電池安全,成為汽車碰撞測試的新焦點

愛範兒 於 12/08/2023 發表 收藏文章
1959 年 10 月,德國。

一輛載着假人的奔馳 W111 撞上了重達 17 噸的固定障礙物。撞擊發生後,車輛瞬間變形,玻璃四濺。


這是歷史上首次真車碰撞測試,和現代的碰撞測試一樣,這次測試同樣會通過車內的假人來評定車內乘員在事故中受傷的情況。

引用有本事線下碰一碰。

如今,隨着行業的規範化,各品牌的主流車型,都得在線下碰一碰。成績好了,能賺個吆喝;成績不好,也能查漏補缺。比起在電腦裏的進行模擬,我們總是更喜歡猛烈撞擊後再進行數據分析。原因在於,這不僅是最真實、最直觀的實驗,更重要的是——
這種大場面,應該沒有人不喜歡看吧?


喜歡嗎?如果你喜歡的話,你應該會很享受今天這篇文章。

因為這次撞的不只是車,還有電池。

隨着新能源汽車在過去兩年中的迅速增長,用户對於電池安全也愈發關注,要想讓新能源汽車成為廣大用户所接受的交通工具,制定一套嚴格的電池安全標準,尤為關鍵。

好消息是,這樣的一套標準已經在路上了。

一羣人,「折磨」一塊電池

今年 5 月,中汽中心新能源檢驗中心出具了一份史無前例的實驗報告。

這份報告講述了一塊電池在中汽中心所經受的噩夢般的「考驗」—— 針刺、水泡、跌落、火燒,每一關都不簡單,完完全全地刷新了電池安全測試的的行業標準。

這塊電池遭遇的第一道難關,就是業界公認最難通過的電芯針刺實驗。

針刺實驗是通過「人為」製造電池內短路,模擬電池熱失控過程的實驗,堪稱電池安全測試領域的「珠穆朗瑪峯」。當然了,我們今天的主角,自然不會敗在第一關的。

▲針刺試驗

被一根直徑 8mm 的鋼針刺穿後,這塊電池並未起火,爆炸更是談不上,甚至連煙都沒冒,全程的最高温度不超過 40°C,靜置 1 小時後也未見異樣。

登上了「珠穆朗瑪峯」,下一關便是「下海」。

▲電池包海水腐蝕浸泡試驗

只見測試人員將電池包完全浸泡到濃度為 3.5% 的氯化鈉溶液中,在 1 米的深度下持續浸泡 24 小時。為的就是考驗它的密封性。完成浸泡後,電池包未起火、未爆炸,絕緣電阻值 ≥20MΩ,成功過關。
第三關,跌落測試。

這是行業裏的首個連續跌落測試,同一個電池包將會以三種不同的姿態,從 2 米的高度跌落到水泥地面中,電池包不發生電解液泄露、不起火、不爆炸,即為合格。

▲電池包三面跌落重擊試驗
但這對於我們今天的主角來説,自然不是什麼難事,最後一關才是最刺激的。

在外部火燒測試中,測試人員採用直接燃燒 105 秒+間接燃燒 90 秒的方式,燒了這塊電池將近 3 分半鐘,都快聞到焦香味了,還是一點事沒有。

▲靜置 24 小時後,電池依然沒有發生起火和爆炸

這還不算完,單獨測完電池後,測試人員又將電池裝進了車內,開始進行整車測試。

那整車應該如何測呢?

在新能源汽車用户的用車場景中,最常見的安全隱患,便是「底部碰撞」。根據中國交通事故深度研究的數據,由於碰撞導致的起火事故案例中,來自底部磕碰造成的比例在七成左右。因此,底部碰撞的事故分析,最為必要。

在這次試驗裏,測試人員一共安排了四項中高速底部碰撞項目:整車正向刮底、整車後向刮底、整車負坎衝擊,以及整車託底。

簡單來説就是用一個實心鋼球正着刮。

▲整車正向刮底

反着刮。

▲整車後向刮底

跳着刮。

▲整車負坎衝擊

最後再一動不動地迎接 30kN 的劇烈衝擊。

▲整車託底

這幾個項目裏,既有像負坎衝擊這樣的行業首創,也有本就存在的「傳統藝能」。但那些傳統測試項目的難度,自然有所增加。

比如在整車正向刮底試驗裏,測試車輛的車速比行業標準高了 10km/h,為 40km/h,帶來的結果就是,當實心球和電池包的撞擊能量是行業標準的 1.78 倍。

經檢測,測試車輛做完 4 項安全試驗後,底部形變量較小,電池包固定點系統、高壓連接器等部件均未斷開,更是完全沒有發生起火、爆炸、冒煙等熱失控現象。

▲測試車輛底部受損情況

毫無疑問,一套嚴格且統一的安全標準能夠減少市場的混亂和不確定性,但前提是這套標準足夠科學有效。

而「4 項電池試驗+4 項整車試驗」的搭配,不僅考察了電池的安全性,同時也對車輛結構進行了驗證。

在一系列高於行業標準的安全測試的佐證之下,實驗報告中的測試車輛,完全稱得上是用户當下能夠買到的最安全的新能源車,這輛車便是吉利銀河 L7。

吉利架構下的「八重護盾」

吉利銀河 L7 順利通過整車級安全測試的背後,藏着兩大秘訣:神盾電池安全系統和 e-CMA 架構。


神盾電池安全系統,是吉利獨創、吉利銀河專屬的電池安全技術,從「電芯層」到「PACK 層」再到「架構層」,每一層都能刷新行業電池安全標準。

我們按由內而外的順序,從「電芯層」講起。
神盾電池的電芯,使用的均為低反應活性的電解液,這種電解液具有離子電導率高、產熱低的特點。另一方面,擁有超強熱穩定性的高安全磷酸鐵鋰正極,在 500°C 的環境下都不會分解,安全性大幅提升。

同時,神盾電池的隔膜採用耐熱塗層塗覆技術,耐高温、高強度的複合結構在超高温 150℃ 下仍能保持良好的尺寸結構,有效防止內短路擴散。這便是神盾電池能夠通過電芯針刺實驗最主要的原因。

▲神盾電池

接着是由一定數量的電芯組成的「PACK 層」。

可以發現,在前面提到的電池 4 大試驗裏,水泡、跌落、火燒這 3 個項目,考驗的都是「PACK 層」,這就要求神盾電池擁有極高的整體強度。

為了確保這一點,吉利首先賦予了神盾電池結構強度更高的田字格框架,與之形成對比的是常見於行業的無橫樑結構。配合吸能型腔和雙重潰縮空間等設計,神盾電池的結構強度得到保證。

▲吉利銀河 L7 底部

電芯下方,神盾電池面對實芯鋼球的「底氣」,來自於 1.5mm 的 1180DP 高強鋼板,配合 1mm 的 PVC 塗層,抗拉強度達到了普通鋼板的 2 倍以上。 不僅如此,在神盾電池的底部還有一塊一體成型液冷板,能讓電芯始終工作在最舒適温度區間。

所以,對於電芯來説,神盾電池構築的「PACK 層」,也算是一個「温暖港灣」了。

最後講講神盾電池的「架構層」,聊這個的話,得拉上吉利銀河 L7 的 e-CMA 架構一起聊。

研發初期,通過對實際事故發生的場景調研分析,吉利發現撞擊低矮障礙物、底部路面刮蹭及託舉障礙物的案例佔比達到了 80%。
正是出於對城鄉交通路面的考慮,吉利才在整車試驗中加入了負坎衝擊這一項目。也正因這份對於場景的深刻理解,造就了接下來我們要提到的「潛艇式」整車安全防護。

▲吉利銀河 L7 白車身

吉利銀河 L7 擁有一體式熱成型硼鋼門環+側碰柱四條傳力路徑,獨有的超彈性蜂窩填充技術,也能提供更穩定的變形吸收碰撞能量來保護電池包和成員,其重量也較傳統方案降低了 40%。

另一方面,吉利銀河 L7 採用了車包一體的結構設計,電池上蓋、內部結構梁、底護板、液冷板等多個零件互相鎖附連接,成為了一個封閉的「籠」式框架結構。

這就好比一個潛艇,潛至數百米深,也能承受巨大的壓強。

此外,能夠吸收更多前碰能量的三葉草潰縮結構和行業首創的雙層鋼板框架結構,圍繞神盾電池安全系統,形成了一個全方位的超剛強度防護。

▲前防撞梁

通常來説,車企都會止步於一個足夠安全的車身,畢竟在一場事故中,硬實力往往是其中關鍵。

但吉利可不是這樣想的,你聽説過星睿智算中心嗎?

在星睿智算中心內,有一位「電池醫生」一直在坐班,那便是多維融合 AI 決策算法。它能夠持續輸出全天候全場景精準安全監控結果和有效預測,同時確保電池工作在最佳的温度區間。


倘若用户發生了碰撞事故,這位「醫生」能夠在碰撞後在 65ms 內實現整車高壓斷電,避免高壓漏電和起火風險,為用户增加了一層生命的保障。

如今,吉利星睿智算中心已經成為了國內最大的數據平台,雲端總算力 81 億億次,接入汽車 240 萬餘輛,實時監控着電池的「一舉一動」。

安全不止於電池

不斷刷新行業標準的神盾電池,背後實際上是整個吉利汽車新能源電氣化體系。

在這一體系下,吉利對安全的要求是細緻入微的,細到隔音棉、地毯,甚至是備胎蓋板。這便是吉利的「人體健康層」的安全標準。

首先在內飾選料方面,吉利就下足了功夫,在在滿足 NVH 性能的基礎上,嚴格控制了氣味揮發源。其次從材料到零部件再到整車,吉利銀河 L7 都進行了全過程的氣味控制,確保交到用户手中的車沒有任何異味。

如果説氣味控制還算比較常規,那麼接下來這一標準,就不得不感嘆:吉利對自己太狠了。

在吉利銀河 L7 上,吉利以遠超國標的水平,獲得了得中汽研華誠認證(天津)有限公司頒發的國內首張新能源安全體系認證,裏面提到:

引用吉利以「保障電磁敏感人羣安全」的嚴苛標準為普通人打造電磁輻射防護屏障。銀河 L7實現了對佩戴心臟起搏器、心律轉復除顫器等佩戴植入式醫療器械特殊人羣的全方位保護。


是的,吉利的安全體系甚至覆蓋到了電磁防護。

愛範兒瞭解到,吉利目前已與大連理工大學寧波研究院、大連醫科大學等高校合作,進行了細緻到人體細胞層級的人體電池防護研究,目前該研究體系在國內汽車業處於領先水平。

關於安全,吉利控股集團董事長李書福曾説過這麼一番話:

「無論是電動化技術的安全,還是智能化技術的安全,一個都不能少,不能因為追求電動化而失去安全,更不能因為追求智能化而失去安全。」

沒錯,安全才是新能源汽車必須要做到的基本品質。而冰箱、彩電、大沙發的「力量」,並不足以推動行業的進步,新能源汽車產業持續健康發展的第一要務必然是「安全」二字。

正是出於對安全的重視,吉利才推出了遠超國標的「神盾標準」,讓吉利銀河 L7 成為最安全的新能源汽車。


正如汽車安全依賴於碰撞測試,同樣地,電池安全構成了新能源汽車發展的核心。
從奔馳的首次汽車碰撞實驗,到 NCAP 評價系統的正式推出,經歷了整整 20 年。在吉利的神盾體系下誕生全新電池安全標準,又需要多長時間呢?

相信不會太久了。


資料來源:愛範兒(ifanr)
標籤: 電池安全  碰撞測試  

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