在當下這個新能源汽車橫行的年代,電池安全與續(xù)航能力一直是大家最為密切關注的問題。比亞迪作為國內新能源汽車的引導者,其實力自然不容小覷,1995年比亞迪公司成立,開始從事手機鋰電池的生產(chǎn),到2005年比亞迪開始從事新能源汽車動力電池的研發(fā)??膳碌氖?,在這15年的動力電池的研發(fā)過程和超過50萬的裝機量中竟然沒有出現(xiàn)過一起電池安全事故。
一直低調的比亞迪究竟是如何做到15年內從未發(fā)生過一起電池安全事故呢?讓我們一起來揭秘比亞迪動力電池安全技術。比亞迪動力電池的研究方向主要是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池的安全性是要高于三元鋰電池的,所以我們就針對相對不安全的三元鋰電池進行探究。
雖然軟包電池單體的能量密度可以做到比硬殼方形高,但是整個電池系統(tǒng)需要有電池熱管理模塊給電池進行加熱和制冷,來控制電池的溫度范圍。軟包電池的熱管理模塊比硬殼方形要復雜,所以成組的軟包電池的能量密度是低于硬殼方形電池的。
熱失控是電池安全中非常重要的一種危險因素,當發(fā)生熱失控的時候,軟包電池是沒有辦法定向釋放能量的,但是硬殼方形電池可以在模組內定向設計一些特定的排氣、排火通道。保證即使某個單體失控,單體的能量可以沿著排火通道釋放,單體間的隔熱防火材料可以保護其他單體不受影響,從而保證整個系統(tǒng)的安全。
如果要滿足整車五六百公里的續(xù)航,圓柱形電池需要的數(shù)量就會特別的多。特斯拉選擇的是圓柱形電池18650,model x需要超過7000塊圓柱形電池18650整合在一起,龐大數(shù)量的電池使得電池的管理模塊變得非常的復雜,單體隔離和防護的難度也非常的大,電池安全方面就很難做到較高水平。
與發(fā)動機的“壞脾氣”相似,動力電池則是十分的“嬌弱”,鋰電池對0°-40°溫度區(qū)間不敏感,然而溫度一旦超過這個區(qū)間,壽命和容量就會大大折扣。鋰電池的低溫衰減性比高溫還要嚴重,所以在我國北方電動車冬季續(xù)航里程縮減問題比較嚴重。針對溫度對電池的不良影響,電池制造商開發(fā)出了電池管理系統(tǒng),比亞迪電池熱管理系統(tǒng)能有效的控制電池的溫度,并將其控制在適宜的溫度范圍內,提高整車充放電性能,延緩電池的衰減。電池熱管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)電池冷卻和電池加熱。
電池冷卻是電池熱管理系統(tǒng)通過控制電子膨脹閥開度及電動壓縮機的轉速,按需降低電池水道內的冷卻液溫度,從而將電池工作過程中產(chǎn)生的熱量及環(huán)境中的熱量帶走。電池內部冷卻回路冷卻管采用s型排布,使其與電池單體接觸面積更大,更有利于電池組的散熱。提高整車充放電性能,延緩電池衰減。
在比亞迪內部,電池安全是被定義為最高級別的,不允許出現(xiàn)任何安全問題。比亞迪從7個維度,4個層次考慮電池安全,在每個維度跟層級都有對應的防護措施。從四個層次單體、模組、電池包、系統(tǒng),七個維度可靠連接、高壓防護、碰撞、過充、短路和熱失控,全方位有效的保護電池安全。
對于防止過充,比亞迪有多個層級防護:首先是精確探測電池的電壓,實時監(jiān)測電池的狀態(tài)。第二層級是BMS分層保護,充到不同的電壓執(zhí)行不同的命令,通過限流和切斷繼電器的方法來控制充電的狀態(tài)。如果這兩級都失效之后,就是第三層保護-CID(Current Interrupt Device)技術,CID在電池單體上設計一個翻轉片,在電池過充時,電池內部壓力升高,CID利用電池內部的高壓將翻轉片翻轉來斷開電路,電池包的電池單體是串聯(lián)的,只要有一節(jié)單體斷開,整個回路就斷電了。CID作為一個純硬件的保護裝置是比亞迪的專利技術。
比亞迪電池模組之間的連接采用柔性線路板,這樣做省去許多連接器及電線,可以使電池模組布局更加簡練,產(chǎn)品布局更加的合理。比亞迪FPC(柔性線路板)內置熔斷器,將控制電路意外受損造成的短路等風險規(guī)避,讓電池安全性得到進一步的提升。
防爆閥作為電池安全緊要關頭的一道有力防線,是保證乘車安全的“消防員”。在車輛處于火災或者高溫環(huán)境中,電芯處于高溫環(huán)境會導致電解液氣化,氣化的電解液使得電芯內部壓力過大,如果不進行及時疏導,電芯壓力過大會導電芯爆裂。防爆閥的作用就是當電芯內部的壓力超過安全壓力后,就釋放掉電芯內部的高壓氣體,避免發(fā)生電芯爆裂以及更加嚴重的后果。
在安全的問題上做多少都不為過,相對于美國通用、福特等公司曾經(jīng)出現(xiàn)過的為了利潤不修改設計缺陷,造成安全事故,置消費者安全于不顧的唯利是圖行為,比亞迪真是良心企業(yè),時刻把安全問題放在首要位置。比亞迪15年來沒有發(fā)生過任何因為電池問題引發(fā)的安全事故,在電動車領域消費者最關心的續(xù)航和安全在比亞迪這里已經(jīng)得到初步的解決,期待未來比亞迪在電動化和智能化的道路上有更好的表現(xiàn),不忘初心、砥礪前行。