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“针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

环球汽车网官方 | 环球汽车网是一个专情小子,他专注于汽车前后市场以及车联网,拥有百万活跃粉丝,千位车界大咖,日均流量高达百万人次,他当然是传播与服务的大共享平台! 2021/10/10 15:31

上周,岚图汽车在天津中汽中心的一场电池系统安全技术的发布会又把新能源汽车行业以及汽车媒体的注意力拉到了电池包的安全上。发布会上,岚图汽车公布了“琥珀”和“云母”两大电池系统安全技术,其公布的各项安全参数,就不说国标了,那太没挑战,远超行业水平,岚图也自信地宣传自研的电池系统安全技术树立了行业的新标杆。

岚图公布的电池系统安全技术暂且按下不表,这次发布会真正引起业界热议的爆点来自于发布会现场主持人的一次灵魂发问“岚图……为什么不做针刺”和接下来岚图汽车新能源技术总监黄敏博士的回答,大意是“针刺试验”有诸多不确定性,因此岚图选择更可控、更具有可重复性的热失控试验。说者是否无心不知道,听者是一定有意的,就在发布会后,多篇针对黄敏博士言论的稿子纷纷见刊,如《岚图汽车拒绝针刺试验! 高管:针刺并非安全性体现》、《被岚图汽车拒绝的“针刺试验”,为何能打动消费者》等等。在宁德时代与比亚迪就“针刺试验”进行交锋之后,这一新能源汽车行业最具争议的电池包测试项目,再次回到人们的视线。新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

“针刺试验”究竟靠谱吗?

针刺试验源自21世纪初消费电子锂离子电池滥用安全测试的要求,最主要的目的是为了检测电芯的内部短路发生时,它的安全性水平到底如何。值得关注的是,随着消费电子产品的发展,早在2012年,针刺试验就从3C消费类电子锂离子电池的滥用安全测试要求里被拿掉了。

早前,新能源汽车动力电池安全标准在制定时,引用了消费电子产品测试项目,也因此保有“针刺试验”这一项目,旧版国标GB/T 31485-2015 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》里规定了单体蓄电池进行针刺试验时,应不爆炸、不起火;但实际上,这一条款并未落到实处,因为工信部2017年1月颁布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》将其列为暂不执行项,并表示“起草组调研IEC 62660-2,IEC 62660-3等标准,发现均未采用针刺试验来评价电池安全性”,即国际上也并未采用针刺试验来评价电池安全。新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

很明显,无论是消费电子领域还是新能源汽车领域,电池的安全测试里,均在陆续取消“针刺试验”项目,其真实原因就如岚图的黄敏博士所言,这项实验的可重复性确实不高。在伦敦大学学院(UCL)的Donal P. Finegan等人所著的《Tracking Internal Temperature and Structural Dynamics during Nail Penetration of Lithium-Ion Cells》(《在针刺锂电池过程中追踪内部温度和结构动态》)论文中,研究者发现,对电芯进行针刺的位置和方向都会对针刺试验的结果产生显著的影响,研究者们将试验用针分别从18650电芯的侧面中部、底部、侧面靠近顶部和顶部,结果显示当从底部和顶部进行穿刺时电芯内部和外部温度都是最高的,但热扩散的速率反而较低;而从侧面靠近顶部的位置进行穿刺,温度是最低的而且很快降到常温。

用“说人话”的方式解释一下也就是说,在对动力电池进行针刺试验时,针的粗细、材料,针刺的位置、深度,电芯的电量等一系列因素,都将会对试验结果产生重要影响。换言之,主机厂做针刺试验拥有巨大的可操作空间,其所呈现出来的结果,是故意展示的,是可操作的,至于是不是可无限复现的,那就真的只有企业自己知道了。新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

另一条路线

虽然针刺试验有弊端,但毕竟它曾经是国标规定的测试项,同时经过一些主机厂的宣传,“这一刺”着实深入人心,岚图的黄敏博士在发布会现场也表示在岚图电池包的开发的过程当中“针刺”和“加热”都会做,所以什么“岚图拒绝针刺”不过是标题党罢了。那么,不把“针刺”作为“秀肌肉”的表演项目,岚图拿什么来告诉消费者我的电池很安全呢?

在看完岚图的这场发布会以及官方通发的各种文本和视频材料后,笔者将岚图的电池系统安全测试总结为“全场景极限安全试验”,因为岚图电池包做的试验项目既多、标准又高。这里引用黄敏博士在会上的一段原话:

“岚图的电池测试标准不仅数量远超国标,而且环境更加严苛,对测试成绩的要求也要更高。在国标20余项基础上增加到150项的极端严苛测试,全方位模拟各种极限场景。……挤压测试标准是国标2倍,冲击测试标准是国标4倍,模拟碰撞测试是国标的2倍;此外,我们还额外增加了底部球击。再比如冷却液泄露,模拟整车全部的冷却液都灌进电池包,还要再加上翻滚一定角度,都是为了模拟更苛刻的极端场景。……在用户的真实使用场景中,电池系统可能同时承受多重应力的叠加作用。基于保护用户安全的真实需要,岚图选择了增加数十项超国标的严苛多应力组合测试,以检验电池系统的真正实力。”新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

从这段话不难看出,岚图对于安全的思考,是完全从用户出发,把用户的日常用车场景和极端用车场景转化成测试项目,用远超实际情况的超高标准反复测试,再根据测试结果对电芯、电池模组、电池包层层防护,让岚图FREE的电池包交付给用户之后,从始至终都完全处于安全系统的“能力”之内。换句话说,车主驾驶岚图FREE能去到的几乎所有场景、能碰到的几乎所有状况,都在岚图FREE电池安全测试的考量之下。

岚图的“肌肉”

要如何达到如此极致的效果,这就得回到岚图的“琥珀”和“云母”两大电池系统安全技术上来了。根据岚图官方的介绍,其自研的电池系统安全技术主要有三大支柱:行业首创的三维隔热墙、PACK五层安全防护和云BMS。新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

首先是三维隔热墙技术,岚图号称行业首创,其技术原理是每个电芯都被全方位三维立体包裹,在电芯与电芯之间,形成高效的隔热阻燃绝缘防护层。这样可以将热失控控制在单个电芯,避免连锁反应。两者的技术区别,在于三维隔热墙的材料及结构不同。

其次是PACK五层安全防护,包括:1、定制化开发车身防护,岚图在车身使用了占比达75%的高强钢,尤其是车门防撞梁使用了2000MPa的热成型钢,是行业最硬;2、高强框架,岚图FREE的电池包外壳使用高强铝合金框架,可抵御20吨力的冲击;3、压力传递,岚图的电池研发人员在电池包内部布置了纵横的加强梁,可以将碰撞能量充分地分解与传递;4、形变吸能,岚图在电池包内部预留了30mm的形变空间,用于吸收过于猛烈撞击导致的壳体变形挤压;5、电芯双保险,这是为电芯专门配置的防爆阀和熔断装置,专为极端侵入而准备,在极端情况下可以切断电池回路,释放额外压力。新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

第三项技术则是发布会上被特别强调的岚图专属云BMS,BMS即电池管理系统(Battery Management System),行业目前可分为车端BMS和云BMS,云BMS相当于将BMS放在云端,基于大数据对车辆的电池进行管理。岚图的云BMS据介绍有四大功能:一是超强算力,目前可以同时在线服务百万辆车,并做到对95%的请求1秒内响应,可对PB级别(1PB=1024TB)数据进行分析和永久存储,并且数据可靠性保证99.99%。二是超前预警,云BMS通过大数据分析和追踪,实时给出针对性电池管理方案和建议,推送至车机和APP,实现7*24小时在线跟踪,比如提前2小时预测电池冒烟、起火、爆炸等故障;对电池内短路等故障甚至能做到提前一周预警。三是精细护理,岚图云BMS自有一套电池健康评价体系,可建立电池寿命预算模型,并基于此向用户提供最优的电池维护和保养建议。最后则是自我学习迭代,随着接入云BMS车辆增多,云BMS自身能够不断优化各类模型,提升预警或预测的精度。

新能源汽车动力电池的安全问题是这个行业永远绕不过去的拦路石,只要有志于在这条赛道上跑下去的主机厂,基本都拿出了自己解决方案,广汽埃安的“弹匣电池”、长城汽车的“大禹电池”、极氪的“极芯电池”,当然也少不了将“针刺试验”神话化的“刀片电池”。讽刺的是,就在7月,“懂车帝”用一辆极狐与汉EV进行碰撞,汉EV不仅惨败,在静置约48小时后它的电池包竟然开始冒烟起火,而这台汉EV搭载的正是号称通过了电池安全测试“珠峰”——针刺试验考验的“刀片电池”。新知达人, “针刺” or “全场景”? 动力电池包安全测试你信谁?

所以我们回过头再看岚图在电池安全上的思考,从用车场景设计、从整车安全考量、从用户的切身利益出发,是否是一条更真诚、更用心、更不耍套路的道路。在很多场合,岚图汽车的管理层们都强调岚图从成立之初即致力于成为用户型科技企业,把零焦虑带给用户,把焦虑留给自己,通过这一场电池系统安全技术发布会,看得出岚图起码在“用户安全”这一维度上真的上心了。

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