鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:460次 | 2023年01月06日
極端情況下電池不冒煙 嵐圖電池安全技術(shù)大揭秘
作為自主品牌的龍頭公司之一,東風(fēng)汽車集團(tuán)在2020年正式公布了旗下新能源高端品牌嵐圖。其中,嵐圖品牌旗下首款量產(chǎn)車型嵐圖FREE,即將于2021年第三季度正式交付。隨著推出時(shí)間的臨近,嵐圖FREE的詳細(xì)技術(shù)細(xì)節(jié)信息也得以正式公開。
近日,嵐圖汽車舉辦了三元鋰電池安全技術(shù)分享會(huì),首次向公眾展示了嵐圖FREE(純電版)的電池包、車體結(jié)構(gòu)以及電氣系統(tǒng)的安全技術(shù)和安全測(cè)試信息。
嵐圖FREE純電版采用三元鋰電池,其物理特性擁有能量密度高、低溫性能好以及倍率特性好等特點(diǎn)。但相應(yīng)的,由于三元鋰電池電化學(xué)活性高,相較于磷酸鐵鋰電池有著更高的安全防護(hù)及熱管理要求,想要在高性能和高安全上達(dá)到平衡,對(duì)電池技術(shù)和研發(fā)有著極大挑戰(zhàn),也是行業(yè)公認(rèn)痛點(diǎn)。
為攻克這一行業(yè)難題,嵐圖針對(duì)電池和電氣系統(tǒng)安全性投入了巨大研發(fā)力量,并在量產(chǎn)電池中實(shí)現(xiàn)了三大技術(shù)優(yōu)勢(shì),其中包括三維隔熱墻技術(shù)、BMS獨(dú)創(chuàng)電池安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警模型以及高安全電池PACK方法。
三維隔熱墻技術(shù)
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%
眾所周知,動(dòng)力鋰電池包內(nèi)部是由數(shù)量眾多的電芯單體組成的。在極端情況下,單個(gè)電芯發(fā)生熱失控后很可能會(huì)波及周圍電芯,從而引發(fā)連鎖反應(yīng),造成整個(gè)電池包冒煙甚至起火爆炸。為了解決這一難題,嵐圖FREE的電池包應(yīng)用了行業(yè)首創(chuàng)的三維隔熱墻技術(shù)。
當(dāng)某個(gè)電芯單體發(fā)生熱失控,三維隔熱墻可以確保其釋放的能量最小化,防止波及到周圍其他電芯,進(jìn)而防止電池包系統(tǒng)發(fā)生熱失控。在電芯頂部,還額外布置有耐超過1000℃高溫的隔熱阻燃層,對(duì)乘員艙安全嚴(yán)加防護(hù)。
另一方面,隔熱阻燃防護(hù)層還要考慮電池散熱問題。在這方面,嵐圖FREE采用了小體積電芯,在散熱性能方面具有先天優(yōu)勢(shì)。同時(shí),每一個(gè)電芯的底部都和高效液冷系統(tǒng)接觸,以保持電池包擁有穩(wěn)定的散熱能力。
高安全電池PACK方法
實(shí)際上,無論是新能源車型還是傳統(tǒng)燃油車型,車身的安全結(jié)構(gòu)都是十分重要的技術(shù)。合理的前、后車身吸能結(jié)構(gòu)和剛強(qiáng)度乘員艙結(jié)構(gòu),都是共通的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)。但和傳統(tǒng)燃油車相比,新能源車型電池系統(tǒng)所面對(duì)的最大威脅通常來自車身側(cè)面。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
因此,嵐圖FREE的B柱結(jié)構(gòu),采用了TRB工藝的1500Mpa超高強(qiáng)度鋼材;在車門門檻位置,用了雙層結(jié)構(gòu)的1500MPa超高強(qiáng)度熱成型鋼;前后車門內(nèi)部,還采用了2000MPa熱成型鋼制成車門防撞梁。這些結(jié)構(gòu),為嵐圖FREE構(gòu)筑了第一道安全防線。
在電池包內(nèi)部,通過貫穿整個(gè)電池包的橫、縱交織立體結(jié)構(gòu),將來自外界的碰撞能量充分地分解和吸收,保護(hù)內(nèi)部電芯免遭碰撞力的傷害。
作為最后一道物理防線,嵐圖FREE的電池包采用帶有鋁合金殼體的圓柱電芯,雙極均設(shè)置有防爆閥,當(dāng)撞擊侵入電池包造成高壓回路短路時(shí),電池雙極雙保險(xiǎn)打開,確保電池不起火、不爆炸。
BMS云端衛(wèi)士獨(dú)創(chuàng)電池安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警模型
除了硬件層面的主、被動(dòng)安全技術(shù),嵐圖FREE還在軟件層面進(jìn)行了創(chuàng)新。BMS作為新能源車型的軟件核心,對(duì)電池性能、熱管理以及充放電都起著決定性用途,這其中自然也包含了安全性能。
在原有溫度電壓預(yù)警基礎(chǔ)上,嵐圖FREE搭建了精確的電池安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警大數(shù)據(jù)模型,基于不同使用場(chǎng)景(例如平原和山區(qū)、南北方溫度和濕度、高低海拔晝夜溫差等),追蹤每一臺(tái)車、每一塊電池的使用數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)通過云端大數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的比較,對(duì)電池進(jìn)行診斷、預(yù)警和壽命監(jiān)測(cè)等,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí),通過云端APP推送及車輛的預(yù)警系統(tǒng),對(duì)用戶提前預(yù)警。同時(shí),系統(tǒng)通過高靈敏度溫度探測(cè)傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)電池的溫度,借助高效液冷系統(tǒng),無論冬夏始終保障電池包在高效率溫度區(qū)間。
此前,嵐圖FREE通過了中汽中心動(dòng)力鋰電池安全檢測(cè),在電池包熱失控觸發(fā)并發(fā)出熱事件報(bào)警信號(hào)后,電池不冒煙、不起火、不爆炸。通過一系列周全的安全防護(hù)設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用,嵐圖FREE搭載的電池包,實(shí)現(xiàn)了目前國內(nèi)首個(gè)拿到不冒煙成績(jī)的三元鋰電池。
在中汽研按照新國標(biāo)要求進(jìn)行的熱擴(kuò)散試驗(yàn)中,嵐圖FREE采用的電池包在100%SoC狀態(tài)下、正常工作溫度下開始測(cè)試,電池包內(nèi)被隨機(jī)選擇的某電芯單體,通過加熱裝置加熱到300℃,至發(fā)生熱失控。
試驗(yàn)觸發(fā)熱失控后5分鐘,嵐圖FREE的電池包系統(tǒng)未出現(xiàn)冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象(國標(biāo)要求:5分鐘不起火);試驗(yàn)過程中,電芯單體達(dá)到的最高溫度約300℃,并在10分鐘后降至50℃;整個(gè)電池包外殼完整,拆開外殼后,僅試驗(yàn)電芯受損,周圍電芯未受到波及;試驗(yàn)后的電池包被靜置觀察50天后仍維持不冒煙、不起火、不爆炸狀態(tài)。
全文總結(jié)嚴(yán)苛安全標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑成功第一步
從技術(shù)和試驗(yàn)結(jié)果看,嵐圖FREE搭載的電池在安全性能方面達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水準(zhǔn)。作為嵐圖品牌面向市場(chǎng)投放的首款量產(chǎn)車型,嵐圖FREE所擁有的高標(biāo)準(zhǔn)安全技術(shù)和嚴(yán)苛的安全測(cè)試,為其獲得市場(chǎng)成功奠定了良好基礎(chǔ)。實(shí)際上,無論是普通品牌還是高端品牌,汽車產(chǎn)品的安全性一直是用戶最為關(guān)注的領(lǐng)域。而通過此次技術(shù)分享,嵐圖FREE在電池安全技術(shù)領(lǐng)域的突破和取得的成績(jī),也讓我們看到了這個(gè)年輕新能源高端品牌的希望。