如何層層設(shè)防，比亞迪電池安全探秘

國(guó)內(nèi)新能源汽車興起，電動(dòng)汽車成為越來(lái)越多消費(fèi)者的選擇，但伴隨而來(lái)的是電動(dòng)車起火事件頻發(fā)。很多電動(dòng)汽車起火都是因電池而起，電池?zé)岚踩芾硎求w現(xiàn)廠商水平高低的重要方面。作為新能源汽車的引領(lǐng)者，比亞迪是全球范圍最早進(jìn)行電動(dòng)汽車研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)之一，在電動(dòng)汽車安全方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了十五年無(wú)電池安全事故的行業(yè)記錄。比亞迪是怎樣做到的？本文帶你一探究竟。

電動(dòng)汽車依靠電池提供動(dòng)力，因此，對(duì)電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，由眾多電芯組成的電池可以被看作是一支由眾多個(gè)人組成的強(qiáng)大組織。對(duì)電池的安全管理，可以看作是對(duì)這個(gè)組織的管理，對(duì)人的管理。具體而言，比亞迪電池安全管理稱為七維四層矩陣，則集中體現(xiàn)了比亞迪電池安全管理的智慧。

單體電池：電池安全之本

單體電池，也就是電芯，是電池的最小單位?？梢岳斫鉃橐粋€(gè)團(tuán)體中的人。因此，要避免電池的熱失控，首先要做的是保證每一個(gè)“人”的素質(zhì)過(guò)硬，如同學(xué)校和家庭對(duì)每個(gè)人的培養(yǎng)和養(yǎng)育一樣，質(zhì)量過(guò)硬、設(shè)計(jì)科學(xué)的電芯，可以很好地杜絕危險(xiǎn)情況的發(fā)生。電芯的好壞涉及到電芯的選材、正負(fù)極稀土元素的比例，以及基本的選型。比亞迪目前已經(jīng)擁有了從礦產(chǎn)到電池回收的全產(chǎn)業(yè)鏈的電池產(chǎn)品布局。最早選擇的是磷酸鐵鋰電池，后來(lái)選用三元鋰電池，比亞迪也沒(méi)有貿(mào)然采用某些廠家采用的更為激進(jìn)的811電池，而是從安全考慮，選用更安全的科學(xué)配比。在選型上，比亞迪單體電池選用方形硬殼電池，既有利于電池組包，又有利于搭載必要的安全設(shè)計(jì)，可謂一舉兩得?；诳茖W(xué)的選材與選型，比亞迪在單體電池的方形硬殼上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了單體之間的絕緣設(shè)計(jì)、防爆閥和CID翻轉(zhuǎn)片的設(shè)計(jì)，讓汽車電池的每一個(gè)電芯都“素質(zhì)過(guò)硬”，為整體電池安全奠定基礎(chǔ)。

模組：利用隔離避免熱失控

模組是單體電池的組合。在單體層面，廠家用選材和選型保障了電芯的可靠，但這并不意味著電池安全就可以高枕無(wú)憂。單體的質(zhì)量被把控之后，模組承擔(dān)了兩個(gè)主要的功能，一個(gè)是鏈接，一個(gè)是隔離。所有單體要齊心協(xié)力輸出電力，必須依靠鏈接。在這方面，比亞迪在模組內(nèi)部采用了業(yè)界領(lǐng)先的軟連接+激光焊接工藝，整個(gè)電池模組規(guī)整可靠安全，一舉告別了依靠粗電線鏈接的方式，杜絕了因摩擦導(dǎo)致短路的風(fēng)險(xiǎn)。而在模組之間，比亞迪采用了先進(jìn)的鋁排焊接替代了螺紋連接，工藝更先進(jìn)也更安全。模組層面的安全設(shè)計(jì)主要是隔離，也就是通過(guò)隔離對(duì)問(wèn)題單體“分而治之”。這就是模組的隔熱隔火設(shè)計(jì)。模組熱失控管理主要依靠單體電池之間的氣凝膠實(shí)現(xiàn)。氣凝膠通過(guò)PET封裝，整體導(dǎo)熱系數(shù)小于0.04w/（K.m），可以很好的延緩單體之間的熱量傳遞。通過(guò)將個(gè)別出現(xiàn)問(wèn)題的電芯隔離，杜絕影響給其他單體電芯，從而保障了電池模組層級(jí)的安全。

電池包：守護(hù)電池安全的“烈火英雄”

從單體到模組再到電池包，電動(dòng)車電池的“安防”等級(jí)逐步升級(jí)。模組的隔熱隔火設(shè)計(jì)是為了預(yù)防單體電池的突發(fā)情況，電池包層面的設(shè)計(jì)則是為了防止模組安防失效，同時(shí)也針對(duì)因猛烈撞擊等導(dǎo)致的起火現(xiàn)象，其電池托盤(pán)采用韌性高的鋁合金的材料，切開(kāi)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)是空心的，并且仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)是有規(guī)則的窩蜂結(jié)構(gòu)，之所以設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，這種結(jié)構(gòu)在發(fā)生碰撞和磕碰時(shí)，會(huì)發(fā)生潰縮，能更好的吸收碰撞和磕碰產(chǎn)生的能量。并且在電池包上還采用隔熱隔火設(shè)計(jì)、能量泄放裝置，甚至包括自動(dòng)滅火裝置。這些裝置保障了當(dāng)激烈撞擊發(fā)生導(dǎo)致電動(dòng)汽車起火之后，駕乘人員足夠的逃生時(shí)間，同時(shí)能量的自動(dòng)泄放也可以將火情控制在一定范圍之內(nèi)。在能量泄放裝置里，比亞迪工程師們還設(shè)計(jì)了一個(gè)氣體定向排放的功能。即當(dāng)電池內(nèi)部各種原因產(chǎn)生大量氣體之后，通過(guò)泄放壓力的方式，杜絕了內(nèi)壓增高導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn)。

BMS:法網(wǎng)恢恢疏而不漏

有了隔離措施及滅火機(jī)制，剩下的就是利用“科技手段”對(duì)電池進(jìn)行監(jiān)控了。這就是電池管理系統(tǒng)BMS。BMS的任務(wù)就是通過(guò)一些傳感器時(shí)刻監(jiān)控預(yù)電池里的一舉一動(dòng)，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生。如監(jiān)測(cè)到危險(xiǎn)情況立刻采取必要措施，如切斷充電器，甚至切斷線路等，為電池安全把好最后一道關(guān)。

具體來(lái)說(shuō)，BMS系統(tǒng)主要有三個(gè)作用。一是準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài) (State of Charge，即SOC)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過(guò)充電或過(guò)放電對(duì)電池造成損傷，并隨時(shí)顯示車輛儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)，即儲(chǔ)能電池的剩余能量。

其次對(duì)電池進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在電池充放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過(guò)充或過(guò)放的情況。同時(shí)能夠及時(shí)給出電池狀況，識(shí)別出有問(wèn)題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為進(jìn)一步優(yōu)化和開(kāi)發(fā)新型電、充電器、電動(dòng)機(jī)等提供資料，為離線分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)。

最后，實(shí)現(xiàn)電池間的均衡。BMS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單體電池均衡充電，使電池組中各個(gè)電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。

電動(dòng)車的商業(yè)化進(jìn)程中，安全才是電動(dòng)汽車選購(gòu)的第一要素，沒(méi)有安全，電動(dòng)汽車所有的優(yōu)勢(shì)都將無(wú)從談起。比亞迪在單體、模組、電池包，系統(tǒng)四個(gè)方面層層布防，各司其職，相互配合，構(gòu)建了科學(xué)的電池安全體系，保障了電池安全萬(wàn)無(wú)一失。