撰文|Sage
随着新能源汽车市场日渐成熟,无论是汽车制造商还是汽车消费者,所关注的不再是单纯地比拼车型配置丰富程度、车内空间大小如此简单。
尤其对于纯电车型来说,动力电池的安全性应该是用户考量一台车的首要标准。
然后,近年来频繁发生的电动汽车自燃事故,让电动车的电池安全问题成为了公众的关注焦点。2015年12月,江苏如皋市一辆小型电动汽车行驶途中突然起火,车内1名8岁男童遇难;2017年5月,北京蟹岛度假村停车场发生电动客车连环起火爆炸事件,烧毁电动客车89辆,损失近亿元;2019年4月21日,上海某地下车库一辆全球知名品牌电动汽车在停车状态下发生自燃……
电池安全问题,已经超越了续航里程等焦虑,成为消费者最为关切的首要问题,牵系着一家人的出行安全,电池安全问题如果解决不好,不仅将影响一个电动品牌的生死存亡,也将阻碍整个行业的向前发展。
工业和信息化部装备工业一司司长罗俊杰曾经发出警告:“安全是新能源汽车产业发展的重中之重,安全问题有可能对产业来之不易的良好发展势头带来毁灭性的打击。”
就在近日,岚图汽车就电动汽车电池安全问题的解决做出了积极表率。中国汽车技术研究中心有限公司根据2021年1月1日起开始实施的新国标GB 38031-2020 《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,对岚图FREE纯电版搭载的三元锂电池进行检测,经检验,该电池在热失控触发并发出热事件报警信号后,无冒烟、无起火、无爆炸现象发生。
岚图FREE纯电版的动力电池是如何做到“三无”安全的?为何能有如此优异表现呢?
首创“三维隔热墙”
攻克三元锂不冒烟安全挑战
当全球汽车行业整体增长放缓之际,我国的电动车销量连续多年稳居世界第一,电动车的逆市上扬,成为了难得一见的亮点,这里面既有产业转型的需要、政策支持的促进、也有科技的大力推动,如今的电动车更像是集聚着各种高科技元素的智能产品组合,每个产品的性能与安全性均至关重要,牵一发而动全身。
动力锂电池以能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低和对环境无污染等优点,被广泛应用于电动汽车,如今电动车动力电池主要分为两类:磷酸铁锂和三元锂两种电池。
其中,磷酸铁锂电池有着较高的安全性和较长的循环寿命,在大功率放电过程中或是高温环境,磷酸铁锂电池的表现也非常稳定,因此磷酸铁锂电池在稳定性方面的表现非常突出。
不过磷酸铁锂也有两个不容忽视的缺点:第一是能量密度相对较低、重量大体积大;第二是对温度相对敏感,低温环境下,带电量会明显下降。
与磷酸铁锂相反的是,三元锂电池具备能量密度高、低温性能好的特点,但相较于磷酸铁锂电池有着更高的安全防护及热管理要求。因此三元锂电池若想在高性能和高安全上达到平衡,对于冷却系统以及整个电池包的热管理系统需要投入更高的成本开发和设计,挑战更大
动力锂电池发生火灾的主要原因是电池的化学能释放,最终表现形式为热失控和热失控扩展引起的燃烧或爆炸。
所以对于采用了三元锂电池的岚图FREE,在进行热失控测试时能够确保动力电池不起火、不爆炸、不冒烟的“首要功臣”则是岚图首创的三维隔热墙技术。
而且试验后的电池包被静置观察,50天后仍维持“不冒烟、不起火、不爆炸”状态。从电芯化学体系及结构、电池包结构、热防护、安全预警等方面考量,确保动力电池全生命周期的安全性能。
首先,从最小的单元做起,杜绝安全隐患的发生。岚图FREE电池包的电芯采用小单元+防爆阀硬壳设计,电芯间引入先进的超强隔热技术,布置隔热阻燃防护层,当某个电芯单体发生热失控时,“三维隔热墙”可以确保其释放的能量最小化,避免波及到周围其他电芯,进而防止电池包系统发生热失控。在电芯顶部,还额外布置有耐超过1000℃高温的隔热阻燃层,对乘员舱安全严加防护。
要实现这一目标并不容易,岚图需要攻克三维隔热层间隙填充不充分、填充气泡等工艺难题,采用独特的模块开孔方案,最终在几千颗电芯间达到均匀填充。
据悉岚图在整个热扩展性能的研发周期长达一年,尝试国内外十余种先进的隔热阻燃材料,才做到这一点。
从“三维隔热墙”的整体设计上,我们不难看出现在三元锂电池在安全防护上的主要研发方向是对热扩散的强力阻断,只有做到了这一点,才能实现电池在热失控触发并发出热事件报警信号后,无冒烟、无起火、无爆炸现象发生。
当然,你可能会问,这种隔热阻燃防护层是不是越多越好?
其实不然,隔热阻燃防护层还需要考虑电池散热问题。
在这方面,岚图FREE运用的小体积电芯就体现出了先天的散热优势,同时每个电芯的底部都与高效液冷系统接触,以保持电池包拥有稳定的散热能力。
这次岚图做热扩散试验,是通过内部加热的方式而没有选择“针刺试验”,主要基于以下几点考虑:岚图FREE采用的是小圆柱电芯,如果整个电池包层面做针刺的话,大概率来讲是毫发无损,因为很难用一颗针连续将底护板、电池箱体、小圆柱壳体三层金属防护层刺穿,为了做针刺而去针刺,意义不是很大。
岚图采取电池包内部加热的方法,把一颗电芯以及周边的电芯温度加热到300°C,人为去触发热失控,再看整个电池包反应的情况,相对针刺而言,在热扩散试验里面,这种工况其实更为苛刻,更容易导致一些快速的热蔓延等。
另外,要说明的一点是,三维隔热墙技术对于电芯的散热本质上来说不会构成质的影响,相对行业里用的比较多的大电芯,岚图采用小体积的圆柱电芯,散热性天然良好。另外,岚图每个电芯底部都有超强的液冷系统,通过试验结果来看,整个电池包的液冷系统包括加热、冷却都展示出了非常好的性能,可以保证整个电池包无论在高温还是低寒的区域,始终工作在舒适的温度区间。
如果说“三维隔热墙”是被动安全防护,如同汽车上的安全带和气囊,那电池安全监测和预警则是主动安全防护,相当于辅助驾驶系统。
因此,除单体电池的材料外,岚图在电池包原有温度电压预警基础上,独创电池安全监测和预警模型,基于不同使用场景(例如平原与山区、南北方温度和湿度、高低海拔昼夜温差等),追踪每一台车、每一块电池的使用数据。
这是用户思维的体现,一旦有险情发生,将给电动车驾乘人员留出充足的反应时间。据悉,岚图FREE在电池安全性技术及测试领域,已作专利布局。
不仅如此,基于用户对电池安全的焦虑,岚图汽车还定制化开发了车身防护、高强框架、压力传递、形变吸能和电池双保险共五大电池安全结构设计,最大化保障电池包安全。这就像是给电动车穿上了一身坚硬的铠甲,分解碰撞压力,有效保护电池包,令电动车一路披荆斩棘,安全无忧。
轻微碰撞时,岚图FREE高强度车身框架和门槛结构保护电池包免受撞击;碰撞较激烈时,铝合金框架与多条加强筋配合形成的电池外壳防护,以及多条横纵加强梁构建的电池包横梁防护,可以很好地分解碰撞压力,有效保护电池包。
目前国标要求动力电池在发生热失控后保证5分钟不起火,给车内人员逃生时间。而岚图不仅做到不起火、不爆炸,甚至可以不冒烟,可以说在安全性上获得了极大保证。
在研发测试环节,岚图汽车采用高于同级别车型的严苛测试标准,国际上电动汽车电池安全测试标准共计20余项,然而,岚图汽车在此基础上增加超60项,模拟用户各种极端用车场景,通过火烧、挤压、温度冲击、振动冲击、底部球击、冷却液泄露等远超国标的电池安全严苛测试,打造电池包全场景安全,真正做到让用户安心,实现驾乘电动车出行的零焦虑体验。
超强车身加持
电池包安全再升级
一个好的新品牌创业环境需要具备三个条件,赛道足够大,革命化技术的诞生,和供应链系统的完整度。
除了对于动力电池系统的技术创新,岚图汽车对于车身架构同样下了很大功夫。
两项全球首创车身尖端技术:全球首创TRB+Patch复合结构热成型A柱,并采用TRB热成型工艺B柱;首次采用2000MPa铝硅涂层材料的车门防撞梁,提升整车刚度、强度和耐用性。
去年,凭借过硬的技术实力,岚图FREE惊艳亮相2020中国车身大会,以高强度轻量化白车身出色的安全性能,荣获特别荣誉勋章。
可以看到,岚图不仅保证电池安全刷新行业标准,更在车身架构方面为用户提供全方位保护,体现了岚图对于用户安全的苛求与执着。
重新定义三元锂电池安全标
汽车由油到电,时代的交接点,一切都在变革之中,机会与挑战并存,各大车企也在不断尝试,比亚迪的刀片电池和广汽埃安前阵子发布的“弹匣电池”,都引起了市场的关注,如果做一下比较,我们会发现,比亚迪的刀片电池跟岚图FREE电池包的化学体系不一样,刀片电池采用的是磷酸铁锂,磷酸铁锂有它的局限性,导致它要在特定的应用场景,比如在环境温度比较好的南方地区,对于车辆的动力性、加速等要求不是太苛刻的车型上运用,而岚图FREE的三元锂电池低温性能优异,通常用于高端车型。
广汽的弹匣电池则侧重于传统的热管理、模组方面的结构防护,岚图的核心技术不太一样,有首创的三维隔热墙技术,从实验结果来看也不一样,它是目前三元锂首例实现不冒烟不起火不爆炸的电池。
据《天天汽车》了解,岚图此次发布的这款“不起火不冒烟不爆炸”纯电版电池包电芯的供应商是三星SDI,岚图和供应商会相互驻点,共同研发适用于岚图产品需求的电芯和pack,这也是受益于岚图是“造车新实力”,与整个供应商体系都有深度的战略合作。从电芯单体防护到整个电池包,不论是结构还是冷却等方面,岚图都跟供应商做了很长时间的零部件层面以及整包层面的测试。
对于深耕中国市场50余年的东风集团,作为传统燃油汽车引领者,依托深厚的体系实力,领先的技术创新能力,和优秀的团队管理能力,对于企业变革和未来发展方向有着清晰的规划,岚图正在把握这个机会以及迎接将要面临的挑战。
“让汽车驱动梦想,为美好生活赋能”,岚图致力于提供更美好的出行新体验。
从核心技术来看,岚图汽车在新能源汽车最重要的动力电池方面已经能够做到行业领先,重新定义了三元锂电池的安全标准,对全球新能源汽车产业的发展具有重要意义。
在智能能力、豪华配置、续航能力的强力加持下,岚图在充分满足当下用户的智能出行需求的同时,也不断宣示自己是一个用户型科技汽车品牌。
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