電池安全技術(shù)守護(hù)新能源汽車的生命線

隨著新能源汽車技術(shù)的進(jìn)步，電動汽車相較于傳統(tǒng)燃油車的優(yōu)勢越來越突出，市場銷量也是一年好過一年。種種跡象暗示，在電動汽車和燃油汽車的市場對壘中，天平就要向電動汽車傾斜了。

然而擺在電動汽車面前的道路并不平坦。長久以來，消費(fèi)者對“電”的天然敬畏讓他們對帶有高壓動力電池的電動汽車心存芥蒂。同時，電池起火燃燒事故更是橫亙在電動汽車普及道路上的大號“絆腳石”。特別是在2019年，某些品牌的電動汽車接連發(fā)生了起火自燃事件，令電動汽車的普及蒙上了一層陰影。

電動汽車真的很危險嗎？動力電池的燃燒風(fēng)險真的如“魔鬼”一般難以驅(qū)散嗎？當(dāng)然不是！以比亞迪為例，在過去15年間，這家企業(yè)生產(chǎn)了60多萬輛的新能源汽車，其間沒有發(fā)生過一起因動力電池故障引發(fā)的整車安全事故！今天，我們就來看看比亞迪用哪些獨(dú)特的理念和技術(shù)為動力電池的安全保駕護(hù)航。

理論上，任何帶有高壓電的電器，都存在漏電觸電的風(fēng)險；理論上，任何一款化學(xué)電池，都存在受損或短路后起火燃燒的風(fēng)險。然而在現(xiàn)實(shí)中，和任何工業(yè)產(chǎn)品一樣，只要做足科學(xué)合理的設(shè)計，電動汽車可以和冰箱、彩電、燃油汽車一樣安全可靠、皮實(shí)耐用。

什么是“七維四層安全矩陣”？簡言之，比亞迪將可能引發(fā)電池漏電和燃燒的問題歸納為七個主要維度，即“連接問題、高壓防護(hù)問題、碰撞問題、過度充電問題、外部電路短路問題、內(nèi)部電路短路問題和電池?zé)崾Э貑栴}”。在進(jìn)行動力電池設(shè)計時，比亞迪要求在四個主要設(shè)計層次，即“電池電芯設(shè)計、電池模組設(shè)計、電池包設(shè)計、電池管理系統(tǒng)設(shè)計”，都要針對上述七個維度的問題作出有效的保護(hù)性設(shè)計。

這種極其縝密的設(shè)計理念，從源頭上隔絕了動力電池發(fā)生安全問題的可能，即便萬一發(fā)生不測（如嚴(yán)重的外力碰撞），這一設(shè)計理念也能最大限度地阻止電池發(fā)生漏電或燃燒，以充分保護(hù)人的生命安全。

其次，在碰撞事故發(fā)生時，比亞迪電動汽車中的安全氣囊總成會給電池管理系統(tǒng)（BMS）發(fā)出警告信號，BMS得到警告后會立即命令電池包內(nèi)部的電池模組斷開串聯(lián)連接，串聯(lián)電路斷開了，原本存在于電池包正負(fù)極兩端的高電壓就被分成了若干“段”存在于電池包內(nèi)部的安全低電壓。這種獨(dú)特的“高壓分段”設(shè)計可以確保碰撞事故發(fā)生后，不會發(fā)生車內(nèi)人員或救援人員的觸電傷害事故。

2019年發(fā)生的幾起純電動汽車電池起火爆炸事故引發(fā)了全行業(yè)的擔(dān)心。動力電池為什么會起火爆炸？簡單地說，電池爆炸和燃燒是由于電池電芯過熱并引發(fā)如同多米諾骨牌效應(yīng)的“熱失控”而引起的。“熱”是關(guān)鍵——造成電池電芯過熱的成因較多，比如電池過充、電路短路、電池遭擠壓變形、電池遭破壞性穿刺等，電池被外部火災(zāi)“燒烤”等，都會引起電池電芯的過熱。

因此，要想防止電池起火和爆炸，首先要對電池電壓、電池溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，一旦電壓、溫度出現(xiàn)異常，電池管理系統(tǒng)BMS必須作出應(yīng)對，如采取斷電保護(hù)、釋放電池電壓、調(diào)用熱管理系統(tǒng)給電池冷卻降溫等，都是防止“熱失控”的有效手段。其次，比亞迪還在電池電芯和電池包上做了一些獨(dú)特的設(shè)計以進(jìn)一步保障電池安全。

例如，在電動車充電時，如果由于充電系統(tǒng)故障導(dǎo)致電池過充，電池溫度會持續(xù)升高，將電池內(nèi)部的電解液分解氣化，導(dǎo)致電芯內(nèi)的壓強(qiáng)不斷升高，產(chǎn)生爆炸隱患。此時，比亞迪電池電芯上一個叫“CID”的機(jī)械裝置會發(fā)揮作用，這個CID受壓強(qiáng)控制，當(dāng)電芯內(nèi)部壓強(qiáng)超過設(shè)定值時，CID會自動彈開，斷掉電芯與電芯之間的串聯(lián)電路，強(qiáng)行終止充電過程。

如果CID仍沒有遏制住電芯的過熱，那么安裝在電芯頂部的防爆閥就會自動打開，排放電芯內(nèi)蓄積的高壓氣體，排放出的氣體會沿著電池包內(nèi)部事先設(shè)計好的氣體排放通道繞開可能產(chǎn)生電火花的路徑，經(jīng)電池包的泄壓閥，安全地排放至電池包外部。

此外，在車輛遭受嚴(yán)重撞擊時，強(qiáng)大的撞擊力可能導(dǎo)致電池電芯遭受擠壓變形，造成電池內(nèi)部短路，嚴(yán)重的情況下會引發(fā)電池起火或爆炸。為了盡可能防止這種情況發(fā)生，比亞迪首先對車身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，將電池包布置在整車下部的中間位置，距離車頭和車尾都留有足夠的緩沖區(qū)。為防止側(cè)面撞擊擠壓電池包，比亞迪還特意加固、加厚了電動車型的左右縱梁，以此加強(qiáng)側(cè)面的抗撞擊能力。

其實(shí)，前面介紹的電池安全保護(hù)措施，只是比亞迪“七維四層”電池安全設(shè)計理念下的一部分保護(hù)措施。針對動力電池的安全問題，比亞迪還有許許多多獨(dú)特的技術(shù)尚未揭開面紗。比亞迪之所以對解決電池安全問題如此不遺余力地投入，是因?yàn)楸葋喌仙钪簞恿﹄姵匕踩钦麄€新能源汽車行業(yè)的“生命線”，如果這條“生命線”被輕視，最終影響的是全社會對新能源汽車的信心，挫敗的是汽車行業(yè)擁抱新能源汽車的勇氣。