烧怕了?通用奥特能平台怎么保障电池安全?

2022-08-04
XCP迟东宁

电动车在国内的渗透率越来越高,但是大多数消费者依然对于新能源电动车持不信任的态度,而这些不信任主要还是来自于电池安全方面,那么如何打消消费者对于电池安全的顾虑的,作为传统车企的通用给出了自己的答案。

奥特能

去年,通用终于推出了自己研发的全新纯电车平台,取名奥特能,这个电动车平台满足ASIL-D系统安全的最高等级,这是汽车行业电子电气系统安全层面的最高标准。同时该平台按照电压、电能、物理防护、电力系统负载端绝缘电阻的四重电动车五星的安全评价设计标准进行开发。

首先在电芯方面,奥特能平台采用100%电芯DCR(直流内阻)检测,同时确保电芯焊接制造可靠,保证电芯性能和下线品质的一致性,从而减少电芯容量的木桶效应,提高电池安全性和电池寿命。

奥特能

除此之外啊,奥特能平台的电芯正极采用了高能量密度811三元锂电池,为了提升811电池的安全性和热稳定性,通用汽车采用了原位涂层包覆搭建核壳结构,减少正极发生负反应,降低氧的释放量;同时定向掺杂稀土元素铆定游离氧,减少氧的释放量。通过这些技术,奥特能的811电池比基础配方热稳定性提升了10%。在电芯的负极上,奥特能的811电池采用了高容量石墨,原位搭建导电离子环,增加电量的传输速率;颗粒级配消除电极阶梯浓度,可提升导电性,使锂离子脱嵌顺畅,不容易破坏材料的微观结构。以此进一步提升了电芯工作寿命。

奥特能

除了电芯外,动力电池安全还包括了电池包设计安全以及bms控制策略,我们不妨看看奥特能是怎么做的。

首先,奥特能平台为了防止单个电芯热失控影响到临近的电芯,所以采用了加厚设计的纳米级航天材料气凝胶,能有效降低电芯间热量传递,这个技术在通用以前的电动车也有应用,在技术上也算是非常成熟。

奥特能

但是如果一旦某个电池出现热失控,这里会产生非常大的热量,奥特能电池包设计采用了抑制热扩散技术,也就是当一旦电芯单体热失控时,它可以通过快速排气通道的专利设计,可快速排出高温气体。

同时奥特能的电池冷板采用的是单个模组独立冷却的设计,可以更有针对性地对单个模组进行更有效的冷却,可以更快速释放包内热量,降低对相邻模组和电芯的影响。

奥特能

这种集成式独立液冷板设计相比起业内常见电池包集中式液冷板设计,换热效果提高约10%;同时液冷系统通过独特的流量控制,可以控制电芯间的温差在1摄氏度,确保了电芯老化的一致,提升了电池寿命;此外在BDU电池分断单元里也放置了液冷板,业内这样的设计并不多见,它可以使BDU单元支持>1200A的峰值电流负载,发热最高温度<65°C,消除对周围零件热影响。

奥特能

最为最后的底线,奥特能电池在电池包的上盖防火专利设计,电池上盖内置气凝胶防火毯,对乘员和整车进一步保护。同时,电池包后置了很大面的积防爆阀,它跟模组和整包的快速排气通道相结合,可以迅速排出高温气体。

奥特能

但所有的热失控我们都希望他不会发生,所以为了避免电池出现热失控,奥特能采用了24小时的健康监测系统,也就是车端采用了气压/温度/电压三重传感器,进行24小时不间断、高频率的监测电池包和电芯状态,一旦检测到失控风险会主动采取快速冷却以控制热扩散,保障安全;云端数据平台基于电池全生命周期数据,能够提前识别电池析锂、内短、鼓胀、漏液等热失控隐患,并提供电池健康异常预警,防患于未然。

奥特能

电池物理防护是碰撞安全中电池安全最重要的一个环节,所以如何保证电池包的耐撞性能,也是大多数车企需要考虑的问题。奥特能采用了高强度井字形结构,采用多根1500MPA 超高强度钢横梁进行加固(不同模组的横梁数量不同:12模组是5根横梁,10模组4根,8模组3根)。

奥特能

同时上盖总成采用1500MPA超强侧边防护梁,托盘总成采用1000MPA的底部防护。高强钢应用占比约61%,超高强钢应用占比37.5%,整包的抗挤压性高于国标的要求。而且在壳体内,奥特能的电池还应用了远程激光焊23.2米,激光填丝焊15.5米,折算长度相当于绕电池壳体5圈,提供稳固的连接。同时在整车碰撞中,与大多数单测碰撞模拟不同,奥特能模拟的是从A柱到C柱连续多位置进行柱碰,以此考察每排模组各个区域的强度。
所以尽管目前电动车安全的问题依然有非常长的路要走,但是随着目前电动车市场的扩大,让厂商和研究机构有更多的信心和资金进行研发,这也是目前为何电动车技术进步史无前例快的重要原因。目前无论是大众MEB平台、还是通用的奥特能平台、还是奔驰EQ平台,作为传统车企,我们不难看出他们大多是采用了更保守的策略,可能现在来看没有什么噱头,但是相信依靠这些一步步脚踏实地的发展,未来传统车企的电动车会给目前的新能源电动车市场带来不一样的景象。

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