动力电池安全"从小做起"

2019-09-10 10:08
来源: 晓店资讯

2019年,新能源汽车补贴政策的退出确实令制造商担忧,但更让人担忧的是容易发生事故的动力电池。我想知道大多数车主在新闻中看到电动车燃烧甚至爆炸时是什么感觉。我们每天都开定时炸弹吗?哦,不,这是定时炸弹!没人能猜出电池什么时候会变成愤怒的小鸟,这真的让人非常害怕。相比之下,一直保持低调的比亚迪从未发生过电池安全事故。当然,这不是因为运气,而是因为优秀的技术储备。

众所周知,比亚迪的动力电池既包括磷酸铁锂电池,也包括三元锂电池,而安全性更高的磷酸铁锂电池大多用于大型商用车,基本的安全问题是客车上配备的三元锂电池。三元锂电池从单一结构上可以分为三种类型:软电池、硬壳方形电池和圆柱形电池。与软包装电池相比,硬壳方形电池有三大优势:第一,其热管理模块比软包装电池简单,成组硬壳方形电池的能量密度远高于软包装电池;其次,软电池通过将两层聚合物粘合在一起来密封,而硬壳方形电池通过焊接金属铝来密封。因此,硬壳方形电池的密封性能优于软包装电池。第三,当热失控发生时,硬壳方形电池可以通过定向设计排气点火。即使单个单元失去控制,单个单元的能量也可以通过放电通道释放,这是软电池无法实现的。相比之下,特斯拉使用更小的圆柱形电池单元体积。在满足相同续航里程的情况下,圆柱形电池的数量远大于硬壳方形电池,电池的一致性难以保证,控制风险会增加。例如,x型需要集成超过7,000个18650个圆柱形电池。此外,与方形电池的铝硬壳相比,圆柱形电池的钢壳质量更重,电池之间的间隙更大,因此更容易受到能量密度上限的限制。因此,比亚迪选择了综合安全性更好的硬壳方形电池方案。

为了保证动力电池与汽车制造的高度集成和质量的统一。比亚迪已经形成了从矿产开发到原材料研发、电池芯设计与制造工艺、bms制造、模块与包装研发与制造、梯队利用与回收的完整产业链。它成功地集成并实现了7维4级电池的整体安全性。让电池研发与整个汽车产业链的联系更加紧密,反馈优化工作更加高效,最重要的是确保动力电池的安全性和质量能够得到跟踪和控制。

在单体水平上,选择更可靠的硬壳方形电池并不意味着电池的安全性会降低。模块级的链接和隔离过程设计与电池的安全性密切相关。首先,单个电池需要连接在一起以输出能量。在这方面,比亚迪在模块内部采用了行业领先的软连接和激光焊接技术。整个电池模块规则可靠,保留了原有的粗线连接方式,完全消除了摩擦引起短路的风险。在这些模块中,比亚迪还选择了更先进、更安全的铝排焊接,而不是螺纹连接。如果链接技术是电池模块的主动安全性,隔离技术是被动安全性。通过问题单体的“分而治之”,节约了危险,即模块的隔热和防火设计。模块热失控管理主要通过单个电池之间的气凝胶来实现。气凝胶采用pet封装,总热导率小于0.04w/k.m,可以很好地延迟单体之间的热传递,隔离有问题的单个电池,保证电池模块的整体安全性。

如果模块级安全性失败,它将升级到电池组级。为应对猛烈撞击引发的电池火灾,比亚迪巧妙设计了蜂窝结构的铝合金电池托盘。大量实验证明,这种结构在碰撞和摩擦时会坍塌,从而更好地吸收外部压力产生的能量。同时,电池组还配有隔热防火设计、能量释放装置和自动灭火装置。当车辆因强烈撞击着火时,驾驶员和乘客有足够的逃生时间,自动释放能量也可以将火势控制在一定范围内。

在软件方面,比亚迪的电池管理系统bms在电池安全方面也发挥着至关重要的作用。实时采集每个单体电池的电压、电流、温度等实时状态,实现了较高的采集精度、同步和采集频率,为电池管理的优化提供了坚实的基础。bms在准确收集数据的基础上,可以准确计算电池剩余电量、支持里程和电池安全寿命,以指导电池控制,方便车主掌握车辆状态,保证整个系统软硬件功能的安全。另外,bms在后台云数据库的支持下,结合人工智能算法,可以实现更智能的电池管理,进一步优化电池效率。

例如,比亚迪为常见的过充电问题预设了几个保护级别:首先,bms精确检测电池电压,实时监控电池状态,在充电到不同电压时执行不同的命令,并通过限制电流和切断继电器来控制充电状态。如果该项目失败,将使用机械cid(当前中断设备)设备。通过在电池单元上设计倒装芯片,当内部压力由于电池过充电而增加时,cid断开电路。由于电池组的电池是串联的,只要一个电池断开,整个电路就会断电。值得注意的是,cid作为一种纯硬件保护设备,是比亚迪的专利技术。

对于新能源汽车,最重要的部分是动力电池。在这方面,比亚迪在技术方面已经专业了15年,不仅在能源密度和电池管理方面处于行业领先地位,更重要的是,它已经积累了一套逻辑和联锁的电池安全解决方案。对消费者来说,控制性能和巡航范围很重要,但所有这些都是基于安全性。动力电池的安全不是修补丢失的羊的问题。如果可能涉及安全的每一个细节都没有在电池系统开发阶段进行设计,隐患将永远存在。比亚迪从研发源头对动力电池安全的各个方面都有系统的思考和全面的控制,为用户提供安全舒适的产品是真正的承诺。

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