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【纽米科技•特写】华霆动力如何实现圆柱电芯Pack安全?

高工锂电  · 公众号  ·  · 2017-10-15 20:21

正文

摘要

单体作为系统安全设计的基础和依据,其重要性毋庸置疑,但华霆动力非常明确的认为:除生产缺陷外,随着电动车数量的增加和行驶里程的增加,设计缺陷/滥用以及生产缺陷(电池内部存在的金属/非金属杂质)引起的单体小概率失效问题几乎不可避免。


作为国内第三方pack领域的代表企业,华霆动力凭借强大的核心团队和研发制造能力,已经为江淮IEV7、上汽E150、长城C30、云度π1等电动车型提供了动力电池系统配套。


华霆动力获得车企青睐很重要的一个原因在于,其精准把握住了车企对电池安全的迫切需求。结合圆柱电池成熟度较高,生产设备标准化、非标模组条件下空间利用、系统安全程度高,以及快充倍率、循环性能差,热管理要求高的特点,华霆动力选择在VDA标准基础上,从单体、模组、系统、整车4个不同层级出发,将安全设计渗透到产品研发生产的各个环节。


单体作为系统安全设计的基础和依据,其重要性毋庸置疑,但华霆动力非常明确的认为:除生产缺陷外,随着电动车数量的增加和行驶里程的增加,设计缺陷/滥用以及生产缺陷(电池内部存在的金属/非金属杂质)引起的单体小概率失效问题几乎不可避免。

华霆动力电池系统设计示意图


一开始就摆脱的侥幸心理,驱使华霆动力为避免单体失效对电池安全形成隐患,在进行模组设计时,就在单体失效问题上提前设计了被动保护,以隔离失效单体。


具体的做法之一是在电池模组上预设熔断设计。通过将电回路和热回路上的单体进行隔离,将失效电池单体传递给周围单体的热量控制在一定范围内,以保卫整个系统的安全。实际上,华霆动力已经将该构想在为江淮iEV5提供的电池组上进行了实际运用。


江淮iEV5的动力电池总成由2944个单体串并联,共有21个电池模组。在提供的电池组上,华霆动力使用一整块铝箔充当保险丝,铝箔固定位置对应着单个18650电池。在铝箔连接处,均设计留有特别细微的一段,以充当独立保险丝,一旦单体电池温度过高,铝箔将自动熔断以保护整组电池。


上升到系统安全设计层面,华霆动力主张将主动安全和被动安全有效结合。被动安全设计包括结构设计、密封设计和隔离区设计,要求结构设计具有一定强度。其中,密封设计一般在车身外,隔离区主要在电池内部,以避免短路安全事故。


主动设计则包括BMS功能安全设计热管理。华霆动力在BMS的研发上实力雄厚,实际运行数据量大、数据采集机制完善、一体化BMS集成度高,并结合电池系统和整车设计,对BMS控制参数和故障处理形成了标定方法。



值得一提的是,早在2010年华霆动力就将圆柱电池要求极高的热管理环节纳入开发设计流程,制定了多种热失控的方法,并在小单体和整车上进行了较为成功的测试试验。通过与整车协同,结合车企对热管理的整体定位、配备、能耗情况,对包括电池包冷却问题在内的细节设计进行了规范。


仍旧以江淮iEV5为例。华霆动力在江淮iEV5上采用风冷方式对电池包进行冷却,保证单颗电池间的空隙,为空气提供流通通道。此外,华霆动力还在电池包内部设计了直接连通整车空调压缩机的冷凝器,并将冷凝器放置在电池包的中间位置,相当于为电池包内部的狭小空间安装了一台“空调”,可有效调节电池包温度。


除了对高温的管控,另一个细节是,华霆动力通过在电池包内铺设加热丝,利用充电枪中的电力在启动车辆前对电池包进行预热,为低温状况下的电池安全也提供了一定保障。


在整车安全设计层面,华霆动力认为电池系统在极端条件下也必须拥有足够防护,包括电动车碰撞、极端天气等。所有的冲击、能量变形,需要由整车的框架进行吸收,极热、极寒天气则需要整车的结构、材质设计与电池系统设计相互结合,共同保证电池系统在极端条件下的安全。


虽然取得了一定成绩,但华霆动力仍表示其在圆柱电池成组的创新上仍做得不够,未来将在成本、安全和能量密度上寻找进一步提升空间。

 

 




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