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新能源汽車行業的達摩克里斯之劍——電池安全

鉅大LARGE  |  點擊量:813次  |  2018年10月30日  

新能源市場繁榮嗎?很繁榮。國外的特斯拉銷量直線上升,高端品牌紛紛入主新能源;國內互聯網新勢力做的風生水起,傳統車企油改電不亦樂乎。繁花錦簇的新能源市場似乎看不到四伏的危機,巨大的熱情讓電池安全問題成了繁華角落的一筆帶過。

古希臘傳說里,迪奧尼修斯國王滿足他的寵臣達摩克利斯享受一天帝王的完全權力,達摩克利斯如愿以償時發現頭頂有一柄寒光閃閃的利劍,利劍只用細細的一根馬鬃系著,隨時都可能掉下來。他心生恐懼并迅速逃離。而新能源行業的電池安全就如同這一柄利劍,懸掛于車市繁榮之上。

正常行駛的電動車為什么突然起火?

上高速顯示足夠的續航里程,怎么會提不上速最終被追尾致使親人喪命?

為什么行駛時突然斷電黑屏車輛直接趴窩?

……

電池安全的根源問題

電動車起火的直接因素是電池包熱失控,即電池在短時間內到達一定溫度,會產生連鎖熱反應。引起熱失控的原因有很多,比如電池本身溫度不均勻、電池進水、受到碰撞等。這和車輛質量及外部使用都有關系。

為了應對人們對高續航車型的追求,新能源汽車的電池由原有的磷酸鐵鋰轉為密度更大的三元鋰電池。后者單體能量密度為180Wh/kg,成組后110Wh/kg,但三元材料中鎳鈷鋁18650電池超過180℃就會自加熱,起火后很難控制,而磷酸鐵鋰材料到250℃才會發生放熱現象。因此即便擁有數據上的優勢,欠缺的安全性同樣值得關注。

電池管理系統(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM,簡稱BMS)是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶,可以實時監測電池物理參數,預估電池電池狀態,在線診斷與預警等??梢哉f,BMS充當了“大腦”的功能。但如果BMS與充電樁沒有裝備合格的絕緣檢測裝置,那么車輛與充電樁形成的充電回路就很難滿足絕緣電壓、爬電距離、過載、IP等級、插拔力、鎖止、溫升等各項指標要求。一旦是面臨失控,BMS既無法自行檢測具體是哪一板塊出了問題,強制啟動液冷系統,降低蔓延速度,也無法精準地傳達信息,通知車內人員迅速逃離。

以國慶期間在高速公路上因為電量不足被追尾的事件為例,車主表示,在上高速之前,電動車電量顯示還可以繼續行駛175公里,而預計行程只有60公里,所以就放心上了高速。但是剛上高速不久卻出現電力不足提不上速的情況,因此在逐漸向應急車道撤離的時候被大貨車追尾。

正是由于BMS系統的精度出現問題,儀表盤才會顯示出錯誤的里程信息,最終導致悲劇的發生。所以如果要找源頭,很大程度上是因為產品質量存在問題。為了縮短研發周期,部分企業用增厚活性材料、減少隔膜等方式提升電池比容量。同時由于電池測試技術不達標,國內的BMS都還處于初級階段,除了顯示電壓電流之外無法實現真正的熱失控管理功能。

電池遭遇的挑戰

在這些起火事故中,三元鋰電池占比近六成,磷酸鐵鋰電池占比一成,還有三成原因不明。很多人可能會認為,三元鋰電池不安全,那我們不要用好了嘛,我們可以用氫燃料啊。確實,氫燃料的生成物只有水、電和熱能,比傳統的火電更加環保。

氫燃料的研發也并非一蹴而就。首先是氫氣的存儲問題,我們都知道氫氣易燃易爆,作為一種氣體,它不能像電池組一樣碼好放在車底,而是需要巨大的厚壁儲罐,如何壓縮并存放在車里,這是一個大問題。而這個問題又引申到如何采集制造更多的氫氣,制氫包括兩個途徑,工業副產氫和可再生能源電解水制氫。工業副產氫分布比較分散,電解水制氫需要核心技術。此外,高昂的建設成本也是規?;l展的障礙,在建或運行的加氫站都分布在東部地區,地域化嚴重??梢哉f,目前我國制氫、儲氫、加氫等環節的關鍵核心元器件,還不能“國產化”,完全依賴進口,成本難以下降。

雖然可以看到不少車企在為開發新燃料而努力,但回歸產品本身,電池安全是值得全行業思索并解決的課題,這柄無形的劍,是各家車企必須掛在心頭的責任。如何保障新能源車企在設計、制造、驗證、使用過程中嚴格遵守相關技術標準和規范,如何建立電池安全測試標準,保證BMS準確反應實車的使用情況,如果任由任何車企都可以暢游這片新藍海,那么參差不齊的產品質量為什么必須由消費者來承擔?

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