[汽車之家 電動車技術] 純電動車是不是動不動就自燃,?下雨天開電動車會不會漏電?電動車是不是一撞就爆炸?這些都是平日里網友或者身邊的小伙伴向我們詢問的話題,。我們秉承著沒有實踐就沒有發(fā)言權,,這次打算直接從在售車型上拆下兩塊電池包,通過浸水,、跌落,、溫度沖擊、火燒甚至是針刺五大“暴力”測試,,用實測來回答大家的疑慮,。
●需要一把尺
一面是純電動車安全事故的報道,,一面是廠家宣傳純電動車通過某某安全測試的廣告,,對立的兩者很容易讓人產生類似“宣傳那么好還不是起火、爆炸了,?”的想法�,,F(xiàn)實狀況讓人們對于純電動車的安全,尤其是動力電池的安全產生深深的疑慮,,也讓人們對于動力電池安全測試誤解頗深,。為了打破這種偏見,我們決定實打實地進行一系列測試,。不過究竟選擇什么樣的測試方法才能解除人們的疑慮,,才能模擬大部分人的真實用車場景?我們急需要一把尺子,。
這把尺子不應該用所謂的“大場面“或者“刺激性”來做刻度,,它的測試方法應該是可量化、可復制性的,,于是國家標準這把尺子出現(xiàn)在我們面前,。
國家標準《GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求》當中有多達22項測試,涉及電池單體,、模組、電池包三大試驗對象,,涵蓋機械沖擊類,、環(huán)境類、過充過放等測試項目,。我們選擇了這些項目當中考核綜合維度相對比較高,、相對更“暴力”的電池包測試,同時也是還原大多數(shù)人們擔心狀況的測試來做,。
在此需要說明的是電池包測試過程危險系數(shù)極高,,任何一個不當?shù)牟僮骶蜁劤删薮蟮陌踩鹿剩晕覀兊臏y試全程有國家汽車質量監(jiān)督檢驗中心(廣東)的專業(yè)工作人員進行陪同,從而確保測試的專業(yè)性和安全性,。
●測試項目一:溫度沖擊試驗
第一項測試還原的是大家雨季用車中比較高頻的場景,,經過積水路段或者車輛進水的情況。電動車遭遇雨水是否會漏電,?車輛經過積水時電池包內部是不是也會進水,?相信抱有這些擔心的大有人在。于是我們將電池包沉入水中,,看看電池包的防水性好壞是如何衡量的,。
所以現(xiàn)在不少電動車企業(yè)選擇自己組裝電動包時,在內部設計密封條,,而且在其生產工序的檢測中,,氣密性檢查也是非常重要的一項檢測工序,目的就是為了保證電池包良好的密閉性,。
日常生活中除非遇到特大暴雨或者積水非常嚴重的情況,,電池包才會被泡在1米左右的水中,而這種狀況,,車輛大概率是處于泡水報廢狀態(tài),,所以我們還原的浸水項試驗比日常用車遇到的涉水環(huán)境更加嚴苛。通過這項測試的電池包,,其防水等級已經達到了IPX7的級別,,即在至少1米深的水中浸泡一定時間,沒有引起損害的水量進入電池包內部,。當然,,即便這樣依然還會有人擔心,車輛涉水后的腐蝕性,,對此國標也有類似在3.5%氯化鈉的鹽水中測試的試驗,,以此來檢測電池包的抗腐蝕性。
●測試項目二:溫度沖擊試驗
看的這里可能有人會發(fā)問,,車輛進水的情況相對小概率,,但有些對電池包的侵害可能是“無聲無息”的,我們國家幅員遼闊,,用車環(huán)境復雜,,高溫、高濕,、嚴寒,,甚至是鹽霧環(huán)境可都是車主每天都要面對的情況。面對這些復雜的用車環(huán)境,,電池包是否能穩(wěn)定地工作,?
在做這項電池包測試時,,我們沒有簡簡單單地考察電池包在某一個溫度環(huán)境中的狀態(tài),而是選擇了在兩種極端溫度之間橫跳的溫度沖擊試驗,,是因為實際的用車環(huán)境更為復雜,。例如我國北部地區(qū)冬季,電動車在外停放,,電池完全凍透后,,大電流充放電,電池包迅速達到較高溫狀態(tài),,然后又再次停放在戶外,,這樣短時間內電池包的溫度變化、突變可能導致電池內部的各種結構件由于迅速熱脹冷縮而發(fā)生變形,、相互擠壓造成結構損壞,,從而導致危險發(fā)生。
所以溫度沖擊試驗并不是單科測試,,而是綜合測試,,考驗的是電芯本身的耐高溫、耐寒性,,還需要考驗電池結構件的穩(wěn)定性,。 溫度沖擊試驗和浸水實驗都要求企業(yè)在“看不見”的地方用功,雖然它無法直觀展示給消費者,,但電動車使用時間一久,,電池是否耐用、是否有嚴重衰減,,是否安全,,都會直觀反映一家車企的品質把控。
●測試項目三:跌落試驗
做完上面兩項測試,,我們的暴力手段再次升級,,從“魔法”攻擊上升到物理攻擊,對電池做出破壞性的測試,。因為現(xiàn)在依然有不少人對電池包有很深的誤解,,認為電池包比較脆弱,怕碰怕撞,。尤其再加上一些交通事故中電動車碰撞后起火的報道,,進一步加劇了人們對于電動車的恐懼。所以我們選擇將電池包升起,,做跌落試驗,看看沖擊之下電池包的穩(wěn)定性,。
外力沖擊的狀態(tài)下,,電池包外殼很有可能發(fā)生變形,,入侵電池內引起安全隱患,如果內部模組穩(wěn)定性,、內部連接件抗沖擊能力不夠,,發(fā)生松動,在隨后的用車過程中很容易引起內短路從而導致事故的發(fā)生,。在不少電動車自燃事故中,,電動車曾經遭受到碰撞,后期又發(fā)生事故的比比皆是,。
實際上,,像跌落測試這樣電池包直接遭到外力沖擊的情況并不多,因為電池包被安裝在車輛上,,很多車企會做一些吸能,、防撞設計,減緩對電池包的沖擊,。此外,,電池包的殼體還能再低擋一些沖擊力,這也是為什么市面上很多車型都會采取鋼制或者鋁制殼體,,就是為加強抗沖擊性,。
要應對這一系列的沖擊測試需要廠家對電池包做足夠多的冗余設計,電池包內的框架,、連接構件,、上下殼體,甚至電池包外殼周圍的吸能裝置,,都需要起到保護內部電芯不受外部力量沖擊的作用,。
●測試項目四:火燒試驗
電池包內部都是由單體電芯組成,電芯內部的電解液都是易燃的,,如果外部起火或者線路短路引起起火后,,電池包會不會成為二次火源,甚至引起爆炸,?我想這個場景,,包括下面我們要介紹的內部短路引起的自燃,應該是大部分人最為擔心的場景,。
如果將這次的五項試驗排個段位,,上面幾個測試可能是“黃金”段位,下面的測試則是“鉆石”或者“星耀”級別的,。因為它本身極具破壞力和危險性,,做完測試,電池包基本需要按照報廢進行處理,。
在用車過程中,,萬一因為車內物品或者其他線路發(fā)生起火意外,,電池包是絕對不能夠成為二次助燃劑的,這是我們做這項測試的目的,。它考驗的是電池包阻隔外部高溫,、燃燒的能力。當我們提出燒烤的時間應該更長一些,,工作人員也向我們解釋稱這樣級別的大火首先要保證的是在有效逃生時間內,,電池包不爆炸。當然也有的企業(yè)對其電池包自身要求更高,,可以做到更長時間的不起火不爆炸,。
要通過這個測試依然是對電芯、電池模組和整個電池包發(fā)出綜合挑戰(zhàn),。首先電池包外部應有有效的阻燃設計,,如果電池包離開火焰后,它的外部如果還有可燃材料長時間持續(xù)燃燒,,必將導致內部電芯發(fā)生熱失控,。電池包內部也應該具有合理的隔熱設計,因為汽油火焰溫度接近1000℃,,萬一引起內部熱失控,,也需要降低熱失控擴散的風險和范圍,比如給電芯增加涂層,、隔熱材料都是現(xiàn)在車企采用的方法,。
●測試項目五:針刺試驗
除了外部火燒,日常用車中因過充,、過放,、一些其他濫用的場景引起的電芯單體、模組熱失控擴散也是大家非常害怕的場景,,因為這樣“病變”往往發(fā)生到內部,,等到人們反應過來,已經是熱失控擴散的時候了,,比如大量煙霧出現(xiàn),,而這時也離起火、爆炸也不遠了,。因此,,我們打算用鋼針刺穿電池包中的單體電芯引起熱失控,來還原大家這種情況,。
針刺試驗也是網絡上比較“火爆”的一項試驗,,原因是它本身的目的就是為了引起電池包內單體電芯短路和熱失控,所以它的場面通常會伴隨著冒煙,、起火,。但我們的測試中,,針刺并不是目的,它是手段,,國標對這項試驗主要考察的是單體電芯熱失控后,電池包是否能有效控制熱失控擴散,、給予警報和逃生時間,。
最后讀取數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在引發(fā)熱失控的同時,,電池管理系統(tǒng)立即發(fā)出熱事故信號,,信號發(fā)出后僅出現(xiàn)了短暫的冒煙,電池包并未發(fā)生起火和爆炸現(xiàn)象,,滿足了國標對電池單體發(fā)生熱失控后5分鐘內不能起火爆炸的要求,,為乘員預留出了逃生時間。
為了更好地觀察電池的“心理活動”,,在靜置24小時并對其進行放電處理后,,被刺電芯的電壓已經降至0V時,我們打開了電池包,。
針刺試驗對電池包的要求也是綜合維度的,,電芯的耐高溫、模組之間的阻燃性自然是考核的主體之一,,其次是對電池管理系統(tǒng)發(fā)出挑戰(zhàn),,不僅要及時給內部的模組冷卻,還要第一時間發(fā)現(xiàn)異常發(fā)出警報,。
隨著電池包放入水中做放電處理,,我們也完成了這次還原國標的測試,包括浸水,、溫度沖擊,、跌落沖擊、火燒,、熱失控這五大類實驗,,也還原了大家日常用車對電動車擔心的幾大場景。但我們不得不承認,,國標測試依然無法還原所有的用車場景,,小概率事件、極端天氣,、交通事故,、濫用等等依然有可能引發(fā)電動車發(fā)生安全事故。這也能從一個側面也回答,,“為什么通過了這些測試,,電動車在使用中仍會發(fā)生各種事故,?”
好在這個門檻還在不斷修正,之前的國家標準是在行業(yè)標準的基礎上形成的推薦要求,,如今國標已經從GB/T 31484-2015,、GB/T 31485-2015升級到GB38031-2020,從“選做題”升級到了“必考題”,,在優(yōu)化電池單體,、模組安全要求的同時,重點強化了電池系統(tǒng)熱安全,、機械安全,、電氣安全以及功能安全要求。就像高考一樣,,單科滿分并不能上一個好大學,,考核的是綜合實力。
也正因為如此,,汽車廠商也更需要擔負起企業(yè)責任,,設計更多的安全冗余和措施來提升這道門檻,即便遭遇了比國標測試更極端的情況,,也依然可以確保乘客安全逃生,。同時也需要廠商進行正確的安全科普知識,引導用戶正確使用車輛,,這樣才能共同扭轉"電動車不安全"這一被動的局面,。
寫在最后:
在完成一系列測試后,我們發(fā)現(xiàn)國標的每一項測試起碼做到了測試方法,、測試手段的可量化,、可復制性,而且其中大部分測試都比我們預想的要“暴力”,。電動車目前還在發(fā)展階段,,市面上也確實有不少魚目混珠的企業(yè)存在,但隨著國家標準,、行業(yè)認知的共同進步,,這些車企一定會被市場和行業(yè)所淘汰。而對于我們消費者來說,,帶著偏見是永遠無法解決問題,,只有正確看待電動車,看待動力電池,,我們才能做出正確的選擇,。(文、圖、攝/汽車之家 姜田雙 孫一超 姚嘉)
好評理由:
差評理由: