“琥珀”、“云母”做护法,岚图的三元锂电池安全都靠什么?

电池是电动汽车的“心脏”,对于电动车而言,电池安全才是“真安全”。而电池的安全问题,既是消费者购买新能源车的障碍,也是行业要攻坚的技术壁障。为此,新能源产业链的相关企业都在开展技术攻关。今年1月1日起开始实施的新国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,增加了电池系统(电池组)热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。
为了保障动力电池在受到物理攻击之后不起火不爆炸,车企们纷纷放出大招:前有比亚迪刀片电池,后有广汽埃安弹匣电池(技术)、长城大禹电池等等。而作为新能源“国家队”的岚图,近日也首发了自研电池系统技术。
图片
9月17日,岚图汽车在天津中国汽车技术研究中心举行了一次关于电池安全的系列测试,以展示其在保障电池安全方面的成果。活动现场,岚图FREE纯电版、增程版电池均以超国标数倍的标准,成功通过了包括挤压,碰撞和高温淋水测试的考验。
琥珀&云母自研电池系统有哪些亮点?
图片
“琥珀”和“云母”电池系统均选用高质量的三元锂电芯。其中“琥珀”电池系统技术应用于岚图FREE纯电版,“云母” 电池系统技术则应用于岚图FREE增程版。两个电池系统均具备超高的安全性能,包括,行业首创的“三维隔热墙”技术,PACK五层安全防护和岚图专属云BMS。
图片
“三维隔热墙”技术
技术原理:电池中每个电芯都被全方位三维立体包裹,这样三维隔热墙在电芯与电芯之间,形成高效的隔热阻燃绝缘防护层。
三维隔热层是为每个电芯量身定制了“安全仓”,就算某个电芯出现热失控,其产生的影响也会被严格限制。
为使三维隔热层达到最好的隔热阻燃效果,同时兼顾绝缘和轻量化,以及整个生命周期的可靠性。岚图对隔热材料进行了精挑细选和严格的试验认证:在开发”琥珀”电池系统的过程中,为了使三维隔热层每个电芯间隙填充均匀,并攻克气泡等工艺难题,采用独特的模块开孔方案,尝试了数十种复合材料。
“琥珀”电池系统和“云母”电池系统的技术区别在于三维隔热墙的材料及结构不同。
“琥珀” 电池系统三维隔热墙技术,是在电池包内填充特殊的有机硅复合材料,通过结合有机硅聚合物+低密度隔热材料+阻燃剂,形成高效的隔热阻燃绝缘层,使得每个电芯单元像琥珀一样充分包裹,这就是它名字的由来。
而“云母” 电池系统三维的隔热墙技术,是在电池包内加入层状Al-Si云母和气凝胶,且电芯和云母、气凝胶会像云母石一样层叠堆积。换句话说,“云母”得名源于材料。
图片
PACK五层安全防护
车身防护:由于汽车的前后部都有足够的缓冲吸能空间,对于电池系统而言,侧面通常是面临威胁最大的方向。岚图FREE车型的B柱结构,采用了TRB工艺的1500Mpa超高强度钢材;在车门门槛位置,用了双层结构的1500MPa超高强度热成型钢;前后车门内部,还有行业最高等级的2000MPa热成型钢制成车门防撞梁。
高强框架:在高强度车身的内部,电池包外壳采用高强铝合金框架、带多条加强筋的特殊设计,让整个电池包结构更强、更耐撞击。在岚图的安全测试中,电池包可以抵御高达20吨力(相当于一辆轻型坦克的重量)的挤压而不发生安全事件。
压力传递:电池包系统的防护设计不止步于外壳。在电池包内部,岚图设计了与车身结构相匹配的多条横纵加强梁,通过横亘整个电池包的横纵交织立体结构,将来自外界的碰撞能量充分地分解与吸收,保护内部电芯免遭碰撞力的伤害。
形变吸能:假设遭受到罕见的、过于猛烈的撞击,无法完全避免电池包遭受碰撞压力,岚图还对电池包预设了形变吸能空间,留有超过30mm的形变空间,在电池包受撞击变形时,保护其中电芯免遭损伤。
电芯双保险:岚图为电芯开发了独特的防爆阀和熔断装置。一旦有极端的撞击侵入,电芯造成短路或电芯内压力增加,电芯池双保险能立即启动保护作用,切断电池内短路回路,释放额外压力,确保电池不起火、不爆炸。
电池安全“千车千面”:岚图专属云BMS
当前,车端BMS功能越来越完善,技术也越来越先进,更快且愈发稳定的网络速度为云BMS的实现提供了可能。
岚图专属云BMS
图片
1)超强算力,覆盖全生命周期
相较于传统车端BMS只能提供单台车数据计算、3-5天短期信息存储,岚图云BMS可以同时在线服务百万级台车,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%。实时、高效和稳定性业界领先,为电池提供全生命周期的电池健康和安全管理。
2)超前预警,精准故障预测
岚图云BMS,从基于专家规则库的故障阈值检测和基于熵值算法的离群检测两个方向,建立起云端故障监控模型,进行大数据分析和追踪,实时给出针对性电池管理方案和建议,实现7×24小时在线跟踪,精确诊断,超前预警。同时,还根据历史运行工况和故障情况,采用深度神经网络算法建立模型探测电池的故障隐患,实现车辆深层次和关键故障提前预测。可提前2小时对冒烟、起火、爆炸等关键故障预测;对电池内短路、欠压等故障,能做到提前一周预警。
3)精细护理,保证电池健康
岚图云BMS从使用工况、充放电倍率、充放电深度等多个维度建立了一套完备的电池健康评价体系,采用机器学习算法建立电池寿命预测模型,可以对电池80% 和70%的寿命点进行预测,准确度高达95%(相当于站在当前点,预测10年后的电池健康状态的误差不会超过5%)。基于以上核心技术,从而向用户提供最优的电池系统维护和保养建议,并持续跟踪分析电池状态。
4)自学习迭代,常用常新
岚图云BMS,拥有自学习功能。随着车辆接入量增加和使用时间增长,岚图云BMS故障预测和寿命预测模型,还能不断优化模型参数提升预测精度,越用越“聪明”。车端BMS偏向于短期的电池安全分析与执行,云端更偏向于电池安全长期的规划与预测。岚图将实现“云端”和“车端”的两端密切协同,为用户提供全方位、全生命周期的电池安全保障。
为啥没做穿刺实验?
之前,比亚迪刀片电池和广汽埃安弹匣电池均顺利通过了针刺试验,而由于存在与实际失效模式有出入等原因,在今年1月1日实施的2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,针刺试验被去除。
图片
另外,岚图汽车认为,自家的“琥珀”和“云母”两套电池系统,均选用对安全性更为敏感的三元锂电芯(三星SDI的圆柱电芯)。与刀片电池和弹匣电池相比,圆柱电芯无法做到“一针到底”,难以引起电池热失控;另外,岚图对电池包外壳的保护能力似乎更为自信,他们更加关注对电池过充等导致的老化问题。因此,这次他们没有展示穿刺实验项目。
图片
总的来看,岚图汽车对于电池安全的考量,更多出于实用性需求:不同车辆电芯使用状况不一,为其构建更可靠的数据库显然更有利于保护其长期使用;从实际使用出发,电池包外壳只要足够结实就不用过于担心穿刺问题;而如果热失控真的发生,严密的安全保护体系又能将损失最小化。现实主义,才是一家追求快速扩张的“新实力”最有力的武器。