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电动车自燃频发,给电池安全敲响警钟!

对于近期接二连三的自燃事故引发了人们对新能源车安全的广泛担忧,矛头也直指为新能源车提供能源的动力电池。那么,到底是哪个环节出了问题呢?其实新能源车安全问题覆盖全生命周期,包括设计研发阶段、制造和使用过程、监控环节,比如生产过程控制不严、充电管理不到位等,任何一个环节如果把控不好,就有可能导致着火事故。当然不管哪个环节出了问题,有什么问题引起的,最终表现起火事故,都会与动力电池有着不可分割的关系。

数据显示,过去8年,国内新能源车着火事件中与动力电池相关案例为92例,占比高达86%。从内部因素看,电池热失控导致的自燃是主要原因,电池的热失控是机理复杂、危害严重的电动汽车安全问题。除了从导致热失控的机理上分析控制外,引入有效的安全防护设计,规范产品开发流程等都可以有效提高产品的安全性。

单体作为电池系统安全设计的基础和依据,其重要性毋庸置疑的,除生产缺陷外,随着电动车数量的增加和行驶里程的增加,设计缺陷/滥用以及生产缺陷(电池内部存在的金属/非金属杂质)引起的单体小概率失效问题几乎不可避免。

电动汽车的电池包是由很多个电芯串并联组成的,电芯受到内阻影响,在输出电能时释放出热量,使得自身温度变高,同时也会聚集大量热能在电池包中,最终因无法散热而造成失火事故。针对电芯而言,如何确保各种运行条件和使用情况下的化学和热稳定性,确保不产生安全风险,这是必须要考虑和解决的问题。需要考虑的情况包括:额定范围内的正常工况、长距离运输和长时间存储、极端情况(如针对电芯的过充、过放、挤压、穿刺、火烧等),在各种情况下,都要为电芯的安全性确定合理的设计目标,贯穿到电芯的开发过程中。

动力电池是一个系统工程,电芯质量、成组技术、管理技术、温控技术、生产工艺等等都是影响电池稳定性和寿命的重要因素。尤其是热管理技术,对用车体验及安全有着非常大的影响。不同的热管理方案会带来截然不同的实际效果。从政策推动方向来看,长续航、长寿命、快充电,已经成为动力电池的发展目标。此时,车企对热管理系统的要求也在提升。液冷技术正在被诸多车企所重视,替代风冷成为电池热管理系统的主流选择。液冷比风冷的散热效率更高,能满足大功率充放电的散热需求,同时液冷散热更均匀,电芯温差小,对于增强电池系统稳定性、提升寿命有很大帮助。不过,液冷系统运转时会消耗一定的能量,且相对风冷系统成本也略有增加。随着应用环境对电池的要求越来越高,新能源车型的电池热管理越来越受关注,液冷逐渐成为了各大车企的优先考虑方案。目前国内外的典型车型如宝马i3特斯拉ModelS、通用Volt、华晨宝马之诺、吉利帝豪EV等都采用液冷技术。除此之外,还有更多的车企包括比亚迪、北汽、广汽、别克云度江淮小鹏汽车、奇点汽车等都纷纷采用液冷技术。CATL、国轩等一批国内电池企业也紧跟步伐纷纷推出液冷技术系统,作为独立第三方动力系统供应商华霆动力最早将液冷技术引进国内并批量应用,推动了国内动力电池热管理技术的进步。电动知家认为动力电池研发是一个相对缓慢的过程,需要充分考虑到使用材料、电芯水平、内阻、电压、功率等方方面面的因素,它好比传统燃油车发动机,做出来容易,做好需要下大功夫。

除了电池本身外,电池包在设计之初的缺陷同样不能忽视,这些缺陷埋下的安全隐患积累到一定程度和就会引发安全事故。比如电动车对防水有着较高的要求,如果没有达到相应等级,经过长时间的使用,雨水和路面积水等就会腐蚀电池导致电池短路从而引发自燃,而一些企业为了节省成本从而选择不提高电池防水等级,铸下大错。此外电池包中的电池在汽车行驶过程中由于震动会产生摩擦,长时间使用同样会导致电池短路,继而引发自燃。而汽车震动无法避免,能做的只有加固电池,从而降低短路的风险。

在整车安全设计层面,电池系统在极端条件下也必须拥有足够防护,包括电动车碰撞、极端天气等。所有的冲击、能量变形,需要由整车的框架进行吸收,极热、极寒天气则需要整车的结构、材质设计与电池系统设计相互结合,共同保证电池系统在极端条件下的安全。

电池包是一个复杂的系统工程,并非各项配件的简单拼凑,对厂家的设计、制造经验有很高的要求。需要从单体、模组、系统、整车4个不同层级出发,将安全设计渗透到产品研发生产的各个环节。

特斯拉以及其他电动车频发的自燃事故,再一次为新能源汽车安全敲响了警钟,无论是从保障用户的人身财产安全,还是电动车行业的可持续发展出发,动力电池的安全已经成为急需解决的问题,电动汽车企业应该积极正视自身存在的问题,而不是呈现出不负责任的态度。

总之,新能源汽车的安全需要各方面的努力,对于企业而言,需要注重安全上的把控;对于个人用户而言,需要注意车辆使用和充电时的安全性;对于社会而言,需要加强政策上的引导以及管理,毕竟安全是所有车企的底线

来源:第一电动网

作者:电动知家

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