观焦点：如何避免电池起火爆炸？这家车企这样做
2023-02-28 02:51:26
来源：电车实验室
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电池安全，上汽通用的新能源切入点。撰文：伍景涛
不知道大家是否还有相似的记忆，在大概2-3年前，每每提及新能源车型，尤其是电动车型，大家最高频听见的疑虑总是与“起火、爆炸”这样的极端少数事件相关。
【资料图】
但随着新能源车型“能见度”的不断提高，当下大家对于新能源车型的疑虑，主要集中在续航和补能，这些与实际使用关系密切的方面。
从以往感性认知上，对少数极端事件的“无休止担忧”，到当下回归理性层面，更加关注实际使用场景的切身问题，从中透露出公众对于新能源车型接触和了解的不断深入。
而在这种转变的背后，离不开车企对于电动车型安全性的不断提升，这为公众认知的转变提供了必要的“物质基础”。
前段时间，我们正好受邀参观了上汽通用的第二座奥特能超级工厂（该座工厂目前主要负责别克 Eletra E5的生产）来看看在提升电动车安全性上，上汽通用都做哪些努力。
01防患于未然在涉及电动车型安全性的话题上，电池安全可以称得上是公众最为关注的重点，而在有关电池安全的诸多因素里， “热失控”绝对是重中之重的核心问题。在如何避免“热失控”这一关键问题上，上汽通用的奥特能平台有自己的一套“独门秘笈”。 第一个着力点是“原料”， 奥特能平台采用了专属的电芯正极配方，通过定向掺杂稀土元素铆定游离氧。 同时，通过原位涂层包覆搭建核壳结构，减少正极发生负反应， 二者相结合以达到降低氧释放量的效果。一堆技术名词听起来很“玄乎”，若换成量化数据来展现效果， 通过配方优化的奥特能平台专属811电芯正极配方，能提升10%的热稳定性。其次是温度，奥特能平台的电池拥有独立式模组液冷板专利设计， 每个电芯模组都配置了独立液冷板。业内常见电池包集中式液冷板设计，冷却液会流经整个电池包，在前端的电芯模组因为冷却液温度较低，能得到较好冷却效果。 但随着冷却液流经的电芯增加，冷却液的温度也随之增高，处在电池包后部的电芯模组受到的冷却效果就会下降。这会导致在同一电池包内，前后部的电芯模组温度存在差异，电池包出现温度场不均匀的情况。 为了避免类似情况，奥特能平台采用了独立式模组液冷板设计，不再采用集中式液冷这样的大循环，而是采用模组式进行小循环。不仅能够提高约10%的换热效果。 其液冷系统通过独特的流量控制，还可以将电芯间的温差控制在1 °C，确保了电芯工作状态的一致性。再者是监测，通过实时监测、云端预警、云端大数据AI迭代评估， 全天候监测电池健康状况，力求防患于未然。要实现全天候实时监控，稳定高效的信息传输相当重要， 奥特能平台为此打造了业内首创无线BMS（电池管理系统）。能够减少90%线束以及大量连接器、接插件，降低传统线束老化带来的故障风险，提升系统运行的质量和寿命。 同时，无线BMS还可以提升极端情况下的应对能力。当有电芯模组出现热失控，并导致通讯管理单元失效时，失效模组周边的CMU（无线通讯管理单元）将会主动唤醒电池管理模块进行急速冷却，避免“事态”进一步恶化。 02“热失控”防护假若上述设计均无法阻止“热失控”的发生， 奥特能平台还有提升安全冗余的“热安全”防护设计。对于如何提升“热安全”，奥特能平台的思路是相当清晰的， 主要分为三个部分：隔热、排气、防拉弧。首先是隔热，在电池内一旦发生“热失控”热量的扩散是相当迅速的，如何阻隔热量的扩散传递， 降低电池包内的“热扩散”程度，是提升热安全的重要环节。 为此，奥特能平台设计了纳米级气凝胶隔热墙，通过在电芯模组之间铺设隔热气凝胶，减少电芯之间热量的不断相互传递。 在观感上，这样的气凝胶片非常的纤薄，可实际上这样薄薄的胶片却能抵御上千度的高温。不仅对电池包内部进行隔热设计， 在电池包上盖部分还内置了由高硅氧布、气凝胶和玻纤布叠放构成的防火毯，减少电池包热失控时对座舱的危害，保护车厢内乘客安全。 做好隔热，防止“事态”扩大、避免发生连锁反应仅仅是第一步。由于这些热量已经存在于电池包内，因此，就需要第二步——排气。 在排气方面，奥特能平台在电芯模组的上盖设计了排气通道， 一旦电芯模块发生“热失控”情况，通过排气通道能快速将电芯热失控产生的高温气体和物质排出，以降低对周围电芯伤害。 最后是防拉弧，在我们以往看到的新能源车型电池，发生“热失控”事故的视频中，时常会出现火花四溅的惊悚画面。 这就是由于电池内部发生“热失控”后导致高压拉弧，而产生的外短路现象。为了防止高压拉弧的发生，奥特能平台电池组的高压元件均采用防拉弧设计，电池包内部的绝缘材料采用特种橡胶和特种塑料制成，在高温下也不会软化变形。 这种高温下陶瓷化的效果，可以让高压元器件有效保持绝缘， 确保不会因为高温引发电弧造成次生灾害。在技术讲解中，从专属电池原料配方、专利液冷技术、实时监测预判，再到全方位的“热失控”防护，可以看出奥特能平台在“电池安全”这一核心问题上， 已经打造出了一套全场景多层级的安全防护。对于提升电动车型安全性，奥特能平台有其独特的见解并已经取得了一定的成果。 03生产与产品好的技术平台架构，最终还是要通过生产落实到产品之上。因此，这次活动除了技术讲解以外，还有武汉奥特能工厂参观以及别克全新产品介绍。 首先是工厂，这次我们参观的武汉奥特能超级工厂，是继上海金桥奥特能超级工厂之后， 上汽通用汽车打造的第二座奥特能超级工厂。“内行看门道，外行看热闹”，像这种专业化、自动化程度极高的现代化汽车工厂，作为媒体进行参观，更多的时候是处于了解和学习的状态。 这次工厂参观给我最深刻的印象，是武汉奥特能超级工厂 高精度的加工、装配工艺以及高柔性的共线生产能力。在电池车间，工厂首次融合“机器人、3D点云视觉、力控感知”技术于一体，可达到0.2mm的安装精度。 有效避免模组在组装过程中，由于磕碰造成的潜在安全风险，确保装配过程电池0损伤。在电池模组拧紧工位，工厂使用了六轴全自动一次性拧紧的装配技术，相比同类工艺效率提升50%。并且，在拧紧过程的关键参数可做到100%监控与追溯。六轴全自动一次性拧紧
此外，在电池包的涂胶、合盖环节，我们还近距离地观看了全自动涂胶工艺。通过对轨迹、速度、出胶量等工艺参数进行的数百次虚拟仿真，机器人能全自动完成涂胶工作。
并且在此过程中，我们还可以从设备旁的屏幕直观地监测涂胶的方位、进度。 在合盖安装环节，通过采用深度学习算法的视觉技术，可实现安装工艺测量精度小于0.1mm，令奥特能电池包满足IP67防尘防水和IP6K 9K高压喷水防护的密封等级。 除了高精度，武汉奥特能工厂的另一大特点就是高柔性。评价一座工厂，除了生产效率、质量把控以外，产品共线生产的能力也尤为重要。 在武汉奥特能工厂的电驱生产车间，针对前/后驱不同造型的电驱单元，可利用人工智能算法与虚拟仿真技术，通过数字化工艺开发，将可实现2大系列，22个子产品共线生产。同时，电池车间也具备柔性生产8模组、10模组，两款不同电池包的能力。 这样的柔性生产能力， 让武汉奥特能超级工厂可满足上汽通用汽车，未来多款奥特能平台纯电车型三电系统的生产需求。而武汉奥特能超级工厂生产的首款 车型，就是别克基于奥特能电动车平台，打造的首款量产车型——别克Electra E5。 别克Electra E5定位为中大型五座纯电SUV，尺寸为分别为4892*1905*1655（mm），轴距2954mm。这是继凯迪拉克LYRIQ锐歌之后，上汽通用推出的第二款奥特能平台车型，预计在2023年第一季度上市，上半年实现交付。 04写在最后传统合资车企在新能源领域起步较慢、发展较缓，这是一个老生常谈，但又百谈不厌的话题。 尤其在中国市场，这个全球最大汽车消费市场，同时也是全新能源汽车竞争最为激烈的市场。 新能源方向的发展对于任何一家车企而言，既决定眼下的“业绩”，更决定长期的生存和发展。与一些传统合资品牌在这个重要转型期，大战略方向举棋不定，具体产品风格“摸不着北”相比，上汽通用在新能源路线发展上， 透过自身对于市场和消费者的分析研判，找到了适合自身的切入点——安全。尤其是通过这次奥特能平台的技术讲解以及工厂的参观，我能够直观地感受到上汽通用对于新能源方向的发展，已经有了足够充分的战略规划， 并基于安全作为“切入点”取得了不少业界领先的技术成果。在现阶段，或许我们还不能预言传统合资品牌中，谁能够在这场残酷的新能源混战中“顺利通关”，但正如那句俗话所言，机会一定只会留给有准备的人。 那么你认为上汽通用的准备充分吗？今日话题
你会选择传统合资品牌的电动车吗？
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