隨著新能源汽車保有量的不斷增加,關於新能源汽車安全的問題也逐漸被社會廣泛關注。近年來,我國發生多起新能源汽車自燃事故,幾乎每一起事故的發生都會將動力電池安全問題推到輿論的風口浪尖。
對於電動汽車起火現象,中國汽車技術研究中心有限公司動力電池首席專家、檢測認證事業部副總工程師王芳表示,2011-2019年事故調研數據顯示,「熱失控擴散導致動力電池出現安全問題的比例佔50%以上,
對於電池安全問題,國家層面也是極其重視。今年5月,國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批准發布了,由工業信息化部組織制定的《電動汽車安全要求》《電動客車安全要求》和《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制性國家標準,將於2021年1月起開始實施。三項強制性國家標準,均對電池系統熱事件報警信號提出要求,同時要求電池單體發生熱失控後,電池系統在5分鐘內不起火、不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。
近日,欣旺達「只冒煙、不起火」電池包的測試視頻流傳網絡,引起了業內高度關注。視頻展示其「只冒煙、不起火」電池包實驗,通過加熱一顆電芯,引起熱失控冒煙,實驗結果顯示,周邊電芯溫度升高但不觸發熱失控。
在欣旺達電池研究院院長陳斌斌看來,電池安全是一種狀態,是通過持續的危險識別和風險管理過程,使這個風險降低到可接受的水平以內。對電池系統而言,安全就是不能發生熱蔓延,不能因為起火或者是爆炸危害人身安全,或者是財產安全。要實現產品的安全,重點要做到兩點:一是識別出危險的因素,深入理解電池系統的失效模式;二是對失效模式做有效的控制。
欣旺達動力電池包「只冒煙、不起火」是如何做到的呢?據悉,欣旺達推出的安全性電池系統解決方案從電池本身設計和系統管理上都做出了非常多的工作。欣旺達2008年便進入動力電池領域,經過多年的技術積累和在動力電池安全方面的深入研究,欣旺達形成了系統化的動力電池安全解決方案。
據了解,基於系統化的安全理念,欣旺達構建了五層安全設計模型,從電芯設計、製造、模組、BMS再到PACK系統,嚴格把控每一個環節,成功創新研發出安全型的電池系統解決方案——「不起火的『欣旺達方案』」。
「保證電芯的安全就要從設計著手,從製造落地。電芯材料的穩定性是電芯安全的基因,欣旺達基於對正極材料的認識,開發出來了更高熱穩定性的正極材料,相比同行的同等能量密度的正極材料,欣旺達正極材料熱反應溫度提升30度,整體的反應產熱量減少18%,具有更高的結構穩定性。」 欣旺達電芯研究院院長張耀表示,同時為了保證電芯設計的安全,欣旺達廣泛應用多層級的安全內短防護設計理念。
據介紹,動力電池解決方案,在材料體系上選擇的是鎳5X三元材料體系。據悉,該電芯採用單晶、高電壓中鎳材料,產熱比多晶三元材料低至少20%、正極釋氧溫度高30%,能量密度與目前的高鎳體系接近,材料安全性更有優勢。
與本徵安全需要靠設計、製造不同,主動安全則需要靠控制來實現。欣旺達數據研究中心的總經理姜久春指出,欣旺達電池應用端的整體解決方案,結合了雲端、地面檢測和信號分析等方法。
姜久春指出,欣旺達開發了一套高精度的SOX算法,全生命周期SOC估算精度小於3%。此外,BMS可提前對電芯進行精準診斷,對熱失控進行提前預警,預判電池的潛在危險杜絕安全事故發生。
在被動安全方面,陳斌斌指出,欣旺達主要通過機械系統設計實現安全保障。比如,即便車輛發生碰撞等事故,電池系統內部不會被破壞,或者即使電池熱失控,也不會出現自燃事故。
據了解,欣旺達已經成功研發出了動力電池大數據監控平臺、電池安全綜合評估軟體和電池安全專用檢測設備,構建了完整的動力電池安全預警體系。該系統對於電池異常老化和熱失控的識別率分別達到100%和70%以上,為電池的健康狀態評估、故障診斷和維保提供了強有力的支撐。
目前,欣旺達已經實現了自有動力電池的全生命周期安全監管,並同時服務行業其它客戶,服務車輛近30萬輛。
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