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電池組本身並不穩定
目前汽車上使用的電池有很多種技術規格,但最常用的還是鋰電池。盡管車用鋰電池在細分結構上和手機電腦等電子設備上存在差別(主要體現在車用鋰電池安全性更高)但結構上,所有的鋰電池工作原理和結構都是類似的。
鋰電池依靠電池內的鋰離子移動從而完成放電或充電。電池本身其實就像地鐵車廂,在電池低電量狀態下,電池里的鋰離子可以以非常高的速度跑到電池的另一邊,就像一輛空車到站,大家可以跑進車廂里找位置坐一樣。這個時候的電池是可以承受非常高的充電功率的。但這也會帶來一個問題:充電功率太高,鋰離子跑得太快,就會讓整個電池變熱,充電功率越大,電池溫度越高,就像你高速沖進地鐵車廂容易撞到人一樣,這個時候的電池,會變得很熱。
你以為這就是電池起火的元兇?並不是,這時候的充電功率雖然很高,但因為電池本身沒有多少電,相對還是挺安全的,問題是接下來的階段。好了,這時候電池在大功率充電下已經有一定電量了,這時候如果你還保持這麼高功率充電,不斷撞進地鐵車廂的人就很容易和那些已經在車廂里的人撞到一起,脾氣暴的可能會直接打起來。
想想看,如果一節地鐵車廂里不斷發生這種乘客打架的現象,會演變成什麼?是的,局部打架的範圍會不斷擴大,最後的結果,就是整個電池組發生劇烈燃燒甚至爆炸。
那怎麼辦?
其實說白了,電池自燃的元兇有兩個,一個是上文提到的高溫,另一個是電池組本身進水短路。對於第一種,現在大多數純電動車的電池組都有一個稱為電池溫度管理系統的東西。
電池溫控系統會在檢測到某一塊或幾塊電池出現異常高溫時選擇切斷該電池模塊(一個電池組由很多個模塊組成)的供電,又或者單獨切斷那些高溫電池的供電。直接斷電是解決高溫問題的最好辦法。如果是充電時出現局部溫度過高,電池溫控系統同樣會選擇暫時切斷某個模塊甚至整個電池組的充電進程來保護電池。
而至於電池組本身進水短路,這是電池溫控模塊無能為力的事情,一般來說有兩種辦法防止車輛電池組的短路。第一個當然是加強電池組的防護,但電池組本身也需要散熱,加強防護勢必意味著影響散熱,如何平衡散熱和進水防護,這是擺在所有純電動車企業面前的大難題。另外一個辦法,是通過電動車自身的PMS(能量管理系統,電動車的大腦)系統找到濕度過高或者出現短路現象的電池組模塊並予以斷電。
但這種方式的難度在於如何有效且正確地「找到」短路的位置,而且哪怕PMS知道短路的位置並作出斷電措施,有時候也無法阻止水流向電池組的其他模塊,所以遇到這種情況是全車斷電(直接切斷整個電池組供電並進入保護模式)還是選擇性地切斷某一個或幾個模塊,這同樣考驗著廠家的研發人員。
後記:電動車自燃可消除,關鍵在於預防
實際上電動車的自燃風險是可以被消除的,前提是車輛本身的PMS系統足夠聰明且足夠有效,光是這一點,技術難度已經非常高。更何況除了PMS系統的研發和調校之外,怎樣做好電池組的防水防潮,還不能影響散熱,還要防止電池組低溫失效,這其中的每一個問題,都不是好解決的。
所以千萬別小看「只是電池加個電機」的純電動車,藏在這些新能源車背後的技術壁壘和技術難度,可能遠超你的想像之外。
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