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雨季将至 新能源汽车电池安全问题又被重提

北极星储能网  来源:汽车之家  作者:姚嘉  2020/5/25 10:14:56  我要投稿  

北极星储能网讯: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。而随着新能源汽车越来越多,人们对动力电池的安全问题越发重视,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,因为动力电池的存在可能就不仅仅是”遇水趴窝”那么简单了。

关于防水,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包。现在很多人都知道,新能源汽车内的电池组是由一个个单体的电池排列组成,最后串联到一起。水,如果进入到了车内,首先电池包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,因为这个标准同样应用在手机、手表和其他移动设备上。这套标准将以衡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”,主要出现在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。

在国家质检总局发布的《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中,明确指出了关于新能源汽车单体动力电池和模组的安全指标及试验方法。在该试验方法中,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。

除了严格的防水测试之外,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、火烧等暴力测试流程,确保不依赖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检测的环节之一,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

无论是对于防水还是防火,都是因为外力而造成的单体电芯受损,那么如果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”,所以控制电池包内部最重要的安全手段就是:泄压泄气以及控制温度。

泄压、排气以及恒温,这些责任由电池包内部的物理布局以及检测控制系统(BMS)来负责,这也是为何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”。我们在去年《寻电之路》栏目中,重点对于新能源汽车电池内部结构进行了讲解。点击回顾:

但我们必须还要知道的是,内部的电池布局也是重要的安全手段,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,电池包内的物理结构为其提供了“逃生空间”。电池包内部的布局、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:电池包整体密封防护

大家都知道,燃油车涉水“趴窝”现象主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需要排气,在车企对电池组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组的安全,车企会为电池组提供保护框架,也称电池模组框架。当前多数新能源汽车电池组被布置在底盘上,在行驶中更容易与水接触,所以保护框架会针对电池组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组造成的安全影响。而且保护框架还能实现一举两得的作用,在保护了电池组的同时,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测试标准。例如上海市对于纯电动汽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。通过这项测试,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。

电池包的安全还在不断加强

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“针刺试验”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”曾做过公开的针刺实验,结果显示,三元锂电池在测试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“针刺试验”发表了观点,其品牌内部人士表示:动力电池的安全性主要表现在系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯的安全。现实状况下,电芯被针刺的情况不会发生,电池包底部“钝刺”和挤压才是更符合真实场景的测试方式。

观点认为,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,对于针刺确实存在挑战,但也并非无法完成。也就是说,通过针刺测试的电池不一定安全,而不做针刺测试也不等于电池就不安全。


原标题:雨季将至 电池安全又被重提

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