鉅大LARGE | 點擊量：491次 | 2021年12月13日
揭秘威馬汽車動力鋰電池安全設(shè)計 從開發(fā)設(shè)計到生產(chǎn)檢測環(huán)環(huán)相扣
隨著這幾年國家對新能源汽車行業(yè)的大力扶持，掛著綠色牌照的新能源汽車變得越來越常見。與此同時，新能源汽車本身的安全問題也變得越來越突出，特別是電池的安全問題，已然成為了人們關(guān)注的新焦點。如何在保證續(xù)航的前提下，確保電池的安全性，成為了各大車企必須探索和研究的課題。
電池安全問題離不開技術(shù)的積累，這并不是短期就能速成的事情。真正優(yōu)秀的車企，應(yīng)該是未雨綢繆的，在問題還沒暴露之前就已經(jīng)開始有所準備。威馬汽車就是一個很好的例子，作為智能汽車頭號實力派，早在2018年就開始組建了電池包安全科，專注于電池系統(tǒng)安全的研究與設(shè)計。
現(xiàn)階段的業(yè)務(wù)已經(jīng)發(fā)展為涵蓋電池系統(tǒng)的機械安全、電氣安全、熱安全及大數(shù)據(jù)預(yù)警四個板塊。后期計劃逐步增加功能安全、化學安全兩個板塊以豐富和完善電池系統(tǒng)的安全版圖。電池系統(tǒng)機械、電氣、熱安全的設(shè)計，在工程可行性的前提下，通常有一定的設(shè)計冗余，但也只能盡量做到"保"和"防"，在極端工況下，仍然無法完全杜絕失效的發(fā)生。
運用大數(shù)據(jù)預(yù)警平臺，進行電池包監(jiān)控
對這個行業(yè)性難題，威馬汽車的做法十分具有前瞻性，運用大數(shù)據(jù)預(yù)警平臺來防患于未然。大數(shù)據(jù)預(yù)警是對上述手段的補充，起到"探"和"測"的作用，是電池系統(tǒng)安全方案的PlanB，即第二道保險。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
威馬汽車一步還將通過引入機器學習模塊，通過大數(shù)據(jù)預(yù)警平臺的應(yīng)用來實現(xiàn)電池系統(tǒng)這個偏硬件板塊的智能化。其運作原理可簡單概括為：后臺檢索所有車輛涉及動力電池的關(guān)鍵信息，依靠自動算法過濾掉無效或干擾因素，最終篩選出可疑問題車輛，并呈現(xiàn)在預(yù)警平臺。而在打造電池包安全方面，威馬具體的是怎么做的呢？我們接著繼續(xù)深度揭秘。
自建工廠，電池包平臺化開發(fā)
我們經(jīng)常能看到這樣的信息，某某車是基于某某平臺打造的。所謂平臺可以理解為骨架，就像是人身體的骨架一樣，可以說是一切設(shè)計和創(chuàng)新的根本，涵蓋汽車的基礎(chǔ)部分，如底盤、車身結(jié)構(gòu)等。與其他造車新勢力不同，威馬從一開始便選擇走自建工廠的路子，不僅擁有AJAX純電動車正向開發(fā)整車平臺，還單獨將電池包這一核心領(lǐng)域，也進行了平臺化開發(fā)，做到了：
01電芯/模組的平臺化
前瞻性的VDA電芯/模組，邊界接口固化，實現(xiàn)與不同供應(yīng)商電芯模組的兼容，并且建立全球電芯數(shù)據(jù)庫并保持持續(xù)更新。
02熱管理系統(tǒng)的平臺化
通過CFD仿真和結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)熱管理結(jié)構(gòu)的平臺化，對其進行流道優(yōu)化及流量分配設(shè)計，確保電芯溫度保持在適宜和安全的范圍。同時，基于同一熱管理系統(tǒng)架構(gòu)，僅通過調(diào)整其管路數(shù)量、長短及水排大小，即可適應(yīng)不同的電芯類型。
03箱體結(jié)構(gòu)的平臺化
通過零件積木式組合實現(xiàn)不同電量的電池包開發(fā)快速開發(fā)，以應(yīng)對新車型的設(shè)計需要，為用戶提供靈活的續(xù)航里程選擇，有效降低了開發(fā)費用及開發(fā)周期。
威馬汽車的電池包平臺化技術(shù)是全球領(lǐng)先的，做到了兼容國內(nèi)主流電池供應(yīng)商生產(chǎn)的電芯模組，這種自主定制化電池管理方案，確保了電池的安全、可靠以及高續(xù)航能力，同時能夠大幅提升產(chǎn)品迭代能力。
03電池包安全設(shè)計，行業(yè)領(lǐng)先
就像前面說的，平臺是骨架，是設(shè)計和創(chuàng)新的根本。有了自己的平臺，才有設(shè)計的基礎(chǔ)與可能。而威馬的電池包安全設(shè)計，由外至內(nèi)，可謂是層層保障。外部具有四大安全保障，DP780高強度鋼殼體和內(nèi)支架+預(yù)留緩沖空間+外部防火涂層，有效抵御碰撞和擠壓帶來的沖擊。這些設(shè)計帶來的好處顯而易見，讓電池包的可經(jīng)受的拉伸強度超過780Mpa，減重效果可達17%，能量密度提升4%。
雙門檻電池包防撞設(shè)計，側(cè)圍雙門檻設(shè)計保證側(cè)碰時車身有足夠的強度，抵御側(cè)面沖擊力，保障用戶和電池包的安全。門檻外側(cè)采用1500Mpa熱成型鋼，內(nèi)側(cè)采用1200Mpa超高強度輥壓鋼材和800Map高強度鋼板，配合矩陣式電池艙結(jié)構(gòu)，最大限度降低動力電池包在碰撞環(huán)境下所受到的變形擠壓，保證電池安全性。
預(yù)留充足緩沖空間設(shè)計上，威馬電池包殼體內(nèi)部邊沿和四角設(shè)置緩沖區(qū)，受到?jīng)_擊后外殼潰縮，即使嚴重碰撞也無法傷及電池。而且電池模組采用鋁制中空外保護設(shè)計，受到?jīng)_擊后外殼潰縮，為電池提供最后一層保護。
全串聯(lián)布局設(shè)計，威馬電芯模組采用全串聯(lián)模式，在單體電芯故障發(fā)生后可以迅速徹底切斷整個通路，防止因模組并聯(lián)導(dǎo)致正常電芯對故障電芯持續(xù)放電發(fā)熱發(fā)生危險。
熱管理水排設(shè)計，電芯模組底部整齊有序的布置了鋁制水冷板，導(dǎo)熱效率高，鋁板表面覆蓋一層導(dǎo)熱硅脂材料，貼合性更好，實現(xiàn)電芯溫度均勻控制。提高電池的充放電效率，冬季充電效率提高50%以上。電池包尾部還布置了一個泄壓防爆閥，采用透氣防水的高分子聚合透氣膜，確保電池包內(nèi)外壓差平衡。若因故障導(dǎo)致單體電池模組溫度升高，電池包內(nèi)壓力增加時，迅速啟動泄壓。
威馬的電池包安全設(shè)計，可以說每一項都非常有針對性，不論是外部保護結(jié)構(gòu)還是內(nèi)部電芯模組，以及熱管理，充分考慮了各種極端情況下電池包的安全性。
04電池包生產(chǎn)標準、制造工藝、測試把關(guān)，嚴苛三重奏
開發(fā)和設(shè)計，最終還是要落實到生產(chǎn)制造，生產(chǎn)標準和制造工藝是保證品質(zhì)的關(guān)鍵。威馬的電池包生產(chǎn)車間，采用全自動AGV流水線操作，每一個工位都設(shè)置組裝和質(zhì)檢人員，對每一個電池包的生產(chǎn)進行全流程管控。具體標準細節(jié)上，比如電池模組緊固螺栓，采用電動扭矩控制安裝，防止螺栓松動、歪斜、扭矩誤差過大等導(dǎo)致模組內(nèi)差異過大，內(nèi)部均衡性變差，不僅嚴苛，而且也非?？茖W。
制造工藝上，使用6軸ABB機器人進行電芯模組的安裝，全自動抓取并通過視覺定位進行安裝。機械臂在抓取模組的同時會檢測讀取電池信息，判斷模組電壓內(nèi)阻等參數(shù)是否符合初始化標準，避免人工操作出現(xiàn)的失誤。
整個生產(chǎn)過程中，還會進行多方面、多輪次的安全測試，全方位保證用戶用車時的電池安全。包括機械安全、電氣安全、受熱安全、涉水安全，四大安全保障。比如生產(chǎn)過程中進行了X（Y）方向擠壓試驗，實測擠壓力達到100kN，相當于兩只亞洲象踩壓電池包零變形，三只亞洲象踩壓變形度小于20%。進行振動/機械沖擊/模擬碰撞/跌落實驗，70s火燒測試、1m深水中浸泡8小時測試等等。按照全世界最嚴格的國標對電池進行過充電保護、高海拔、短路保護等高標準共16項安全測試，所有測試均一次性通過，并且多項測試遠超國標。只有通過以上層層測試后的電池包，方可出廠安裝在威馬的車型上。
總書記早就說過，"關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中,才能從根本上保障......"而威馬很早就認識到了這一點，經(jīng)過不懈的探索研究以及技術(shù)積累，如今已成為了造車新勢力陣營中唯一配有電池包自主研發(fā)和生產(chǎn)配套的廠商，所有電池包核心技術(shù)均自主掌握，從開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、制造、檢測等多個環(huán)節(jié)對電池進行全生命周期監(jiān)控，確保了電池全生命周期的安全性。讓威馬不僅在造車新勢力中脫穎而出，放眼整個新能源汽車行業(yè)，亦處于先進水平。全球炫科技
