“針刺” or “全場景”? 動力電池包安全測試你信誰?

上週,嵐圖汽車在天津中汽中心的一場電池系統安全技術的釋出會又把新能源汽車行業以及汽車媒體的注意力拉到了電池包的安全上。釋出會上,嵐圖汽車公佈了“琥珀”和“雲母”兩大電池系統安全技術,其公佈的各項安全引數,就不說國標了,那太沒挑戰,遠超行業水平,嵐圖也自信地宣傳自研的電池系統安全技術樹立了行業的新標杆。

“針刺” or “全場景”? 動力電池包安全測試你信誰?

嵐圖公佈的電池系統安全技術暫且按下不表,這次釋出會真正引起業界熱議的爆點來自於釋出會現場主持人的一次靈魂發問“嵐圖……為什麼不做針刺”和接下來嵐圖汽車新能源技術總監黃敏博士的回答,大意是“針刺試驗”有諸多不確定性,因此嵐圖選擇更可控、更具有可重複性的熱失控試驗。說者是否無心不知道,聽者是一定有意的,就在釋出會後,多篇針對黃敏博士言論的稿子紛紛見刊,如《嵐圖汽車拒絕針刺試驗!高管:針刺並非安全性體現》、《被嵐圖汽車拒絕的“針刺試驗”,為何能打動消費者》等等。在寧德時代與比亞迪就“針刺試驗”進行交鋒之後,這一新能源汽車行業最具爭議的電池包測試專案,再次回到人們的視線。

“針刺試驗”究竟靠譜嗎?

針刺試驗源自21世紀初消費電子鋰離子電池濫用安全測試的要求,最主要的目的是為了檢測電芯的內部短路發生時,它的安全性水平到底如何。值得關注的是,隨著消費電子產品的發展,早在2012年,針刺試驗就從3C消費類電子鋰離子電池的濫用安全測試要求裡被拿掉了。

早前,新能源汽車動力電池安全標準在制定時,引用了消費電子產品測試專案,也因此保有“針刺試驗”這一專案,舊版國標GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》裡規定了單體蓄電池進行針刺試驗時,應不爆炸、不起火;但實際上,這一條款並未落到實處,因為工信部2017年1月頒佈的《新能源汽車生產企業及產品准入管理規定》將其列為暫不執行項,並表示“起草組調研IEC 62660-2,IEC 62660-3等標準,發現均未採用針刺試驗來評價電池安全性”,即國際上也並未採用針刺試驗來評價電池安全。

“針刺” or “全場景”? 動力電池包安全測試你信誰?

很明顯,無論是消費電子領域還是新能源汽車領域,電池的安全測試裡,均在陸續取消“針刺試驗”專案,其真實原因就如嵐圖的黃敏博士所言,這項實驗的可重複性確實不高。在倫敦大學學院(UCL)的Donal P。 Finegan等人所著的《Tracking Internal Temperature and Structural Dynamics during Nail Penetration of Lithium-Ion Cells》(《在針刺鋰電池過程中追蹤內部溫度和結構動態》)論文中,研究者發現,對電芯進行針刺的位置和方向都會對針刺試驗的結果產生顯著的影響,研究者們將試驗用針分別從18650電芯的側面中部、底部、側面靠近頂部和頂部,結果顯示當從底部和頂部進行穿刺時電芯內部和外部溫度都是最高的,但熱擴散的速率反而較低;而從側面靠近頂部的位置進行穿刺,溫度是最低的而且很快降到常溫。

用“說人話”的方式解釋一下也就是說,在對動力電池進行針刺試驗時,針的粗細、材料,針刺的位置、深度,電芯的電量等一系列因素,都將會對試驗結果產生重要影響。換言之,主機廠做針刺試驗擁有巨大的可操作空間,其所呈現出來的結果,是故意展示的,是可操作的,至於是不是可無限復現的,那就真的只有企業自己知道了。

另一條路線

雖然針刺試驗有弊端,但畢竟它曾經是國標規定的測試項,同時經過一些主機廠的宣傳,“這一刺”著實深入人心,嵐圖的黃敏博士在釋出會現場也表示在嵐圖電池包的開發的過程當中“針刺”和“加熱”都會做,所以什麼“嵐圖拒絕針刺”不過是標題黨罷了。那麼,不把“針刺”作為“秀肌肉”的表演專案,嵐圖拿什麼來告訴消費者我的電池很安全呢?

“針刺” or “全場景”? 動力電池包安全測試你信誰?

在看完嵐圖的這場釋出會以及官方通發的各種文字和影片材料後,筆者將嵐圖的電池系統安全測試總結為“全場景極限安全試驗”,因為嵐圖電池包做的試驗專案既多、標準又高。這裡引用黃敏博士在會上的一段原話:

“嵐圖的電池測試標準不僅數量遠超國標,而且環境更加嚴苛,對測試成績的要求也要更高。在國標20餘項基礎上增加到150項的極端嚴苛測試,全方位模擬各種極限場景。……擠壓測試標準是國標2倍,衝擊測試標準是國標4倍,模擬碰撞測試是國標的2倍;此外,我們還額外增加了底部球擊。再比如冷卻液洩露,模擬整車全部的冷卻液都灌進電池包,還要再加上翻滾一定角度,都是為了模擬更苛刻的極端場景。……在使用者的真實使用場景中,電池系統可能同時承受多重應力的疊加作用。基於保護使用者安全的真實需要,嵐圖選擇了增加數十項超國標的嚴苛多應力組合測試,以檢驗電池系統的真正實力。”

從這段話不難看出,嵐圖對於安全的思考,是完全從使用者出發,把使用者的日常用車場景和極端用車場景轉化成測試專案,用遠超實際情況的超高標準反覆測試,再根據測試結果對電芯、電池模組、電池包層層防護,讓嵐圖FREE的電池包交付給使用者之後,從始至終都完全處於安全系統的“能力”之內。換句話說,車主駕駛嵐圖FREE能去到的幾乎所有場景、能碰到的幾乎所有狀況,都在嵐圖FREE電池安全測試的考量之下。

嵐圖的“肌肉”

要如何達到如此極致的效果,這就得回到嵐圖的“琥珀”和“雲母”兩大電池系統安全技術上來了。根據嵐圖官方的介紹,其自研的電池系統安全技術主要有三大支柱:行業首創的三維隔熱牆、PACK五層安全防護和雲BMS。

“針刺” or “全場景”? 動力電池包安全測試你信誰?

首先是三維隔熱牆技術,嵐圖號稱行業首創,其技術原理是每個電芯都被全方位三維立體包裹,在電芯與電芯之間,形成高效的隔熱阻燃絕緣防護層。這樣可以將熱失控控制在單個電芯,避免連鎖反應。兩者的技術區別,在於三維隔熱牆的材料及結構不同。

其次是PACK五層安全防護,包括:1、定製化開發車身防護,嵐圖在車身使用了佔比達75%的高強鋼,尤其是車門防撞梁使用了2000MPa的熱成型鋼,是行業最硬;2、高強框架,嵐圖FREE的電池包外殼使用高強鋁合金框架,可抵禦20噸力的衝擊;3、壓力傳遞,嵐圖的電池研發人員在電池包內部佈置了縱橫的加強梁,可以將碰撞能量充分地分解與傳遞;4、形變吸能,嵐圖在電池包內部預留了30mm的形變空間,用於吸收過於猛烈撞擊導致的殼體變形擠壓;5、電芯雙保險,這是為電芯專門配置的防爆閥和熔斷裝置,專為極端侵入而準備,在極端情況下可以切斷電池迴路,釋放額外壓力。

第三項技術則是釋出會上被特別強調的嵐圖專屬雲BMS,BMS即電池管理系統(Battery Management System),行業目前可分為車端BMS和雲BMS,雲BMS相當於將BMS放在雲端,基於大資料對車輛的電池進行管理。嵐圖的雲BMS據介紹有四大功能:一是超強算力,目前可以同時線上服務百萬輛車,並做到對95%的請求1秒內響應,可對PB級別(1PB=1024TB)資料進行分析和永久儲存,並且資料可靠性保證99。99%。二是超前預警,雲BMS透過大資料分析和追蹤,實時給出針對性電池管理方案和建議,推送至車機和APP,實現7*24小時線上跟蹤,比如提前2小時預測電池冒煙、起火、爆炸等故障;對電池內短路等故障甚至能做到提前一週預警。三是精細護理,嵐圖雲BMS自有一套電池健康評價體系,可建立電池壽命預算模型,並基於此向用戶提供最優的電池維護和保養建議。最後則是自我學習迭代,隨著接入雲BMS車輛增多,雲BMS自身能夠不斷最佳化各類模型,提升預警或預測的精度。

“針刺” or “全場景”? 動力電池包安全測試你信誰?

寫在最後

新能源汽車動力電池的安全問題是這個行業永遠繞不過去的攔路石,只要有志於在這條賽道上跑下去的主機廠,基本都拿出了自己解決方案,廣汽埃安的“彈匣電池”、長城汽車的“大禹電池”、極氪的“極芯電池”,當然也少不了將“針刺試驗”神話化的“刀片電池”。諷刺的是,就在7月,“懂車帝”用一輛極狐與漢EV進行碰撞,漢EV不僅慘敗,在靜置約48小時後它的電池包竟然開始冒煙起火,而這臺漢EV搭載的正是號稱通過了電池安全測試“珠峰”——針刺試驗考驗的“刀片電池”。

所以我們回過頭再看嵐圖在電池安全上的思考,從用車場景設計、從整車安全考量、從使用者的切身利益出發,是否是一條更真誠、更用心、更不耍套路的道路。在很多場合,嵐圖汽車的管理層們都強調嵐圖從成立之初即致力於成為使用者型科技企業,把零焦慮帶給使用者,把焦慮留給自己,透過這一場電池系統安全技術釋出會,看得出嵐圖起碼在“使用者安全”這一維度上真的上心了。