鉅大LARGE | 點擊量:2648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,據說這是SONY公司當年為了節省成本而定下的一種標準鋰離子電池型號,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,并不是先進技術。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個單體來滿足驅動汽車的需要。
為什么要選18650電池?
這是因為18650相比于其它電動車使用的其他類型電池在技術上更為成熟,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,通用沃蘭達續航里程為60公里,日產聆風為160公里,比亞迪E6為300公里,特斯拉為426公里。而且業內普遍認為,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,它在高溫狀態下穩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力的技術支撐。幾年前,索尼公司就因筆記本電池發生爆炸采取了多次召回行動,現在的18650電池已經可以在技術上避免自燃或無故爆炸的情況出現。不過,在發生強烈的撞擊后,這種電池還是存在著爆炸燃燒的可能。另外,18650低溫環境的適應性也不是很穩定,容易出現因過度放電導致過熱的情況。
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,特斯拉對電池實行分級管理,通過監控裝置監控電池狀態,一直落實到每一節18650電池。在電池兩端均設有保險絲,當電池出現過熱或電流過大時,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的安全裝置。一旦發現某一單位內部出現問題,保險裝置都會將其切斷與其它電池單元的聯系,從而避免殃及池魚的情況出現。另外,每個電池片之間都有相對獨立的空間并由防火墻相隔,即便是單個電池片內部出現了起火的情況,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。這樣的優點是車內空間大,汽車重心低,操控性好。正面碰撞也不怕,前后都有保護。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會)進行了數次碰撞測試,包括100%正面碰撞、27°角側面碰撞、75°角側面柱碰和翻滾碰撞、車頂強度等碰撞測試。在100%正面碰撞測試中,由于特斯拉汽車“發動機艙”內不需要安裝動力總成,有足夠的空間來安排提高車身強度的結構,可以更好地保護乘員艙及車身下方的電池組。由于電池分布在車底,電機位于后車橋,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,車尾并沒有出現大幅度抬起的情況。
相比之下,側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構,可以更好地吸收碰撞能量,據說這種結構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,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生了幾次火災。今年7月4日,特斯拉ModelS車型在洛杉磯發生罕見事故,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。有的分析認為:“從零部件供應體系上看,為了降低成本,特斯拉直接采用了已經規模化生產的其他品牌的零部件進行集成。這種模式對產品在使用過程中的可靠性和安全性影響是巨大的。”
在另一起事故后,馬斯克發表聲明說,車輛起火是因車輛底部的電池保護罩被硬物刺穿,強烈的撞擊使得刺穿的峰值力超過25噸,把6.35毫米的車底護板打了一個直徑76.2毫米的洞。隨后,電池總成前部的通風孔開始向外釋放熱量并起火,當消防員趕來時,采取了傳統的滅火方式,進而導致起火面積變大,后來使用干粉滅火器才將火勢控制。由于電池總成內部為每個電池模塊都建立了單獨的防火墻,因此,火勢沒有蔓延至其他部分。報警系統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。看來,我們也要學學如何撲滅電動汽車火災。
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一步解決的問題,包括材料選擇、結構加固、軟件管理等。
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