電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
雖然眼下的電動車市場非常火爆，但更多的是車企不斷推出的新款車型的消息，能夠多讓消費者真正下定決心購車的因素依然不夠多充足。就算是在北京這樣的指標難求的電動車的限購城市，依然有很多人擁有了指標卻在持標待購。為什么有指標了但是不買呢？里程焦慮之外，更多的是電池安全焦慮，動輒出現的起火事件，讓消費者對于純電動車增加了很多恐懼感。究竟什么車更安全？本文解析了在純電車型細分市場銷量表現不錯的三個車企的電池安全前沿技術，在選購純電汽車之前，先來知道一下它們的安全性吧！
在科普文章開始之前，首先我們需要知道一個最常識的問題：
純電動車為什么會出現電池起火爆炸事故呢？
電池發生爆炸和燃燒是由于電池電芯過熱然后引發熱失控，而過充、短路、擠壓變形、破壞性穿刺、外部火災引發等等情況都會導致電池電芯過熱。要想防止起火爆炸，要對電池的電壓和溫度實時監控，一旦出現異常時電池管理系統BMS需要立即：斷電保護、釋放電池電壓、調用熱管理系統給電池冷卻降溫等。
鋰離子電池的安全性一直是各方關注的問題，早在2013年，日本航空公司的波音787夢想客機所搭載的鋰離子電池起火，導致剛交付不久的波音787全部停飛；在2016年，三星NOTE7手機出現了多起自燃、爆炸的事故，最終導致這款大熱手機被停售召回；電動車所采用的鋰離子電池雖然與飛機、手機不同，但本質上是一樣的。今朝，飛機電池起火的事故不復存在，手機起火的事故也越來越少了，相信電動車的電池起火自燃事件也會越來越少。
1.比亞迪：電動車圈的安防專家智慧管理七個維度的四層電池安全防護
為什么第一個解析比亞迪？因為這個品牌在2018年連續四年奪得新能源車銷量的全球第一。也正是在2018年，比亞迪推出純電動車平臺-e平臺，這也是全球首個開放共享的電動車平臺。在模塊化的高效加工方式下，王朝車型(秦宋唐元)系列都推出EV版本，還有e系列的e1、e2、e5、e6，使得比亞迪保持了自己的銷量地位。這個e平臺可以說是代表了目前行業內最高標準的純電汽車核心技術，那么e平臺究竟有哪些？
傳統的汽車在發動機艙里集成了動力部件及附件，又占空間還重量大，而比亞迪的e平臺把動力相關的零部件高度集成，驅動電機、電機控制器、減速器高度集成，高壓系統的DC-DC、車載充電器、高壓配電箱高度集成。在機艙內，上面是高壓系統，下面是驅動系統，節省空間又減重。
因為要適配不同的車型，所以比亞迪提供了40kW、70kW、120kW、150kW、180kW的五大驅動平臺，為不同級別的車型配備不同功率的驅動機，e1源自40kW驅動平臺，而唐EV這樣的大塊頭就源自180kW驅動平臺。
除此之外，e平臺還整合了車身的各種控制器。傳統的汽車的組合儀表、網關、智能鑰匙控制器、藍牙鑰匙等等這些部件的控制器都分散在車身的各處，集成的好處是節省空間、減少重量、降低能耗，維修時也會更方便。
平臺整合除了帶來高效和經濟性，對于安全的影響有哪些呢？
因為電動車神奇的安全需求，電池需要經過極端的安全風險探測：碰撞實驗、涉水實驗、鹽水浸泡、高低溫實驗，比亞迪把可能引發電池漏電和起火燃燒的問題歸納為七個主要維度，這也就是比亞迪的“七維四層安全矩陣”，這七維包括：連接、高壓防護、碰撞、過度充電、外部電路短路、內部電路短路和電池熱失控這七大問題。
電動車依賴電池提供動力，因此，對電動車來說，由眾多電芯組成的電池可以被看作是一支由眾多個人組成的強大組織。對電池的安全管理，可以看作是對這個組織的管理。在設計電池時，比亞迪針對：電池電芯、電池模組、電池組、電池管理系統這四層安全進行保護性設計。
電芯控制：戒備出現過充，比亞迪在電池電芯上安裝了一個叫做“CID”的機械裝置，當電芯內部壓強超過設定值時，CID會自動彈開，斷掉電芯與電芯之間的串聯電路，強行終止充電過程。如果過熱依然沒有被控制，那么安裝在電芯頂部的防爆閥自動打開，把電芯內蓄積的高壓氣體排放到電池組外部。
模組管理：模組是單體電池的組合，它的功能就是鏈接，或者隔離。鏈接時，所有單體電池齊心協力的輸出電力，比亞迪在模組內部采用了領先的軟連接+激光焊接工藝，告別了依賴粗電線鏈接的低級方式，這就避免了由于摩擦而導致短路的風險；隔離時，模組間的隔熱隔火設計幫助進行熱失控管理，保障了安全。
電池組密封：比亞迪電動車上的電池組和其它所有高壓部件、連接附件都是按行業最高的密封標準“IP67”來設計。
國標要求電動車動力電池組在深為1米的水中浸泡30分鐘不能現進水，而比亞迪的企業標準是浸泡2個小時不能進水，出水后放置一個月電池組也不能出現短路、漏電等情況，這樣嚴苛的標準使得比亞迪車型的防水等級達到了IP67。
電池管理系統：如果電動車發生碰撞，電線、插接口、電池組破壞，高壓電會不會泄露？
電池管理系統BMS的任務就是通過傳感器來監控電池里的一舉一動，防止火災發生。監測到危險情況時立刻采取措施：切斷充電器、切斷線路等等。在電池充放電的過程中，它要實時采集電動車動力電池包中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池組總電壓，戒備電池發生過充或過放的情況。
漏電保護：比亞迪電動車的高壓系統有嚴密的漏電保護功能，系統一旦偵測到高壓電泄露，就會自動斷電，同時迅速把高壓零部件內部電壓釋放至安全水平，釋放過程在3秒以內。
高壓分段：當碰撞事故發生時，安全氣囊總成會給電池管理系統(BMS)發出警告信號，BMS得到警告后會立即斷開電池組內部電池模組的串聯連接，存在于電池組正負極兩端的高電壓這時被分成了若干“段”，成為存在于電池組內部的安全低電壓。這樣設計的好處是，發生碰撞后，車內人員和救援人員不會出現觸電等二次傷害事故。
選購提議：最后值得說的一點是，比亞迪純電動車電池享受終身質保，一旦電池出現任何問題，都會享受免費更換，讓消費者更放心一些。
2.北汽新能源：電動車圈的學霸，四級安全防護確保電池碰撞安全
在電動車界，堪稱續航實力派的，當北汽莫屬了。其確實安全設計方面，北汽新能源也做了很多車輛探測功課，可以說是電動車圈的學霸級企業。
通過正面碰撞、側面碰撞、柱碰、刮底等多達28種碰撞工況，確保制造出來的電動車能夠多擁有最強的碰撞安全防護。高溫、高寒、高原這樣的“三高環境探測”，北汽新能源做了累計達300萬公里的里程。
今年9月份的一條新聞，讓北汽新能源登上了熱搜，在天津中國汽車技術研究室的試驗場上，北汽新能源的EX3進行了三車雙重碰撞的探測，這樣的探測不單單電動車沒有做過，燃油車也沒有。
在試驗中,等紅燈的北汽新能源EX3被后車以50km/h時速追尾，隨后又被正常通過綠燈的車輛以50km/h時速撞擊側面。在后、側兩次強大的碰撞下，北汽新能源EX3的A柱、B柱，門梁沒有出現變形，駕駛艙保持了良好整體性，碰撞中車門沒有被撞開，碰撞后車門也能正常打開。在探測結束后公布的數據顯示，北汽新能源的電安全探測結果全部合格。
取得這樣的成就，這是因為北汽新能源在軟、硬件兩個層面進行電氣安全保護。
在硬件方面，北汽新能源EX3這款車是以電池為中心的正向平臺來研發的，在安全結構設計上就優化了前后端吸能以及門檻結構，這樣可以避免碰撞發生時出現的過大沖擊損壞電池包；同時，電池殼體為“井”字結構，這樣的結構能確保剛度足夠支撐結構，碰撞時戒備外部侵入；高壓電部件、高壓電線等布置在車身結構變形很小不容易被擠壓的位置，與車身進行穩固連接，增加了三電部件的穩定與安全。
在軟件方面，北汽新能源EX3車輛有多重高壓安全保護，在發生碰撞后系統可控制高壓立即斷開，并將高壓系統中的電能自動泄放，應和時間是毫秒級，在應和速度上是超越了比亞迪。
電動車比燃油車更需要！什么樣級別的碰撞安全防護能讓人放心？
在電池碰撞安全問題方面，北汽新能源從零部件到汽車共有四層保護。
第一層，是整車級保護。在碰撞安全設計過程中，電池位置設計成不可變形區域，同時在電池周圍設計了過渡區和可變形區，降低整車的碰撞強度，保護電池的安全。
第二層，是PACK級保護。采用高強度鋁型材的箱體，結合了拓補設計的優勢，確保PACK級有第二層保護。
第三層，是電氣功能的保護。通過優化電池組中心，確保當整車碰撞時的電氣系統不至于受到過多的損壞。同時把相關的碰撞信號以及相關的異常監測的信號引入到系統里，來確保電氣在出現異常情況時能夠主動的切斷高壓裝置，保護成員的安全。
第四層，是模組級保護。通過采用高強度的鋁型材的模組設計使電池模組的強度增加了近35%，同時在電芯與電芯之間、模組與PACK之間設置隔熱緩沖區，當車輛受到擠壓時，盡可能在一定程度上確保電芯不至于受到擠壓，保證電芯使用的安全性。
有電動車圈學霸之稱的北汽新能源，在2015年就開始布局了整車電控的ISO2626的標準。在2017年年底，北汽新能源聯合德國萊茵，一起完成了基于電控產品開發流程ISO D級的認證，還有VCO、BMS(電動車電池管理系統)等三個產品的認證體系。同時今年上半年完成了ASPICE LEVEL2(汽車業界軟件開發過程評估標準)的認證，有效的確保了北汽新能源純電動產品的可靠性。
選購提議：一直以來，北汽新能源出品的純電動車都有著續航確實的美譽，再加上性價比高，所以在銷量榜上一直居高不下。
3.蔚來：異軍突起的
頻頻起火的蔚來汽車，它的電池安全過關嗎？
今年6月，蔚來汽車召回了4803輛ES8電動車，召回原由是動力電池組搭載的型號為NEV-P50的模組，模組內的電壓采樣線束走向不當，可能被模組上蓋板擠壓，導致被擠壓的電壓采樣線束表皮絕緣材料磨損，極端情況下可能會造成線束絕緣層燒損從而引起電池組熱失控和起火，存在安全隱患。
做為造車新勢力中的佼佼者，蔚來汽車的外觀造型可以說是讓很多人眼前一亮，但是它的電池安全究竟過關嗎？4月22日，西安蔚來服務中心一輛維修中的蔚來ES8發生自燃并燒毀，這臺車送修前經嚴重碰撞；5月16日晚，上海嘉定區某地下車庫一臺蔚來ES8出現自燃冒煙，這臺車在插槍充電狀態下連續停放了4天；6月14日，湖北武漢一輛蔚來ES8發生自燃，底盤后部位置出現大火后被撲滅...
很多想嘗鮮35-55萬價格區間的蔚來電動車的用戶表示很擔心，之后，蔚來汽車官方專為電池安全發布了保障動力電池安全的行動方案：車輛在行駛過程中底盤發生碰撞時工作人員現場檢查車輛、車輛進廠保養或維修時一律將車輛舉升檢視電池組底板、車輛進站換電時增強對車輛電池組底板和電氣性的人工檢查、免費更換具有安全隱患的電池組。
頻頻起火的蔚來汽車，究竟還能買嗎？
在10月初的第三屆國際電池安全大會上，蔚來汽車副總裁黃晨東披露了蔚來汽車的安全電池包的開發進展。為了讓電池不要出現熱蔓延的情況，蔚來汽車開發了電池模組和保護體系：在出現熱失控情況前，使用絕緣材料杜絕熱蔓延，戒備因電池過熱對車輛造成二次傷害;在優化設計中，蔚來汽車將設計防火墻，目的是有效的杜絕熱傳遞，同時還增加設計了煙道和滅火裝置。
在BMS層面，蔚來汽車設計了電池生命管理系統實時監測系統，以數據為基礎優化了電池生命管理系統、全天候實時監測系統監測車輛電池狀況(含休眠過程)、電池資產建模的管理。
在數據分解方面，所有車輛監測的大數據都進入到云端，云端進行自動分解監測結果，在統計方面如果偏離了正態分布，就會把電池拿出來做回溯性分解，如果存在問題就要更換電池。
在電池方面，安全精確的智能系統，每次在汽車發動的時候和充電的時候都非得做監測。
選購提議：從目前公布的資料顯示，蔚來依然沒有把電池起火的概率控制在能讓消費者徹底放心的層面，也沒有披露更多的探測數據信息，嘗鮮的確要謹慎做出選擇。
編者后記：電動車的安全問題實質上就是電池安全問題，它包括了熱安全、電安全、機械安全、功能安全。其中任何一項失效，輕則影響電動車的功能，重則引起起火自燃。安全是電動車選購的第一要素，惟有在車輛設計之初就充足的考慮到電池安全問題，才能在萬一發生不測，比如嚴重碰撞或者極端惡劣的氣候環境中，最大限度地阻止電池發生漏電或者燃燒，保護人的生命安全。
值得選購的是那些在車輛設計之初就充足的進行了安全設計的車型，只要進行科學合理的設計，電動車可以和燃油汽車一樣安全可靠、皮實耐用。
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