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    为了不让电动车原地爆炸,他们把电池虐了千百遍

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    2021-6-28 21:22:09 86 0

    哈喽大家好!
    今天我们带来了非常硬核的技术科普。
    每到夏天,电动汽车起火燃烧的新闻,都让大家非常恐惧。

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    电动车为什么会起火燃烧? 电池安全如何能得到保障?今天我们就来好好聊聊。
    来猛戳下方视频吧
    ↓↓↓
    2019年,新能源汽车国家监管平台曾发布数据,分析起火原因,一共有三大类:
    1.电池自身安全
    2.浸水、零部件故障和使用问题
    3.碰撞问题

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    归结起来,核心就是由于电池自身问题或者外力刺激,使得电池系统热失控,导致起火。
    所以,针对这三类事故,厂家现在是如何预防的呢?
    这是我们刚买的一台纯电动车,一汽-大众 ID.4 CROZZ,以它为例,我们看看传统车企造的电动车,是如何对待电池安全的。

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    首先,想请大家猜一猜,开头提到的三类事故数量占比,谁是最多的呢?
    并不是最刺激的碰撞事故,而是电池自身问题。

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    如何避免电池自身事故?
    先来科普一下:
    电动汽车的电池,是由电芯、模组和电池包,逐级组成的。

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    像我们这台ID.4 CROZZ长续航版的电池包,就由12个模组和192个电芯组成

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    而所谓的电池自身问题,大部分情况并不是说电芯或模组,在没有任何征兆的情况下就会自燃。而通常是在充电中、充电后、或者行驶中由于电压、温度异常产生的问题。
    所以我想强调的,是电池包里的一个大家不太了解,但却非常重要的部分:BMS电池管理系统。

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    它相当于电池包的总管家,随时监控着电芯和模组的温度、电压、电量状态(SOC)、电池健康度(SOH)、各个传感器、液冷系统、低温加热系统、高压切断开关、碰撞监测、绝缘监测等等等等,并且和车辆的大脑ECU实时通信。
    很多人知道,电动车的电芯和模组通常会由电池供应商提供,但BMS,是每个电动车厂家的核心技术。

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    这么说吧,两台电动车,即便99%的零件都相同,但用了不同的BMS,它的续航表现、充电效率、车辆性能等等,都可以说是判若两车。
    而在安全维度,它更重要。比如电池过充了、电压或温度异常了,它却不报警不断电?那就相当尴尬了。
    大部分自燃的电动车,都是这里出了问题。
    所以,在一汽-大众的436项电池试验中,BMS测试是重中之重。
    BMS测试
    这是BMS测试设备,虽然从镜头上看,并不太直观,但电池包里的BMS,一直在经受着考验。
    这个环境仓中,会模拟不同温度,以及各种充放电工况等状态,考察各传感器的运行状况、并且设置各种故障触发条件,考察BMS是否能及时处理。

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    这个过程要通过多轮次的试验、优化、再试验、再优化,即便试验车上的软件版本,也要至少4次迭代,才能通过一汽-大众的标准,最终再应用于整车。
    电芯,模组测试
    Ok,说完BMS,再说电芯和模组。
    ID.4 CROZZ的电芯和模组,是由宁德时代提供的三元锂电池。

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    这里插一句,关于电动车到底是用三元锂电池更好,还是磷酸铁锂电池更好,是个非常值得讨论的话题,但篇幅所限,这次先不展开,想看的话,评论区留言,下次安排上~
    一汽-大众在拿到电芯和模组后,会在60℃的高温环境下,进行300天的老化试验,相当于在35℃环境下车辆存放10年。以此确保容量和内阻等性能参数满足设计要求,以及电池稳定性。

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    那在电池寿命测试方面呢,会对电池进行1600次充放电循环(国标:1000个充放电循环),相当于整车行驶超过30万公里,确保试验后容量衰减不超过20%。
    当然这里提到的,只是很小一部分试验。
    通过了对BMS和电芯、模组的各项试验,能很大程度避免由于电池自身问题,发生自燃的情况。
    如何避免浸水、零部件故障、 碰撞,造成的起火?
    接下来的两个起火原因,浸水、零部件故障以及碰撞,都是由于不同环境、或者外力导致的。
    主要考验的就是电池包在各种环境下的密封性、耐久度、以及抗冲击的能力。

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    ID.4 CROZZ的电池包,上壳体是密封蜡、密封圈、密封胶和防火涂层防护,下壳体是铝合金框架、高压铜排横纵梁、和铝合金冲压护甲,在封装、隔热、防护上,做了相应设计。

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    设计归设计,但该做的试验,还是不能少,我们挑几个有代表性的。
    电池包的艰辛历程
    机械测试
    主要是为了模拟车辆在行驶过程中遇到的振动颠簸、路面冲击、碰撞冲击和挤压等等情况下,电池包的状态。

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    比如这个多轴振动试验,看的就是电池包的耐久强度。
    把电池包,放在一个能模拟不同温度和湿度的环境仓里,进行180小时不间断3轴6自由度同时振动(国标:42小时、3轴依次振动),相当于30万公里的行驶里程。同时,在这个振动过程中,还需要进行反复充放电。

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    试验过后,需要确保电池包内部零部件无损坏,具备完整的电气功能、而且外部密封性不受影响、机械部分无裂纹,变形和破损等等。
    温度交变
    我叫它冰火两重天。
    将电池包放置在-40℃低温环境中冷却,等电池包下壳体达到-30℃后,保持15分钟 。

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    之后在30秒内,迅速转移至70℃的高温环境中,实现剧烈温度冲击当下壳体温度达到60℃后,再保持15分钟。
    电池包要经历40个这样的循环后,依旧保持电气、密封等功能正常,才能通过测试。

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    防水测试
    很多消费者担心,电池包都是在底盘位置,经过涉水路段,会不会进水漏电呢?
    首先是IPX7级的浸水试验:在装有特定试剂的水池中,将电池包固定在水深1m的位置浸入30分钟。

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    接下来,是IPX6K的防水测试,模拟喷溅水的工况。水枪的水压设置为1000Kpa,相当于每平方厘米10公斤的压力,并且对电池包6个面进行不低于3分钟的持续水压冲击。

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    试验结束后,让我们看看它有没有进水吧?
    哦对,还别急,环境试验还没完。
    盐雾测试
    当汽车长期在海边行驶,或者冬天在含有融雪剂的路面行驶时,环境的盐浓度很高,如果盐水腐蚀电池包,渗入电池会引起短路和漏电的情况。
    盐雾测试,就是将电池包放置在高温,且持续喷盐的环境中,考验防腐蚀性能。这个测试周期,国标要求是24小时,在这里,测试时间是:720小时。

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    这是实验台上的金属支架,在经过了2个试验周期后,已经被严重腐蚀了,可想而知,对于电池包的考验。

    防尘测试
    这个防尘箱内,一会儿将会产生每立方米2公斤的粉尘密度,粉尘直径介于0-80微米,模拟汽车遭遇扬尘、沙尘暴等天气的极端情况。
    来,我们看一下,是这样的状态。

    拆解验证
    在经过上述各种测试后,工程师会把电池包拆解,检查内部会不会有渗水、腐蚀、粉尘、损坏等等出现问题。
    还记得那个浸水试验中的特定试剂吗,其实是显影液。在拆开电池包后,用紫外线灯光照射,发现显影剂都出现在边缘缝隙处,而在内部,并没有任何迹象。就说明,电池包内是没有渗水的。

    总结
    好了,相信看到这里,大家对于电动车的电池安全,都有了一些新的认识。当然,没有任何一家车企,能做到100%杜绝车辆起火,即便燃油车,也不可能。
    最新的国标中要求,一旦电动车发生热失控,要做到5分钟内不起火不爆炸,ID.4 CROZZ把这个时间延长到了10分钟以上,为乘客逃生留出尽量多的时间。
    在电动车时代,很多人认为一汽-大众这样的传统车企,似乎没有新势力那么吸引眼球。但对于看不见摸不着的安全维度上,他们确实是非常重视的。

    接下来,对于我们买的这台ID.4 CROZZ,也会做更多更深度的体验和分享,对这台车感兴趣的小伙伴,记得持续关注汽车洋葱圈哦~
    *以上内容转载自汽车洋葱圈,大大评车对内容或做细微删改,不代表本网站赞同其观点和对其真实性负责。

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