。


磷酸铁锂电池更容易通过针刺不是因为技术先进,而是因为材料本身热稳定性好;而三元锂电池能量密度高,有关针刺实在存在挑战,但也并非无法完成。也就是说,通过针刺探测的电池不一定安全,而不做针刺探测也不等于电池就不安全。


点评:电池安全问题在过去几年通过政策法规的引导,以及车企、电池公司的不断技术优化,如今在多维度都有了更高的防护等级。夏季到来,新能源汽车的安全问题一定备受关注,大家很容易把各类“车辆故障”以及“起火”等事件本能的和电池安全联系在一起,这背后有我们有关技术知识的盲区,但同时也说明了目前汽车品牌有关产品的安全强化依然不可懈怠。也许,倘若有一天有品牌可以承诺“电池0隐患”时,也将是民众信任新能源汽车安全的一个台阶。

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