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新能源汽车系统之核心三电系统

2019年08月30日 15:29 次阅读

众所周知,新能源汽车区别于传统燃油车最核心的技术在于“三电”部分——电池、电机、电控。在近几个月内接连发生的多起电动汽车自燃事件,将新能源汽车的电池安全问题推上了风口浪尖。涉事车辆包括特斯拉、蔚来、比亚迪等著名品牌。

新能源汽车动力电池是非常“年轻”的产品, 1996年通用推出EV-1采用的是铅酸电池,它是现代电动汽车架构雏形,从铅酸电池到日系混动的镍氢电池,再到现在流行的锂电池,也才20多年。

动力电池的关键在电芯,电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。正极材料广为熟知的有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。大部分自主品牌主机厂都没有自己的电芯与电池组设计能力。目前动力电池中,镍氢电池面临淘汰,铅酸电池全凭保有量在支撑,故目前以锂电池最为主流。

一般来说,锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸,出现这些问题的根源在于电池内部的热失控。除此之外,一些外部因素,如过充、火源、挤压、穿刺、短路等问题也会导致安全性问题。锂离子电池在充放电过程中会发热,如果产生的热量超过了电池热量的耗散能力,锂离子电池就会过热,电池材料就会发生SEI膜的分解、电解液分解、正极分解、负极与电解液的反应和负极与粘合剂的反应等破坏性的副反应。

有别于传统燃油车,纯电动车在碰撞时不仅仅会造成车体变形和乘员机械伤害,碰撞还可能引起高压系统的窜动、挤压、开裂、短路,从而发生漏电、热冲击、爆炸、燃烧等,乘员就有可能受到电伤害、化学伤害、电池爆炸伤害以及燃烧伤害等。

新能源汽车系统之核心三电系统

因此纯电动汽车的安全性能则要考虑乘员和动力电池包两个关键点,不仅要关注乘员的伤害值,还要考虑动力电池在碰撞时的安全防护。今年4月22日所发生的蔚来ES8自燃事件即为此类原因。关于新能源汽车的话题和关注往往集中于4点:续航里程、使用便利性(充电及充电设施)、安全性、生命周期(电池)。

我们可以看到这种种都与新能源汽车中的电池组息息相关。一个电池组系统成本包括电池、电池管理系统和包含功能元器件、线束、结构件等零部件的PACK系统三部分组成。市面上常见的新能源汽车,尤其是纯电动汽车,电池组成本占据整车售价的10~40%左右。

不同品牌车企也对电池组提供了不同的质保服务,如比亚迪旗下的车型主要为4年或10万公里、6年或15万公里这两种不同的整车质保政策,而为了解决新能源车消费者的顾虑,比亚迪还针对其新能源车推出了“电芯终身质保”的保修政策。

这里要说明的是,终身质保的是电芯,而不是电池。比亚迪承诺如果电动车主发现车辆的续航里程大幅衰减(电池衰减率),可以找售后部门进行相关检测。如果是因电芯质量问题导致的衰减,那么比亚迪将给予相应的维修和更换。但如果结果显示并非电芯质量问题,而是其他原因导致的续航衰减,就需要根据车辆本身的保修政策进行保修。

新能源汽车向市场推广、普及已经有一段时间了,国家政策补贴也已开始收缩,以多数新能源汽车的质保期5年或8万公里为基准,国内第一批进入市场的新能源汽车动力电池已经进入衰减期。

那么有关于动力电池的回收问题也将是一股潜力巨大的新兴市场,按照新能源汽车5年或8万公里的质保期,经计算预计2020年动力电池将进入规模化退役阶段,届时累计将超过20万吨(24.6GWh)电池,如果按70%可用于梯次利用计算,大约有累计6万吨电池需要报废处理。

4S回收电池后把电池运回车企,对电池性能进行检测,根据电池状况确定到底是进行梯次利用还是再生利用,并移交给相关电池回收利用企业。但面对日渐庞大的新能源市场,这样的体量还远远不够。但是对于动力电池衰减程度的评判并没有明确说明,目前电池检测主要依赖于厂家,检测方法方式都有所不同,对消费者来说比较被动。鉴于动力电池质保乱象,衰减标准如何界定、是否需要统一标准是继续解决的问题。

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