關於混合動力車的安全性,我們能說些啥?
混合動力車輛在結構上與普通汽油車沒有太大差別,保證碰撞中安全的重點主要在電池防護方面。
以應用較為廣泛的鋰電池來說,說起鋰電池,我們第一個想到的一定是手機電池。
對於手機電池來說,平時會碰到發熱的問題,如果充電不當比如使用劣質電池或充電器,會出現鼓包等問題,遇到電池破損,可能還會出現起火或爆炸的情況,我們多多少少都看到過相關事故的相關新聞。
一塊手機電池的容量大概有10瓦時,而混合動力汽車的電池容量最小也有幾千瓦時,相當於背著幾百塊手機電池。汽車背著這麼大的電池組,如何保證安全?如何降低快速充放電過程中的發熱?如何避免短路?如何提高電池的使用壽命?在碰撞中如何保證電池不受損?
大家知道現在的混合動力車都有哪些安全措施嗎?說出來一起討論一下吧~
你們還知道哪些混合動力車的安全措施呢?
鋰離子電池現階段在汽車上的應用主要有兩種方式,一種是圓筒狀的18650電池,一種是層疊式的電池。層疊式電池的容量大,且電池厚度薄、表面大,均熱、散熱能力都不錯,一般都會採用被動式熱管理系統,由空氣的自然對流將熱量帶走。電池組上沒有任何的風扇、冷卻液管道等熱管理系統。本田混動車在後座兩側和後備箱裡都有相應的出風口,內部也有風扇進行降溫。
相反18650電池的個頭比較小,容量相對也較小,因此相同電池容量下數量更多,為了防止單節電池溫度過高,電池管理系統 (BMS)會複雜管理一套極其複雜但均勻分布的冷卻液管道,讓每隻電池能很好的跟管道相接觸,這樣每隻電池在冷卻時帶走的熱量也幾乎一樣的。雖然這樣的冷卻管道在正常情況下是有效的,但是依然大大增加了熱管理系統的複雜程度,層疊式電池在散熱性能上還是更加的可靠。
內在的安全隱患主要是電池散熱,而外在的安全隱患則是對於火、水、撞的防護。像本田混動車的車載鋰離子電池組是有高強度金屬外殼密封的,把車輛放置於燃燒環境中,電池在燃燒環境中的危險性並不比汽油車的油箱大。而且金屬密封裝置,只要其泡水情況不是很嚴重,電池組一般不會進水,一般下雨天積水路面大可不必擔心電池的安全,淌水性能可以保證。其實我們在評判混動車型的安全性時,會將汽油車作為一個對比,只要安全性與普通汽油車相當,也就完全能夠滿足我們的使用需求。
首先需要說明的是,手機鋰電池和車用的鋰離子電池組並不是一個東西,儘管原理相同,但是實際的使用場景和使用方式差距較大。以循環壽命來說,根據國家標準GB 31241-2014,正常的手機電池需要保證在充放電循環500次之後電池容量剩餘不少於標稱容量的80%,目前的電池很多會比這個數據好一些,比如有些電池有些循環可以達到800次甚至更多,快充可能會導致循環壽命減少,但是也滿足500次80%的國家標準。
一臺手機用一兩年也就換了,但是車子至少要開個十年八年,若是由於電池劣化導致三五年後續航裡程明顯縮短,就會損害用戶的用車體驗。車企當然也會重視這部分問題,也有相應的技術可以解決,比如將一般鋰電池的負極改為鈦酸鋰材質,可以有效提升電池的壽命。
隨著各種新技術的應用,車用鋰離子電池的循環壽命有了明顯的提高。比如Blue Energy公司的EH5鋰離子電池,就是本田雅閣混動版所採用的電池型號,根據官方的電池信息(傳送門:http://www.gs-yuasa.com/en/technic/vol11_2/pdf/011_02_024.pdf),理論充放電循環35000次後,仍可以保持85%的電池容量和輸出,轉換為時間大約6000小時,假如HEV(從開始工作到壽終正寢)的平均速度為25km/h的話,就相當於到了15萬km依然有85%以上的容量。而實際平均時速可能會更高,且高速階段基本由發動機工作,所以整車實際可以保證更長裡程下電池沒有明顯劣化,足可以堅持到換車,即使從新車開到中古車,也能保證電池的劣化在不影響使用的範圍內。
如果鋰電池破損確實可能會引發燃燒爆炸這樣的問題,這也是為什麼飛機上不允許託運鋰電池的原因。
一般我們看到的手機充電爆炸這類事故,主要是因為使用劣質的充電器或電池引起的,而這在汽車上不太可能發生,車輛搭載的鋰離子電池性能會更穩定,比如配圖中本田雅閣混動版搭載的鋰離子電池模組。
本田雅閣混動版搭載的鋰離子電池模組
說回混動車輛的電池安全更多的是被動安全,尤其是在碰撞事故中的,保證電池不受損,以及電路不發生短路、漏電等事故。以本田混動車為例,它的電池組安裝在後排座椅後方,和位於全部的油箱等高壓電系統一樣,都同處於承載式車身結構的保護區當中,相對來說是非常安全的,無論是前面的撞擊還是遭遇追尾等事故,都會有吸能潰縮區作為緩衝。
當然,電池組本身也要有堅固的外殼作為防護,具備一定的防變形或衝擊保護能力。關於車用鋰離子電池的安全,有國家標準可以參考,參考GB/T 31467.3-2015,擠壓方面,電池組的擠壓測試標準是要是加200KN的力或擠壓變形量達到擠壓方向整體尺寸的30%的,且要保持擠壓10min,之後觀察電池1h,要求電池組無著火、爆炸現象,所以萬一追尾的時候也不必擔心後備箱內的物品壓壞電池造成洩漏等等情況。
由於車用電池的電壓普遍在300V以上遠遠大於人體安全電壓60V,同時電池容量大於1kwh,在車頭的電機部分也有高壓電路,在碰撞中需要防止漏電,一般傳感器在感應到碰撞發生時會切斷高壓電路,僅保留12V低壓電路用於雙閃工作。
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