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来源:本站 时间:2024-06-20
新能源汽车安全性曝光:电池穿刺瞬间爆炸!90%车型搭载这类电池

消费者对于电动车安全性的担忧,实际上有一部分是来自于对动力电池安全性的未知,为了检验电池的安全性,国家也出台了相关测试标准。其中,电池穿刺实验就是一项标准较高的安全测试。

为了验证三元锂电池能否通过针刺测试,有网友进行了一次硬核的三元锂电池穿刺实验。据博主@锂电大全小鱼介绍,其进行穿刺实验的电池为宁德时代811三元锂电池单体,电池容量234a电压4.14v(满电为4.2V),穿刺钢针直径7毫米,穿刺速度25mm/s,执行GB/T 31485标准进行穿刺测试。

随后开始进行穿刺实验,从实验画面中可以看出,从钢针刚穿刺电池后,电池内部就发生了剧烈膨胀现象。而后,电池单体瞬间爆炸,同时伴随有起火现象,电池开始剧烈燃烧,电池内部物质向外喷射而出。很显然,该款三元锂电池单体没能通过穿刺测试。

不过穿刺测试确实是相对比较严苛的测试方法,在日常驾驶中,哪怕发生比较严重的交通事故,也很难触发这个场景。

我们俗称的811电池是NCM811三元锂电池,即正极材料中为镍钴锰,同时含量比例为80%:10%:10%的三元锂电池,是目前最高能量密度与最高技术含量的锂电池。由于NCA电池技术壁垒高,且日企垄断了NCA材料市场,中国电池制造商在多重因素下,大多选择NCM路线。

而使用NCM811电池的主要目的就是提升能量密度。现在多以523和622型为主,单体能量密度在200Wh/kg,而NCM811电池一举突破300Wh/kg,相当于能量密度提升了50%,这相当于同样体积的电池仓,可以携带更多的锂电池,或者大幅降低锂电池质量。

此外,811电池的成本也相比其他电池要更低,因为钴的成本一直在上涨,减少钴的含量就可以降低生产成本。在使用811电池后,普遍成本可以降低8%的成本。以特斯拉Model 3为例,它使用的2170电芯将正极材料中所需钴的含量降低到 10%以下,甚至低于其他电池产商生产的下一代NCM811电池中钴含量。

当然,凡事有利就有弊。811电池存在的安全隐患也要比其他电池更大。随着镍含量的提高,正极材料的稳定性随之下降,在遇到高温、外力冲击等情况时,高镍电池会存在安全隐患,且高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一个待解的问题。作为应用到汽车产品中的关键部件,高镍产品在安全方面仍然需要有更大程度的改进,可以说这是未来三年要努力克服的问题。

不过值得一提的是,不光811电池不能顺利通过穿刺测试,由于三元锂电池的特性,至今没有任何一款锂电池可以顺利通过该测试。

根据工业和信息化部公布的GB 30381-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,特别提出了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

前几天,广州市的一台广汽新能源Aion S汽车在无充电的情况下突然着火,且火势凶猛并伴有浓烟,着火点或位于后尾箱,并可听见小程度的爆炸声。

尽管目前尚不清楚是否起火原因,但这台车就搭载的是811电池,这让Aion s的电池能量密度达到了180Wh/kg,在电池组容量为58.8kWh的情况下,便可以轻松突破500km续航大关。

此外宝马X1插电混动版本、蔚来ES6、吉利几何A,以及刚刚上市的小鹏P7等车型,均搭载了NCM811电池,换句话说,如果想要实现更长的续航表现,搭载811电池似乎是最快、成本最低的方案。

当然,811电池的安全性就像当年被诟病无数的双离合变速器一样,尽管天生就存在缺陷,但凭借着其他方面出色的表现依然无法令人拒绝,未来如何在续航、成本、安全等方面做出综合考虑,对汽车厂商来说,也是一个值得思考的问题。

此外,未来三元高镍材料的安全性可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。而另一方面,动力电池包内的其他设备也在进步,比如电池管理系统,比如各种传感器等等,它们也能弥补一部分电池在安全性能方面的不足。不过,想要让811电池安全性有质的飞跃,肯定还有很长的一段路要走。

电动车冷热管理难题如何攻破?解析零跑C11的三电系统

新能源政策越来越好、续航越来越长、技术越来越先进……在这样的大背景下,除了传统车企,不少造车新势力也纷纷开始了纯电市场的布局,比如在SUV市场热度不错的零跑C11就是其中之一。都说新能源车的实力如何,从汽车的三电系统就可以看出来,那么,对于咱们消费者来说,零跑C11这台车值得关注吗?我们不妨从这台车的三电系统开始着手了解。

磷酸铁锂电池+三元锂电池,零跑C11拥有多家电池供应商

正如前面提到的那样,一台新能源车的实力如何?与其三电系统存在着很大的关系。在定义上,三电系统是指“驱动电机、动力电池、整车电控”,在汽车工作的过程中,这三个系统可以说决定了电动车的续航里程、能耗、动力性能和生产成本。

因为续航与咱们消费者息息相关,所以在介绍三电系统之前,我们不妨回顾一下这台车的续航表现。在工信部发布关于《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第351批)拟发布内容的公示中,零跑C11的电池有5种,其中,三元锂电池供应商为宁德时代;三款搭载磷酸铁锂电池,供应商分别为瑞浦能源、蜂巢能源、中航锂电。

我们先看三元锂电池,也就是大家经常谈论的宁德时代NCM 811电池。参考宁德时代的官方信息,采用这种电池的车型并不在少数,比如包括广汽传祺AionS、几何A、蔚来ES6、小鹏P7等多款车型均已搭载。811电池是三元锂电池的一种,而811指的是三元锂电池正极材料中镍钴锰或镍钴铝的配比为8:1:1。除此之外,零跑C11还可以提供稳定性更高的磷酸铁锂电池。

对于这两组电池,大家应该并不会感到陌生。简单来讲,三元锂电池充放电效率高、低温稳定性好,但耐高温能力差,且价格略高。而磷酸铁锂电池成本低、稳定性好,但在低温状态下性能略差,所以不少搭载磷酸铁锂电池的车型,在动力的续航就会大打折扣。

但无论怎么说,从零跑C11的表现还是可以满足大家的出行需求。作为一款中型纯电SUV车型,这台车的最大纯电续航达到了610km,即便是入门版的纯电续航,也达到了510Km。我们可以对比售价类似的威马W6,二者的续航基本持平,零跑C11略高,同时在慢充环节,零跑C11也更占优势。

电驱自研,解析零跑C11的驱动总成

在汽车的三电系统当中,汽车的动力系统也是不得不看的。在电驱层面,零跑C11选择了自研。目前来看,和家族其他车型一样,零跑C11搭载的是一体式电驱总成——Heracles(海格力斯)。不同于常见的分散式设计,这款代号海格力斯的电驱总成达到了驱动电机、电机控制器及减速器三合一。

零跑C11搭载的“3合1”油冷电驱总成

具体来看,这套系统集成了电机控制模块、车载电源模块、充电模块,以及高压配电模块等多个模块。参考此前发布的信息,Heracles较相同性能的传统设计减少30%质量、40%体积,整体质量仅为91kg。

零跑C11适配的“3合1”电驱总成中的电机最高转速提升至16000转/分,其最大输出功率可提升到200千瓦。但因为这台车还提供搭载双电机的性能版本,所以整车的动力表现也就更为强悍了,其性能版零百加速仅为4.8秒。对比同价位的威马W6,其性能更为出色。

在这个过程中,为了保证全负载状态驱动电机持续运行的可靠性,零跑C11在电机壳体外部增加了1组油冷散热器,从而达到快速释放热量的目的。对于一些热爱驾驶操控的朋友来说,这套动力系统还是很值得一看的。

适应各种温度工况,零跑C11配备一体式冷热管理系统

前面介绍的是电池和电机,接下来我们再来看看这台车的电控系统。在谈到电控系统的时候,大家经常会提到一个词,那就是BMS(电池管理系统)。在定义上,BMS负责监控电芯工作时的一举一动,温度高了就降温,低了就升温。

具体来看,零跑C11采用了一体式冷热管理系统,这种思路与特斯拉类似,将整车空调、电池包温控与电机电控的冷却单元打通,实现了整车热管理的高度协调。借用官方的表达,这套系统可对电池加热及降温,增强电池系统的环境适应性和工况适应性,确保电池可以在-30~50℃的温度下正常工作。

黄色箭头:“3合1”电驱总成循环管路补液壶

绿色箭头:驾驶舱制暖循环管路补液壶

蓝色箭头:动力电池热管理循环管路补液壶

零跑C11的电控系统

众所周知,对于时下不少新能源车来说,在使用空调和不使用空调的时候,其续航差距一直都是比较大的。尤其是极端高温和低温情况下,续航里程会很“虚”,电耗会增长很快。而这套液冷液热方案,是通过空调系统使电池包内冷却液降温,从而为电池冷却。同时,这套系统还可以通过水暖PTC使防冻液升温,为电池加热。

除了自身可以加热,零跑C11配备的电池热管理系统与电驱冷却系统也进行了高度耦合。环境温度较高时,能利用电机散热器给电池散热,节省电池冷却所需功耗;环境温度较低时,电机余热会用于给电池加热,节省PTC能耗,这样一来,也就可以把原来浪费掉的电量,储存起来。

对于零跑汽车而言,除了前面提到的一体式冷热管理系统,零跑C01还会搭载AI-BMS智能电池管理系统,相比传统的“傻瓜式”操作,这套系统可根据驾驶习惯、路况调整能量管理策略,且智能液态热管理系统均冷均热性强,与空调系统耦合。这样设计的优势比较明显,在节省车内空间的同时,还可以进一步提升整车的续航表现,所以零跑C01的续航比零跑C11还要更高。

结束语:

在对比传统燃油车的时候,我们经常会在汽车的三大件上做文章,但从零跑C11的表现来看,它已然用新能源车的“三电系统”,满足了我们的用车需求。无论是关乎性能的电驱,还是关乎续航的电池和电控,都比较符合大家的用车需求。作为一款起售价不到20万的中型纯电SUV车型,整车的性价比也就很不错了。

 

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