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奥特能电池如何成为保障电动车安全的能量罩?

电池安全问题始终是萦绕在消费者心中的梦魇。而影响电池安全的最大因素其实就是温度。在低温环境下,电池的工作效率会大幅下降,影响车型续航;而在极端高温环境下,电池则有可能出现起火导致车辆损坏甚至自燃,威胁行车安全。对于消费者来说,安全永远是放在首位的。

日前,知乎拆车实验室对凯迪拉克LYRIQ搭载的奥特能电动车平台的电池进行了拆解。经过拆解试验显示,奥特能平台的电池在电池包无线信号干扰测试、辐射测试、跌落测试,以及电芯模组隔热测试中均展示出了超高的性能和安全表现。

汽车电池还能有“无线wifi”?

作为搭载业内首创的wBMS无线电池管理系统及“车-云”两端相结合的电池健康监测系统的奥特能电池,其在电池模组之间使用了像“wifi”般的无线网络进行电池管理,使得奥特能电池包内的线束减少了90%,减少了大量连接器和接插件,不仅能够降低老化风险,还带来了更低的电池包重量。wBMS无线电池管理系统的运用,还降低了系统的复杂度,使得整包的生产质量更高、安全性更强,售后也更方便。

不仅如此,奥特能电池的电池管理系统还可以像智能手机一样进行远程软件更新;还通过搭配各种无线监控设备,利用“wifi”对电池模组的健康状态进行监测。

此次拆解,除了验证电池系统的智能化程度,还通过碰撞实验展示了奥特能电池在热管理技术领域的创新,防止热扩散能力表现优秀。

7重防护,给电车安全穿上能量罩

众所周知,电动车的电池包是由一个个小型的电芯模块组成的,在遭遇碰撞或是极端情况时,就有可能因为一个或几个受损的电芯短路产生高温和热扩散,从而引发起火自燃的情况。因此,对于电池热管理的最大挑战是,如何在发生极端情况时,快速地识别众多电芯中的问题电芯并进行控制处理。对于此,奥特能电池主要是从材料、设计和监测三个方面入手的。

首先,奥特能电池采用了“快速排气通道+集成式液冷系统”两项专利设计。前者主要是在电芯模组之间设计了导热通道,在电芯出现问题时,可以快速将失控电芯里的热量导出,一方面降低温度,另一方面防止热扩散对周围其他电芯产生影响。后者集成式液冷系统,与业内常见的集中式液冷设计有很大不同,它的每个电芯模组都配置了集成式独立液冷板,不仅换热效果要强出10%,且能在电芯热失控时有效地抑制问题电芯的热量向周边扩散。再与另一项“后置大面积防爆阀”热管理技术配合,可以更加迅速地排出高温气体,大幅降低燃烧“一传十,十传百”的可能性。

在创新设计之外,奥特能电池在隔热材料上也下了大功夫,以降低热失控的风险。奥特能电池的电芯与电芯之间,使用了加厚设计的纳米级航天材料气凝胶,以形成坚实的隔热墙。这种材料看似轻薄,但隔热效果却要比普通的隔热材质强得多。从知乎拆车实验室对奥特能电池隔热材料的试验来看,工程师能够直接裸手持该航空级气凝胶进行高温火烧,就说明隔热效果非常可靠。被火烧过后的隔热材料,仅在外表面有轻微的灼伤现象,可见其良好的耐火和耐高温性能。

除了电芯间采用了这种纳米级航天材料气凝胶外,奥特能电池的模组和整包也采用了该隔热材料。奥特能电池上盖使用了面积更大的气凝胶防火毯与电池包框架和车辆进行隔绝,即便遇到了极端情况,也可以将热量控制在电池包中,进一步保障整车及乘员的安全。

为了防止强烈的热失控可能带来爆炸情况的发生,奥特能电池包内部高压元器件还专门配备了防止拉弧设计,降低电池包遭遇极端事故时发生重大安全事故的可能性。

除了以上设计、材料上的创新,奥特能电池还拥有一套实时电池健康监测系统,能够通过气压+温度+电压三个维度的传感器对电池包和电芯进行24小时的监测防控。一旦发现有电芯出现热失控风险时,系统就会立马自动采取快速冷却措施以控制热扩散。且值得一提的是,即便某个电芯的CMU管理单元失效时,系统也能通过唤醒周边的CMU电芯管理单元进行极速冷却,足以见得奥特能电池对电芯安全的周全考虑。

奥特能电池所采用的创新设计、新型材料、主动监控这三项措施,其实可简单理解为把房子建造在空旷的水泥地上(设计-远离火源),采用混凝土材料建设(材料-隔绝火源),然后派专人24小时巡查(监测-防患于未然),以杜绝火灾的发生。

奥特能电池的安全性还不止于此

通过7项先进的电池热管理技术,已然能窥见奥特能电池在安全性方面所展示出的出众实力。但是作为Ultium奥特能电动车平台的核心一环,奥特能电池对于安全性的追求还远不止与此。

首先在最基础的电芯上,通用汽车联合了本土供应商在811 NCM的基础配方上进一步研发,以制造出针对奥特能平台的专属优化配方。这种配方下的电芯,可以提升10%的热稳定性。

另外,奥特能电池还采用了全新的物理防护架构,实现了远超国标的防护能力。具体来看,电池壳体使用了高强度的井字形框架结构,并采用了多根1500Mpa超高强度钢横梁进行加固,并且整包高强钢应用占比约61%,整包的抗挤压性能达到了国标要求的3倍。

事实上,通用汽车具备一套自己的全球新能源车开发和试验标准,处于行业顶尖水准,远超国标标准,而奥特能电池正是诞生于这套严苛的标准之下。为了保证电芯足够强大的稳定性,奥特能电池经历了电、热、化学、安全、耐久、振动、性能等全方位的试验,累计测试达320万小时以上。在此,想重点提一下针刺实验。奥特能电池的针刺试验是在温度大于45℃、电量大于97%的情况下进行的,试验结果为电池不起火、不爆炸、无热扩散。而国标仅要求在温度大于0℃、电量大于95%的条件下进行试验,且试验结果仅要求5分钟内电池不起火。其实想想就知道,只有具备真实力,才敢拿出高标准在公众面前测试验证。

总结:如今,几乎所有的车企在推出新能源车时,都会将续航里程或自动驾驶能力视为其产品的最大卖点。诚然,续航里程和智能化驾驶科技固然重要,但对于电动车乃至任何交通工具而言,保障行车安全,始终是最第一要务。

如此来看,采用了安全性能强大的奥特能电池的新能源车,显然会让消费者踏实得多。奥特能电池通过电池的材料使用创新、热管理技术创新、智能化领域创新,以及严苛的试验标准,无疑能够成为目前行业中电池安全的代表作。

见微知著,从奥特能电池所展现出的超高安全性来看,基于奥特能平台打造的车型产品是有品质保障的。我们有理由相信,随着基于奥特能平台打造的新能源产品矩阵的不断丰富,上汽通用在新能源市场的表现也会水涨船高。我们也期待,在奥特能电池等高安全新型电池的引领下,电动汽车的整体安全性能够迎来跃升,中国消费者的电动出行能够更有保障。


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