关于混合动力车的安全性,我们能说些啥?
混合动力车辆在结构上与普通汽油车没有太大差别,保证碰撞中安全的重点主要在电池防护方面。
以应用较为广泛的锂电池来说,说起锂电池,我们第一个想到的一定是手机电池。
对于手机电池来说,平时会碰到发热的问题,如果充电不当比如使用劣质电池或充电器,会出现鼓包等问题,遇到电池破损,可能还会出现起火或爆炸的情况,我们多多少少都看到过相关事故的相关新闻。
一块手机电池的容量大概有10瓦时,而混合动力汽车的电池容量最小也有几千瓦时,相当于背着几百块手机电池。汽车背着这么大的电池组,如何保证安全?如何降低快速充放电过程中的发热?如何避免短路?如何提高电池的使用寿命?在碰撞中如何保证电池不受损?
大家知道现在的混合动力车都有哪些安全措施吗?说出来一起讨论一下吧~
你们还知道哪些混合动力车的安全措施呢?
锂离子电池现阶段在汽车上的应用主要有两种方式,一种是圆筒状的18650电池,一种是层叠式的电池。层叠式电池的容量大,且电池厚度薄、表面大,均热、散热能力都不错,一般都会采用被动式热管理系统,由空气的自然对流将热量带走。电池组上没有任何的风扇、冷却液管道等热管理系统。本田混动车在后座两侧和后备箱里都有相应的出风口,内部也有风扇进行降温。
相反18650电池的个头比较小,容量相对也较小,因此相同电池容量下数量更多,为了防止单节电池温度过高,电池管理系统 (BMS)会复杂管理一套极其复杂但均匀分布的冷却液管道,让每只电池能很好的跟管道相接触,这样每只电池在冷却时带走的热量也几乎一样的。虽然这样的冷却管道在正常情况下是有效的,但是依然大大增加了热管理系统的复杂程度,层叠式电池在散热性能上还是更加的可靠。
内在的安全隐患主要是电池散热,而外在的安全隐患则是对于火、水、撞的防护。像本田混动车的车载锂离子电池组是有高强度金属外壳密封的,把车辆放置于燃烧环境中,电池在燃烧环境中的危险性并不比汽油车的油箱大。而且金属密封装置,只要其泡水情况不是很严重,电池组一般不会进水,一般下雨天积水路面大可不必担心电池的安全,淌水性能可以保证。其实我们在评判混动车型的安全性时,会将汽油车作为一个对比,只要安全性与普通汽油车相当,也就完全能够满足我们的使用需求。
首先需要说明的是,手机锂电池和车用的锂离子电池组并不是一个东西,尽管原理相同,但是实际的使用场景和使用方式差距较大。以循环寿命来说,根据国家标准GB 31241-2014,正常的手机电池需要保证在充放电循环500次之后电池容量剩余不少于标称容量的80%,目前的电池很多会比这个数据好一些,比如有些电池有些循环可以达到800次甚至更多,快充可能会导致循环寿命减少,但是也满足500次80%的国家标准。
一台手机用一两年也就换了,但是车子至少要开个十年八年,若是由于电池劣化导致三五年后续航里程明显缩短,就会损害用户的用车体验。车企当然也会重视这部分问题,也有相应的技术可以解决,比如将一般锂电池的负极改为钛酸锂材质,可以有效提升电池的寿命。
随着各种新技术的应用,车用锂离子电池的循环寿命有了明显的提高。比如Blue Energy公司的EH5锂离子电池,就是本田雅阁混动版所采用的电池型号,根据官方的电池信息(传送门:http://www.gs-yuasa.com/en/technic/vol11_2/pdf/011_02_024.pdf),理论充放电循环35000次后,仍可以保持85%的电池容量和输出,转换为时间大约6000小时,假如HEV(从开始工作到寿终正寝)的平均速度为25km/h的话,就相当于到了15万km依然有85%以上的容量。而实际平均时速可能会更高,且高速阶段基本由发动机工作,所以整车实际可以保证更长里程下电池没有明显劣化,足可以坚持到换车,即使从新车开到中古车,也能保证电池的劣化在不影响使用的范围内。
如果锂电池破损确实可能会引发燃烧爆炸这样的问题,这也是为什么飞机上不允许托运锂电池的原因。
一般我们看到的手机充电爆炸这类事故,主要是因为使用劣质的充电器或电池引起的,而这在汽车上不太可能发生,车辆搭载的锂离子电池性能会更稳定,比如配图中本田雅阁混动版搭载的锂离子电池模组。
本田雅阁混动版搭载的锂离子电池模组
说回混动车辆的电池安全更多的是被动安全,尤其是在碰撞事故中的,保证电池不受损,以及电路不发生短路、漏电等事故。以本田混动车为例,它的电池组安装在后排座椅后方,和位于全部的油箱等高压电系统一样,都同处于承载式车身结构的保护区当中,相对来说是非常安全的,无论是前面的撞击还是遭遇追尾等事故,都会有吸能溃缩区作为缓冲。
当然,电池组本身也要有坚固的外壳作为防护,具备一定的防变形或冲击保护能力。关于车用锂离子电池的安全,有国家标准可以参考,参考GB/T 31467.3-2015,挤压方面,电池组的挤压测试标准是要是加200KN的力或挤压变形量达到挤压方向整体尺寸的30%的,且要保持挤压10min,之后观察电池1h,要求电池组无着火、爆炸现象,所以万一追尾的时候也不必担心后备箱内的物品压坏电池造成泄漏等等情况。
由于车用电池的电压普遍在300V以上远远大于人体安全电压60V,同时电池容量大于1kwh,在车头的电机部分也有高压电路,在碰撞中需要防止漏电,一般传感器在感应到碰撞发生时会切断高压电路,仅保留12V低压电路用于双闪工作。
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