我去了趟碰撞测试,但这次并没有车


当我们说起「汽车安全」时,大家都会想到什么?安全气囊;A、B 柱碰撞强度;吸能区;车身构造……但进入电气化时代的现在,电动汽车又加入了「电池安全」这一全新的安全标准。

甚至,动力电池的安全属性已经成为决定用户愿不愿意掏钱购买电动车的一个重要考核标准。在我们 42 号车库的一次用户调研中,195 位调查用户中有 96 位(占比 49.4%)认为动力电池的安全是足以影响最终购车决策的因素。此外,也有 74 人(占比 38.1%)认为虽然磷酸铁锂电池更安全,但三元锂电池更高的性能会让他们更加青睐一些。

可以看得出,消费者在购买新能源汽车时,动力电池的安全属性是大家考虑购车的重要因素,但即使磷酸铁锂电池会相对更安全一些,大家还是比较偏向于具有更高电池性能的三元锂电池。

所以「如何在不牺牲产品性能的前提下把电池造得更加安全」就成为了岚图必须去面对且解决的问题。


在 9 月 17 日,东风集团旗下的高端电动车品牌岚图汽车,在天津中国汽车技术研究中心举办了岚图电池安全技术发布会。在此次发布会上,岚图不仅展示了不少电池安全的创新技术,也带我们实地参与了几项电池安全测试实验。

性能与安全如何兼得?

岚图在选择电池选择方面,还是有自己的坚持的。岚图并没有为了电池的安全性而盲目的选择磷酸铁锂电池,也没有根据高低配用两种电池,而是全系都采用了三元锂电池。为了确保电池的安全,电芯、PACK 和 BMS 等都需要有良好的表现

三元锂电池相较于磷酸铁锂电池拥有更高的能量密度、更高的功率密度以及更好的低温特性,但由于三元锂电池的化学活性相较于磷酸铁锂电池会更高,相对的安全性会偏差,所以这会对于电池的安全防护及热管理要求更高。

在发布会上,岚图汽车新能源技术总监黄敏博士表示「对于岚图汽车内部判断研发优先级,电池安全拥有一票否决权。我们不允许电池安全有任何讨论空间」。那岚图究竟为了电池安全做了些啥?

「琥珀」和「云母」电池系统

对于岚图 FREE 这款车而言,分为两个不同的版本。一个纯电版、一个带有 1.5 T 发动机的增程版。针对两款不同的车型,岚图也研制了两套不一样的电池系统。两者的区别在于,防止电池由小范围的短路到大面积失控的隔热材料、技术以及结构的不同。


纯电版的岚图 FREE 拥有「琥珀」电池设计。其构造是将电池包内填充特殊的有机硅符合材料,把每一个独立的电芯外部用这种材料包裹起来,从而避免了一个电芯失控蔓延到其他电芯。


因为纯电版岚图 FREE 搭载的是由三星 SDI 提供的 21700 圆柱电池,此设计把每个电芯都像「琥珀」一般,用外部的材料保护好珍贵的内部,因此得名「琥珀」电池系统。

而搭载在岚图 FREE 增程版上的「云母」三维隔热墙技术。根据官方介绍,是在电池包内加入层状 Al-Si 云母和气凝胶,且电芯和云母、气凝胶会像云母石一样层叠堆积。这个设计应该是用于由比亚迪提供的 NCM523 电池组。当然其最终目的也是为了控制热蔓延,减少电池失控。

虽然安全性上看上去把电芯保护的很到位,但在有限的空间里为了安全大量添加隔热材料可能会导致最终整个电池组的能量密度低下,续航里程或许相比同级别车型就不太占优。

PACK 被动防护必须到位

若是把保护电芯的措施比喻成保护驾驶员安全的最后一道防线如安全气囊,那 PACK 的防护设计就类似碰撞中的车身结构。更坚固的车身构造,对于驾驶员的保护也越大,放在 PACK 上也是一个道理。

因为目前,电芯的失控大部分原因是由各种外力影响造成,一块好 PACK 能很大程度地降低动力电池的安全风险。

第一,「铁骨铮铮」的车身

想要伤到 PACK 必先动车身。发生碰撞时,由于电池包是被保护在车身结构内的,所以用高强度车身防护是 PACK 的第一层防线。


由于汽车的前后部都有足够的缓冲吸能空间,对于电池系统而言,侧面通常是面临威胁最大的方向。岚图 FREE 车型的 B 柱和车门门槛,采用了 1,500 Mpa 高强度钢材;前后车门内部,还有 2,000 MPa 热成型钢制成车门防撞梁。

高强度车身结构能大大缓解 PACK 的压力,除非罕见的碰撞,一般车身结构都能很好的保护 PACK。但若是真的碰上了罕见且剧烈的碰撞呢?放心,这块 PACK 本身也不是「吃素的」。

第二,PACK 也是块「硬汉」

整块 PACK 的结构强度和设计上也是下了不少功夫的。

电池包外壳采用了铝合金框架、带有多条加强筋。据官方数据,整个电池包在测试下可以抵御高达 20 吨的力,相当于一辆轻型坦克和两辆巴士。


电池包的内部也同样设计了与车身结构匹配的多条横纵加强梁。加固内部强度,保护内部电芯免受碰撞里的伤害。


虽然这块 PACK 从外到内都是「硬汉」风范,但若真的碰上相当强烈的碰撞时,完全的硬碰硬也不是一个好主意。岚图的这块 PACK 还预设了形变吸能空间,留有超过 30mm 的形变空间,在电池包受撞击变形后,也能保护其中电芯。

第三,电芯也有双保险

当然,若碰上了相当极端的碰撞入侵,电芯已经发生了短路或压力增加时也不用怕,电芯池双保险能立即启动保护作用,切断电池内短路回路,释放额外压力,确保电池不会瞬间失控。在极端条件下,也能有足够的逃生时间。

还有云端 BMS 做辅助

上面讲到的基本上都是被动电池安全,那想要去好好管理整块电池组,确保其主动安全性就要靠 BMS 了。


但如今大部分车型都采用的是「单机」BMS,岚图则是采用最新并预留 OTA 的车载 BMS 技术基础上,开发了专属远程动力电池数据分析及管理技术。

此技术可以同时在线服务百万辆车型,云端可以一直跟踪进行数据分析提前探知电池安全隐患并提醒;计算车辆电池健康,建立电池寿命预测模型;长期持续的分析和计算车辆电池组的大数据,不断优化并迭代更新。

光说不练假把戏

以上的这些技术都还停留在「纸上谈兵」的阶段,想要真的验证这些技术到底有没有用,那我们必须通过实验眼见为实。

挤压测试


· 试验目的:模拟整车碰撞之后外力后是否影响电池包安全。

· 测试内容:以半径达 75 mm 的刚性半圆柱体,以 200 kN(相当于两辆巴士的压力)的力挤压位于车辆 A、B 柱中间车身防护最薄弱的点,同时也是驾驶员的位置,保持挤压 10 分钟,随后观察 1 小时。

· 试验结果:电池包不起火、不爆炸。甚至在外部观测的时候都不太能仔细看到电池包发生形变。

模拟碰撞测试挑战


· 试验目的:模拟整车剧烈碰撞产生瞬间加速度后,电芯是否能承受巨大 G 值以及电池组的锁扣螺母是否会有强度变化。

· 测试内容:电池包放在推车上,瞬间冲击推车,加速度 50 g/60 ms(大约瞬间速度能达到 65 km/h),随后观察 2 小时。

· 试验结果:电池包无泄漏、外壳无破裂、电池包无起火或爆炸现象,绝缘电阻不小于 100 Ω/V,紧锁件经过几次疲劳实验后不会有强度变化。

(这巨大的冲击力着实把我吓了一跳)

IPX9K 测试


· 试验目的:模拟高温高压水持续冲击电池包高压电线接口处,电池包内部是否会因为漏水产生短路。

· 测试内容:使用 75-85℃、10 MPa 的高温高压(一般我们家里自来水的水压为 0.07 MPa)水流冲击电池包接插件、接口及各个密封面,时间 3 分钟,以后再拆开电池包检查内部是否进水。

· 试验结果:电池系统未进水,电池包无起火、无爆炸,整车电池包密封性良好。


当然,由于我们实地参观的场景和时间的限制,岚图只给我们展示了三项实验内容。但其都是通过模拟比较严重或极端的事故来测试电池包的安全性。

最终的实验内容肯定也不止这些,根据官方数据表示国标电动汽车电池安全测试标准共计 20 余大项,岚图汽车在此基础上增加超 60 大项,通过 80 大项 150 小项的极端严苛测试模拟用户用车场景。同时,电池也都经历了 1,000 多种路况以及零下 40℃、高温 50℃ 等各种极端环境的严苛测试。

眼见为实,在观看了第一现场的实验后可以发现,岚图的电池包都能很出色的完成几项实验。可以发现岚图在发布会上讲的技术并不是 PPT 产品,而是能经得起现场演示考验的成熟量产产品

写在最后

在发布会的最后,黄敏博士说「即要脚踏实地,我们还得仰望星空」。岚图也给我们带来他们关于未来电池技术的发展布局。


· 即将导入三元软包电池:岚图不久将量产高镍三元软包电池,实现完全无热失控,并达成行业最佳的能量密度和功率密度。我们还计划导入能量密度高达 330 Wh/kg 的电池技术。

· 下一代电池技术:岚图已开始加快布局下一代电池安全技术,固态电池也已经列入岚图商品化开发的日程。

· 大功率快充技术:岚图研发的大功率快充技术,即将量产,具备 20 分钟充 60% 电量能力。同时在研的第二代超级快充技术,基于整车 800 V 及 SiC 技术,充电时间将进一步减少到 10 分钟,实现充电 10 min 续航 400 km 的目标。

岚图拥有着东风公司 52 年的造车基础,加上其 CEO 卢放博士同时还兼任品牌 CTO,对于技术创新岚图还是有一定追求的,给我们展现的未来也是比较让人惊喜的。但在眼下,岚图还是将更多的精力投入到普通消费者最关注的「性能与安全」中。

岚图并没有一味的追求电池安全而去使用磷酸铁锂电池,而是花了大量的资源研究如何把三元锂电池制造的更加安全,用更多的技术和保护措施去降低三元锂电池的安全风险。在实际表现上,岚图这次拿出手的电池包也用实验数据实打实的告诉我们,安全和性能是完全可以兼得的。

在如今这个「对于电池安全极其关注」的时代,敢于向公众展现在电池安全上的创新和努力,这说明岚图本身一定有对于自家技术的自信。三国时期,诸葛亮在赤壁之战「借东风」火烧连舟大破曹军,熊熊烈火给吴蜀联军带来了大胜。但现在的电动车领域,我们却不需要这些失控的火源,岚图加上现在的东风给我们的出行带来「岁月宁静」就好。




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