1 比亞迪新能源汽車發展歷程
比亞迪涉足新能源汽車領域較早,從2003年收購秦川汽車開始進行電動汽車的研發工作,在國家政策和市場的雙重驅動下,新能源汽車得到快速發展,比亞迪作為“電池大戶”,在新能源汽車市場一馬當先,連續多年獲得新能源汽車銷量排行榜冠軍。相較于傳統燃油汽車,新能源汽車動力強、噪音小、零排放、使用成本低等優點使得用戶體驗得到提升,但是新能源汽車在開發或使用過程中,存在的一些安全問題,嚴重影響了消費者的信心及整個行業的健康發展。
2 新能源汽車安全測試驗證體系
比亞迪一直將新能源汽車的安全測試作為一項重要的工作來開展,目前已建立了一套完整的測試驗證體系,涵蓋電芯、模組、電池、高壓系統以及整車等,全面推進新能源汽車的安全測試,保障新能源汽車的安全運營。安全驗證體系包括4個方面:機械安全;電氣安全;環境安全;管理安全,以下將進行詳細介紹。
機械安全方面,分為電池機械性能(機械沖擊、模擬碰撞、擠壓、底部球擊);整車機械性能(正面剛性碰撞、側面剛性碰撞、偏置碰撞、側面柱碰撞);臺架耐久測試(高低溫振動、四綜合耐久、四立柱道路模擬、24通道道路模擬);整車耐久測試(城區工況、山路工況、強化壞路、綜合道路工況),在測試標準上,除了參考中國的一些評價類碰撞標準,同時也考慮了全球的評價標準,開發了適應新能源汽車特點的應用場景來驗證電池包和電芯的安全。
電氣安全方面,分為充電安全(濫用充電、短路保護、漏電保護、插槍禁止行車);驅動安全(主/被動泄放、接觸器匹配、碰撞切斷高壓、接觸器燒結檢測);電磁兼容性(系統騷擾、系統抗干擾、整車騷擾、整車抗干擾、人體電磁防護等)。
環境安全方面,分為環境適應性(濕熱循環、冷熱沖擊、鹽霧循環、整車涉水);熱失控測試(電池包針刺、電池包鹽水注入、電池包加熱測試、整車火燒測試);實際環境路況(整車高原試驗、整車高溫暴曬試驗、低溫環境適應性、高溫環境適應性、高濕環境適應性等)。
電池管理安全方面,分為BMS監測保護(特征監測、采樣信號校準、偏離報警、特征偏離保護);電池狀態管理(電池狀態預估、電池均衡管理、電池容量修正、電池能量管理);整車多級保護(高壓互鎖、碰撞保護、漏電保護、過/欠電壓保護);整車安全預警(整車狀態監測、云端數據訓練、數據偏離報警、整車安全控制)。目前已構建了七維四層安全矩陣,全方位有效保護電池安全,新能源汽車安全的源頭是電芯,電池安全中的電芯部分需要進行大量的測試去保證安全,比如過放、短路、針刺、過充、爐溫、擠壓。
比亞迪新能源汽車安全測試能力建設方面,包含外部火燒試驗機、擠壓試驗機、短路試驗機、電池包模擬碰撞試驗、過充/過放測試、電池包熱失控、電池包底部球擊試驗、電池包跌落試驗、整車火燒試驗、模擬負載短路試驗、整車擱底測試、鹽水注入測試(模擬沿海地區車輛電池包密封失效時鹽水進入造成的熱失控,觀察鹽水進入電池包時整車熱失控的現象和過程,是否有乘員逃生時間,采集熱失控時整車信號,為熱失控告警信號提供參考和依據)等。
3 創新高安全刀片電池技術
測試是為了保證能夠提供更安全的產品給消費者,但是測試不是萬能的,要從源頭抓起,特別是隨著新能源汽車的爆發期到來,車輛運行區域更廣,環境更加復雜,怎樣從設計上保證車輛的安全是需要考慮的。經過多年的設計總結,2020年比亞迪打造了跨時代的高安全刀片電池,刀片電池為扁平結構,具有高剛性和高強度的特點。刀片電池采用磷酸鐵鋰電池,通過試驗對比,相較三元鋰材料,磷酸鐵鋰的分解溫度更高,放熱速率更低,相對放熱量低,穩定性也更高、更安全。
刀片電池的模態較高,達到了80Hz以上,高達60g碰撞加速度,相當于45km/h碰撞剛性壁障,能夠承受的擠壓力也很強,達到了100-800kN,最大可承受力為445kN。圍繞安全打造的刀片電池,在比亞迪“漢”車型上已經搭載,按照測試體系做了全覆蓋測試,市場表現良好。
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