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电池安全不容犯错

钜大LARGE  |  点击量:729次  |  2019年05月08日  

如果一件事有出问题的可能,无论这种可能性多小,它一定会发生。”


——【墨菲定律】


就在不久前,特斯拉与蔚来先后发生动力电池自燃事故,让特斯拉秒变占车位利器。更有报道称,A股新能源车板块在特斯拉发生自燃后一天蒸发市值858亿元。


或许您此前还会疑惑,为什么,造车新势力都只倾心于电动车且发展迅猛,而那些拥有百年积淀的汽车制造业“老炮”,却跟进缓慢?为什么,越是传统车企的电动车,综合续航却更短?


其实不外乎两个原因:一是电动车的技术门槛低,基本的三电系统与孩子的玩具车原理相同;二是安全标准还不规范,前两年我在C-NCAP中只能查到腾势的成绩,不知道这两年有没有多一些。


对于那些将“忽悠”标榜为“互联网思维”的造车新势力来说,别说只把安全做到90分,恨不得刚刚够到60分,就敢卖了。先把“势”造好,拉到第N轮融资才是关键。


相比之下,传统车企的“谨小慎微”,自然没那么光鲜亮丽了。或许是因为他们的思维没有那么的“互联网”,“墨守成规”的认为电动车的安全性一定要达到甚至超过燃油车方能问世。


毕竟,对于整个汽车行业来说,事故可以按照概率统计,但对于一个家庭来说,一个事故就是百分之百的遭难。


正如【墨菲定律】讨论的并非是错误的概率,而是侧重探讨偶然中的必然性。提醒人们不要存在侥幸心理,正所谓“不怕一万,就拍万一”。汽车安全问题,不是儿戏。


4月25日,我有幸参加了大众汽车组织的电池科普活动。让我进一步丰富了动力电池方面的认知,同时也更加坚定我的上述观点。


其实我们汽车媒体也是在不断的学习,只不过比普通汽车消费者更早一些了解汽车行业,下面就把我所学到的与大家来分享一下。


重温早已还给老师的物理知识,回顾电池发展史,以及动手小实验,就不多赘述了。利用镁、碳、盐水相互作用,产生电流的小实验很简单,非常推荐给家里的宝宝尝试。


下面我们就来看看,作为传统车企的代表,大众汽车是面对电池安全问题的。


在最开始,我们需要明确一点。虽然大众国产车型单色电芯由宁德时代CATL代工,但电芯封装、电池模组的设计、电池包的封装、以及电控系统,均由大众汽车参与研发,拥有全部知识产权。从而造就了大众汽车锂电池,与其他品牌锂电池的不同,虽然可能都来自宁德时代。


举个来说,华为的麒麟980和苹果的A12,均为台积电代工的SoC,但并没有人把他们混为一谈。明确了上述概念,我们便可以继续聊大众锂电池的安全了。


小金刚电池包


图片为高尔夫纯电的电池包,下部托盘为冲压钢材,坚固但重量较重,会大幅降低我们后面会提到的电池包能量密度。上部壳体可屏蔽电磁辐射,两位老师在拆解电池包的时候,也需要二人合力才能取下。电池包之所以设计的如此坚固,就是为了能通过如下严苛的安全测试。


视频详细介绍了大众途观LPHEV的锂电池包,需要经历IPX7浸水、IPX6K高压冲洗、IPX9K高压蒸汽、火烧、6轴机械冲击、模拟碰撞、E-MASK多轴模拟振动等几近变态的历练之后,才会装配到您的爱车之上。其中,评测标准高于行业规定标准,并且某些试验如针刺,并非行业硬性要求。


由于没有依据,因此我们并不能妄下判断。但也许有一些电池最终发生惨烈的自燃事故,恰恰就是因为震动引起内部电芯小幅挤压,或者因为浸水造成短路,这些小问题引起的。


而经历了各种历练大众锂电池包,刀枪不入,水火不侵,俨然就是电池包中的“葫芦小金刚”。


电控系统


除了身子骨强悍以外,大众的电控系统也值得一提。


高尔夫纯电在电池包后方有两个相对高一些的突起,他们不是电池,而是单格电量平衡模块。因为每个电芯在充电时,会存在电量高低不同的问题,就像是一个木桶每个木板的长度不一,因而影响电池的工作。通过对电量高的电芯增加电阻,每个电芯的输出就会达到统一。


没有水冷行不行?


锂电池在工作时会发热,这就需要相应的冷却系统。在很多人看来,没有水冷系统的锂电池会不可靠,容易过热。但正如我们曾经认为电脑不能没有散热风扇一样,如今以苹果MacAir、华为MateBookX13为代表的轻薄笔记本,都采用无风扇设计,因为即便依靠自然冷却也能满足散热的需求。所以说,无论是何种冷却方式,只要能满足电池包的散热需求即可。


大众就依据不同的散热需求,为高尔夫纯电设计自然冷却散热,而途观LPHEV电池包(上图)则为水冷散热。可见,大众并非没有掌握水冷散热技术,而是要因地适宜。毕竟,水冷系统虽然效果好,但一会增加电池包的开孔和重量。


PHEV(海外GTE)车型之所以会使用水冷散热,主要有以下2个原因:


第一,电池包相对紧凑,内部空间狭小,自然冷却的效率就达不到要求。


第二,更为重要的是,PHEV的电池包内96个电芯,均采用串联方式连接;而高尔夫纯电的192个电芯,采用并联加串联的方式连接。在输出电压均为345V的情况下,PHEV单个电芯的电流更大,而高尔夫纯电每个电芯的电流更小,仅为PHEV的1/2。从而使单个电芯的发热量约为PHEV的1/4。


发热量小,电芯间隙大,就使得高尔夫纯电的电池包,不需要水冷散热就能满足需要。


121Wh/kg有点儿小?


如今已有很多新发布的电动车,电池能量密度达到170Wh/kg。其实,他们的背后很多都是NCM811高镍锂电池的投入使用。即通过提高正极中镍的含量,增加能量密度。传祺AionS使用的就是宁德时代的NCM811三元锂电池,也使其电池包能量密度达到了170Wh/kg。然而,高镍也会降低锂电池的稳定性,这也是大众并没有第一时间追赶NCM811潮流的原因之一。


虽然高尔夫纯电电池包的能量密度121Wh/kg看似并不亮眼,但其中影响能量密度的客观因素有很多。


高尔夫纯电出自MQB燃油车平台,无法像AionS的GEP以及未来大众的MEB等纯电动车平台样,将电池铺满地板。同时,大众更不会效仿很多自主品牌油改电的做法,让电池包向下几乎贴地,向上侵占成员脚步空间。


AionS底盘


“土”字形的异形布局,让其电池能量仅为37.2kWh,相比AionS的58.8kWh缩水36.7%。但为了保证通过严苛的安全试验,电池的壳体并没有缩水,其所占电池包的比重,更大。当然也就拉低的电池包的能量密度。


从下方高尔夫纯电与广汽新能源AionS的性能对比来看,其实大众纯电动车的性能并没有落后很多。如果电池电量上去,其总的续航里程也不会差,体现了大众在电机、电控技术上的领先。


在百公里电耗方面,高尔夫甚至还领先于AionS,这个代表了当下最先进电动车技术的产品。可以预计,未来当大众推广MEB纯电动车模块化品台之后,随着绝对续航里程差异的消失,其在电机、电控、电池安全领域的优势,将会新引更多消费者。


270km续航够用吗?


首先,个人建议还是在有个人固定充电桩的前提下,再考虑购买纯电动汽车,特别是家中仅有一台车的用户。因为在不能保证在想充电的时候就能充上,再长的续航里程也不能缓解充电焦虑。


在有固定的充电桩的情况下,将电动车作为日常通勤工具,我们最应该看重的是它的电耗,而并非绝对续航里程。电耗低的车就会降低日常使用成本。


正如我们日常选购和使用手机一样,现在几乎没有人太在意智能手机的电池容量和续航,因为手机充电太过方便。从家和单位出门前,都能保证是满电状态。相比之下,电池容量虽然小,但待机状态下掉电极慢的iPhone反而能带来更好的使用体验。


而对于经常需要上千公里自驾长途出行的用户来说,续航长达多少的纯电动车,才能让你放心开着上路呢?


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