新能源汽车行业的达摩克里斯之剑——电池安全

2018-10-30      802 次浏览

新能源市场繁荣吗?很繁荣。国外的特斯拉销量直线上升,高端品牌纷纷入主新能源;国内互联网新势力做的风生水起,传统车企油改电不亦乐乎。繁花锦簇的新能源市场似乎看不到四伏的危机,巨大的热情让电池安全问题成了繁华角落的一笔带过。

古希腊传说里,迪奥尼修斯国王满足他的宠臣达摩克利斯享受一天帝王的完全权力,达摩克利斯如愿以偿时发现头顶有一柄寒光闪闪的利剑,利剑只用细细的一根马鬃系着,随时都可能掉下来。他心生恐惧并迅速逃离。而新能源行业的电池安全就如同这一柄利剑,悬挂于车市繁荣之上。

正常行驶的电动车为什么突然起火?

上高速显示足够的续航里程,怎么会提不上速最终被追尾致使亲人丧命?

为什么行驶时突然断电黑屏车辆直接趴窝?

……

电池安全的根源问题

电动车起火的直接因素是电池包热失控,即电池在短时间内到达一定温度,会产生连锁热反应。引起热失控的原因有很多,比如电池本身温度不均匀、电池进水、受到碰撞等。这和车辆质量及外部使用都有关系。

为了应对人们对高续航车型的追求,新能源汽车的电池由原有的磷酸铁锂转为密度更大的三元锂电池。后者单体能量密度为180Wh/kg,成组后110Wh/kg,但三元材料中镍钴铝18650电池超过180℃就会自加热,起火后很难控制,而磷酸铁锂材料到250℃才会发生放热现象。因此即便拥有数据上的优势,欠缺的安全性同样值得关注。

电池管理系统(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM,简称BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,可以实时监测电池物理参数,预估电池电池状态,在线诊断与预警等。可以说,BMS充当了“大脑”的功能。但如果BMS与充电桩没有装备合格的绝缘检测装置,那么车辆与充电桩形成的充电回路就很难满足绝缘电压、爬电距离、过载、IP等级、插拔力、锁止、温升等各项指标要求。一旦是面临失控,BMS既无法自行检测具体是哪一板块出了问题,强制启动液冷系统,降低蔓延速度,也无法精准地传达信息,通知车内人员迅速逃离。

以国庆期间在高速公路上因为电量不足被追尾的事件为例,车主表示,在上高速之前,电动车电量显示还可以继续行驶175公里,而预计行程只有60公里,所以就放心上了高速。但是刚上高速不久却出现电力不足提不上速的情况,因此在逐渐向应急车道撤离的时候被大货车追尾。

正是由于BMS系统的精度出现问题,仪表盘才会显示出错误的里程信息,最终导致悲剧的发生。所以如果要找源头,很大程度上是因为产品质量存在问题。为了缩短研发周期,部分企业用增厚活性材料、减少隔膜等方式提升电池比容量。同时由于电池测试技术不达标,国内的BMS都还处于初级阶段,除了显示电压电流之外无法实现真正的热失控管理功能。

电池遭遇的挑战

在这些起火事故中,三元锂电池占比近六成,磷酸铁锂电池占比一成,还有三成原因不明。很多人可能会认为,三元锂电池不安全,那我们不要用好了嘛,我们可以用氢燃料啊。确实,氢燃料的生成物只有水、电和热能,比传统的火电更加环保。

氢燃料的研发也并非一蹴而就。首先是氢气的存储问题,我们都知道氢气易燃易爆,作为一种气体,它不能像电池组一样码好放在车底,而是需要巨大的厚壁储罐,如何压缩并存放在车里,这是一个大问题。而这个问题又引申到如何采集制造更多的氢气,制氢包括两个途径,工业副产氢和可再生能源电解水制氢。工业副产氢分布比较分散,电解水制氢需要核心技术。此外,高昂的建设成本也是规模化发展的障碍,在建或运行的加氢站都分布在东部地区,地域化严重。可以说,目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心元器件,还不能“国产化”,完全依赖进口,成本难以下降。

虽然可以看到不少车企在为开发新燃料而努力,但回归产品本身,电池安全是值得全行业思索并解决的课题,这柄无形的剑,是各家车企必须挂在心头的责任。如何保障新能源车企在设计、制造、验证、使用过程中严格遵守相关技术标准和规范,如何建立电池安全测试标准,保证BMS准确反应实车的使用情况,如果任由任何车企都可以畅游这片新蓝海,那么参差不齐的产品质量为什么必须由消费者来承担?

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