鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2650次 | 2018年06月01日
特斯拉電池能否保證電池安全?
電動汽車的核心技術(shù)是電池,相對于燃油車,最大的問題在于電池和控制電路的安全性。
目前電動汽車大多使用鋰離子電池,鋰電池有很多種,但是沒有一種是絕對安全的。比較奇怪的是特斯拉選用的是18650鋰離子電池,據(jù)說這是SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池型號,其中18表示直徑為18mm,65表示長度為65mm,0表示為圓柱形電池。常見的18650電池分為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰。特斯拉選用的是鈷酸鋰電池。18650屬于第一代鋰電池,并不是先進(jìn)技術(shù)。而且18650電池單體容量很小,和常用的5號電池差不多,特斯拉不得不使用了7000個單體來滿足驅(qū)動汽車的需要。
為什么要選18650電池?
這是因?yàn)?8650相比于其它電動車使用的其他類型電池在技術(shù)上更為成熟,比能量幾乎是磷酸鐵鋰電池的兩倍。國際上主要的幾種電動汽車中,通用沃蘭達(dá)續(xù)航里程為60公里,日產(chǎn)聆風(fēng)為160公里,比亞迪E6為300公里,特斯拉為426公里。而且業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,磷酸鐵鋰電池安全性相對較好,但是比能量較低,提高的也不大,可以說潛力挖盡了。鈷酸鋰、錳酸鋰電池比能量較高,安全性較差,容易起火爆炸。
但是18650也并不是十全十美,它在高溫狀態(tài)下穩(wěn)定性相比鎳鈷錳酸鋰(NCM)和磷酸鐵鋰電池還要差,因此,需要在安全性方面有強(qiáng)力的技術(shù)支撐。幾年前,索尼公司就因筆記本電池發(fā)生爆炸采取了多次召回行動,現(xiàn)在的18650電池已經(jīng)可以在技術(shù)上避免自燃或無故爆炸的情況出現(xiàn)。不過,在發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊后,這種電池還是存在著爆炸燃燒的可能。另外,18650低溫環(huán)境的適應(yīng)性也不是很穩(wěn)定,容易出現(xiàn)因過度放電導(dǎo)致過熱的情況。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為了安全,特斯拉對電池實(shí)行分級管理,通過監(jiān)控裝置監(jiān)控電池狀態(tài),一直落實(shí)到每一節(jié)18650電池。在電池兩端均設(shè)有保險絲,當(dāng)電池出現(xiàn)過熱或電流過大時,保險絲會切斷,以此避免因某個電池出現(xiàn)異常情況(過熱或電流過大)時影響到整個電池包。每個電池單元和每個電池包也有相應(yīng)的安全裝置。一旦發(fā)現(xiàn)某一單位內(nèi)部出現(xiàn)問題,保險裝置都會將其切斷與其它電池單元的聯(lián)系,從而避免殃及池魚的情況出現(xiàn)。另外,每個電池片之間都有相對獨(dú)立的空間并由防火墻相隔,即便是單個電池片內(nèi)部出現(xiàn)了起火的情況,火勢也可得到一定控制,不至于迅速蔓延至整個電池包。
特斯拉采用底盤和電池合一的方案,把電池做到底盤上。這樣的優(yōu)點(diǎn)是車內(nèi)空間大,汽車重心低,操控性好。正面碰撞也不怕,前后都有保護(hù)。但是如果遇到對底盤自下往上的沖擊,會很脆弱。
特斯拉在NHTSA(美國高速公路安全協(xié)會)進(jìn)行了數(shù)次碰撞測試,包括100%正面碰撞、27°角側(cè)面碰撞、75°角側(cè)面柱碰和翻滾碰撞、車頂強(qiáng)度等碰撞測試。在100%正面碰撞測試中,由于特斯拉汽車“發(fā)動機(jī)艙”內(nèi)不需要安裝動力總成,有足夠的空間來安排提高車身強(qiáng)度的結(jié)構(gòu),可以更好地保護(hù)乘員艙及車身下方的電池組。由于電池分布在車底,電機(jī)位于后車橋,前部沒有動力總成,整車的重量基本都集中在車輛底部和尾部并且重心較低,所以在正面碰撞測試中,車尾并沒有出現(xiàn)大幅度抬起的情況。
相比之下,側(cè)面碰撞時電池組會受到過度擠壓,對電池的安全性的威脅很大,為此特斯拉在下邊梁部分采用了一種鋁制的多層結(jié)構(gòu),可以更好地吸收碰撞能量,據(jù)說這種結(jié)構(gòu)理念源自阿波羅飛船在登陸月球時所使用的著陸器。
在柱碰測試中,對于乘員艙的保護(hù),特斯拉駕駛艙保留了63.5%,比沃爾沃V60的情況還要好。在車尾裝配有兩根防撞梁,以減小追尾時后部的變形。但是盡管這樣,特斯拉在使用中還是發(fā)生了幾次火災(zāi)。今年7月4日,特斯拉ModelS車型在洛杉磯發(fā)生罕見事故,高速行駛的ModelS撞上燈柱后,完全解體成兩半,隨后電池起火燒毀車體。有的分析認(rèn)為:“從零部件供應(yīng)體系上看,為了降低成本,特斯拉直接采用了已經(jīng)規(guī)模化生產(chǎn)的其他品牌的零部件進(jìn)行集成。這種模式對產(chǎn)品在使用過程中的可靠性和安全性影響是巨大的?!?/p>
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
在另一起事故后,馬斯克發(fā)表聲明說,車輛起火是因車輛底部的電池保護(hù)罩被硬物刺穿,強(qiáng)烈的撞擊使得刺穿的峰值力超過25噸,把6.35毫米的車底護(hù)板打了一個直徑76.2毫米的洞。隨后,電池總成前部的通風(fēng)孔開始向外釋放熱量并起火,當(dāng)消防員趕來時,采取了傳統(tǒng)的滅火方式,進(jìn)而導(dǎo)致起火面積變大,后來使用干粉滅火器才將火勢控制。由于電池總成內(nèi)部為每個電池模塊都建立了單獨(dú)的防火墻,因此,火勢沒有蔓延至其他部分。報(bào)警系統(tǒng)也及時通過各種聲音和圖示警告駕駛員盡快離開車輛。在這起事故中,駕駛員沒有受傷??磥?,我們也要學(xué)學(xué)如何撲滅電動汽車火災(zāi)。
電池起火不是特斯拉特有的問題,然而不管怎么說,電動汽車的安全還是需要進(jìn)一步解決的問題,包括材料選擇、結(jié)構(gòu)加固、軟件管理等。