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電池安全不容犯錯

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年05月08日  

如果一件事有出問題的可能,無論這種可能性多小,它一定會發生。”


——【墨菲定律】


就在不久前,特斯拉與蔚來先后發生動力電池自燃事故,讓特斯拉秒變占車位利器。更有報道稱,A股新能源車板塊在特斯拉發生自燃后一天蒸發市值858億元。


或許您此前還會疑惑,為什么,造車新勢力都只傾心于電動車且發展迅猛,而那些擁有百年積淀的汽車制造業“老炮”,卻跟進緩慢?為什么,越是傳統車企的電動車,綜合續航卻更短?


其實不外乎兩個原因:一是電動車的技術門檻低,基本的三電系統與孩子的玩具車原理相同;二是安全標準還不規范,前兩年我在C-NCAP中只能查到騰勢的成績,不知道這兩年有沒有多一些。


對于那些將“忽悠”標榜為“互聯網思維”的造車新勢力來說,別說只把安全做到90分,恨不得剛剛夠到60分,就敢賣了。先把“勢”造好,拉到第N輪融資才是關鍵。


相比之下,傳統車企的“謹小慎微”,自然沒那么光鮮亮麗了。或許是因為他們的思維沒有那么的“互聯網”,“墨守成規”的認為電動車的安全性一定要達到甚至超過燃油車方能問世。


畢竟,對于整個汽車行業來說,事故可以按照概率統計,但對于一個家庭來說,一個事故就是百分之百的遭難。


正如【墨菲定律】討論的并非是錯誤的概率,而是側重探討偶然中的必然性。提醒人們不要存在僥幸心理,正所謂“不怕一萬,就拍萬一”。汽車安全問題,不是兒戲。


4月25日,我有幸參加了大眾汽車組織的電池科普活動。讓我進一步豐富了動力電池方面的認知,同時也更加堅定我的上述觀點。


其實我們汽車媒體也是在不斷的學習,只不過比普通汽車消費者更早一些了解汽車行業,下面就把我所學到的與大家來分享一下。


重溫早已還給老師的物理知識,回顧電池發展史,以及動手小實驗,就不多贅述了。利用鎂、碳、鹽水相互作用,產生電流的小實驗很簡單,非常推薦給家里的寶寶嘗試。


下面我們就來看看,作為傳統車企的代表,大眾汽車是面對電池安全問題的。


在最開始,我們需要明確一點。雖然大眾國產車型單色電芯由寧德時代CATL代工,但電芯封裝、電池模組的設計、電池包的封裝、以及電控系統,均由大眾汽車參與研發,擁有全部知識產權。從而造就了大眾汽車鋰電池,與其他品牌鋰電池的不同,雖然可能都來自寧德時代。


舉個來說,華為的麒麟980和蘋果的A12,均為臺積電代工的SoC,但并沒有人把他們混為一談。明確了上述概念,我們便可以繼續聊大眾鋰電池的安全了。


小金剛電池包


圖片為高爾夫純電的電池包,下部托盤為沖壓鋼材,堅固但重量較重,會大幅降低我們后面會提到的電池包能量密度。上部殼體可屏蔽電磁輻射,兩位老師在拆解電池包的時候,也需要二人合力才能取下。電池包之所以設計的如此堅固,就是為了能通過如下嚴苛的安全測試。


視頻詳細介紹了大眾途觀LPHEV的鋰電池包,需要經歷IPX7浸水、IPX6K高壓沖洗、IPX9K高壓蒸汽、火燒、6軸機械沖擊、模擬碰撞、E-MASK多軸模擬振動等幾近變態的歷練之后,才會裝配到您的愛車之上。其中,評測標準高于行業規定標準,并且某些試驗如針刺,并非行業硬性要求。


由于沒有依據,因此我們并不能妄下判斷。但也許有一些電池最終發生慘烈的自燃事故,恰恰就是因為震動引起內部電芯小幅擠壓,或者因為浸水造成短路,這些小問題引起的。


而經歷了各種歷練大眾鋰電池包,刀槍不入,水火不侵,儼然就是電池包中的“葫蘆小金剛”。


電控系統


除了身子骨強悍以外,大眾的電控系統也值得一提。


高爾夫純電在電池包后方有兩個相對高一些的突起,他們不是電池,而是單格電量平衡模塊。因為每個電芯在充電時,會存在電量高低不同的問題,就像是一個木桶每個木板的長度不一,因而影響電池的工作。通過對電量高的電芯增加電阻,每個電芯的輸出就會達到統一。


沒有水冷行不行?


鋰電池在工作時會發熱,這就需要相應的冷卻系統。在很多人看來,沒有水冷系統的鋰電池會不可靠,容易過熱。但正如我們曾經認為電腦不能沒有散熱風扇一樣,如今以蘋果MacAir、華為MateBookX13為代表的輕薄筆記本,都采用無風扇設計,因為即便依靠自然冷卻也能滿足散熱的需求。所以說,無論是何種冷卻方式,只要能滿足電池包的散熱需求即可。


大眾就依據不同的散熱需求,為高爾夫純電設計自然冷卻散熱,而途觀LPHEV電池包(上圖)則為水冷散熱。可見,大眾并非沒有掌握水冷散熱技術,而是要因地適宜。畢竟,水冷系統雖然效果好,但一會增加電池包的開孔和重量。


PHEV(海外GTE)車型之所以會使用水冷散熱,主要有以下2個原因:


第一,電池包相對緊湊,內部空間狹小,自然冷卻的效率就達不到要求。


第二,更為重要的是,PHEV的電池包內96個電芯,均采用串聯方式連接;而高爾夫純電的192個電芯,采用并聯加串聯的方式連接。在輸出電壓均為345V的情況下,PHEV單個電芯的電流更大,而高爾夫純電每個電芯的電流更小,僅為PHEV的1/2。從而使單個電芯的發熱量約為PHEV的1/4。


發熱量小,電芯間隙大,就使得高爾夫純電的電池包,不需要水冷散熱就能滿足需要。


121Wh/kg有點兒小?


如今已有很多新發布的電動車,電池能量密度達到170Wh/kg。其實,他們的背后很多都是NCM811高鎳鋰電池的投入使用。即通過提高正極中鎳的含量,增加能量密度。傳祺AionS使用的就是寧德時代的NCM811三元鋰電池,也使其電池包能量密度達到了170Wh/kg。然而,高鎳也會降低鋰電池的穩定性,這也是大眾并沒有第一時間追趕NCM811潮流的原因之一。


雖然高爾夫純電電池包的能量密度121Wh/kg看似并不亮眼,但其中影響能量密度的客觀因素有很多。


高爾夫純電出自MQB燃油車平臺,無法像AionS的GEP以及未來大眾的MEB等純電動車平臺樣,將電池鋪滿地板。同時,大眾更不會效仿很多自主品牌油改電的做法,讓電池包向下幾乎貼地,向上侵占成員腳步空間。


AionS底盤


“土”字形的異形布局,讓其電池能量僅為37.2kWh,相比AionS的58.8kWh縮水36.7%。但為了保證通過嚴苛的安全試驗,電池的殼體并沒有縮水,其所占電池包的比重,更大。當然也就拉低的電池包的能量密度。


從下方高爾夫純電與廣汽新能源AionS的性能對比來看,其實大眾純電動車的性能并沒有落后很多。如果電池電量上去,其總的續航里程也不會差,體現了大眾在電機、電控技術上的領先。


在百公里電耗方面,高爾夫甚至還領先于AionS,這個代表了當下最先進電動車技術的產品。可以預計,未來當大眾推廣MEB純電動車模塊化品臺之后,隨著絕對續航里程差異的消失,其在電機、電控、電池安全領域的優勢,將會新引更多消費者。


270km續航夠用嗎?


首先,個人建議還是在有個人固定充電樁的前提下,再考慮購買純電動汽車,特別是家中僅有一臺車的用戶。因為在不能保證在想充電的時候就能充上,再長的續航里程也不能緩解充電焦慮。


在有固定的充電樁的情況下,將電動車作為日常通勤工具,我們最應該看重的是它的電耗,而并非絕對續航里程。電耗低的車就會降低日常使用成本。


正如我們日常選購和使用手機一樣,現在幾乎沒有人太在意智能手機的電池容量和續航,因為手機充電太過方便。從家和單位出門前,都能保證是滿電狀態。相比之下,電池容量雖然小,但待機狀態下掉電極慢的iPhone反而能帶來更好的使用體驗。


而對于經常需要上千公里自駕長途出行的用戶來說,續航長達多少的純電動車,才能讓你放心開著上路呢?


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