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又一家电池针刺试验,上汽通用奥特能平台表现如何?

谈起电池针刺试验,关注电动车的朋友,总有一种“不明觉厉”的感觉,一方面或多或少听说过针刺试验,毕竟这是检验电池安全的重要项目,媒体对此做了广泛报道;但另一方面,又对针刺试验的测试原理、现实意义、数据解读其实并不完全了解。

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虽说已有许多车企进行过电池针刺试验,但不是每个车企的电池都有勇气以远远超过国标的试验标准进行试验,上汽通用则是车企中的“江湖豪杰”。车评网小编带着大家一起看一下,上汽通用奥特能电池的针刺试验,表现如何?

针刺试验是个啥?

首先科普一下针刺试验,简单说就是用钢针刺入接近满电状态的电池包,造成电芯被穿刺,电池短路的情况,触发电芯热失控。模拟电车碰撞后可能出现的电池包热失控、起火、爆炸等风险场景,从而评估电池热失控安全性。

根据国标GB 38031-2020要求,从单个电池热失控到电池起火,时间要大于5分钟,这是预留给车内人员逃离车辆的时间。

针刺试验虽不是国家强制要求,但也做了推荐,并规范了技术标准。针刺材料为钢,针刺直径为3mm~8mm,针刺速度0.1mm/S~10mm/S,选择能触发电池单体发生热失控的位置和方向。

奥特能是个啥?

奥特能平台是何方神圣呢?概括说,奥特能是通用汽车2020年发布的全新一代纯电动平台Ultium的中文名。奥特能平台整合了通用汽车26年以来的电动化经验和前瞻技术优势,能满足市场对不同续航里程、不同驱动形式、不同性能的产品的需求。

Ultium平台模块化的电池和电驱设计

奥特能平台,可以说是上汽通用未来电气化产品的基石。那么对于第一要义安全,奥特能平台表现如何呢?我们先来从奥特能电池的针刺试验中找找答案。

针刺试验,奥特能的表现?

奥特能电池的针刺试验是在中国汽车技术研究中心(中汽研)进行了一次苛刻的针刺试验,测试标准较国标做了大幅提升,比如国标要求测试时电池包温度>0℃,电池电量>95%即可,而奥特能电池测试时的温度提高到48.9℃,电池电量97%,接近满电状态。

设定钢针刺入深度9毫米。

钢针刺入后,电芯温度急剧升高,触发了电芯热失控。(注:触发热失控,是国标强制要求。)

此时排气通道快速排出高温气体,通过航天级纳米材料气凝胶有效隔绝了热量,周围电芯均保持稳定。每个模组底部的集成液冷板系统也自动开启极速降温的功能,协助快速带走高温热量。

温度在短时间达到峰值后,平缓下降,之后趋于室温。

全程电池包状态稳定,排除安全隐患,试验后,电池包静置50分钟,整包红外线呈像显示,温度稳定,无再次升温现象。

电芯温度检测显示,没有发生热扩散,远超国标静置5分钟不起火、不爆炸标准,奥特能针刺试验非常成功。

针刺试验,奥特能电池为何表现优异?

单个电芯发生热失控时,如何确保电池整体安全,其原理并不难理解。通俗讲,隔离发热电芯(隔热装置),并快速降温降压(将热量和气压传导出去)。但知易行难,内部涉及大量复杂的热管理专利技术,这也是奥特能电池的技术重点:7道“防火墙”设计,实现全方位热扩散防护。我们来具体看看这7项技术如何保障电池安全。

电芯间隔热墙(专利设计):加厚设计的纳米级航天材料气凝胶,降低电芯间热量传递,将热量的控制在局部,防止热扩散侵害其他电芯。

模组和整包的防火设计(专利):电池上盖内置气凝胶防火毯,在电芯间隔热的基础上,对乘员和整车进一步保护。

集成式液冷系统(专利设计):每个模组都配置了专利设计的集成式独立液冷板,比起业内常见电池包集中式液冷板设计,换热效果提高约10%。该系统还能将电芯间的温差控制在1摄氏度,确保了电芯老化的一致性,这可以提升电池寿命。此外还在BDU电池分断单元里也放置了液冷板,可以进一步消除对周围零件的热影响。

抑制热扩散技术(专利设计):奥特能具备快速排气通道,这也是一项专利设计,可以迅速释放热量降低对其他电芯的影响。

后置大面积防爆阀:它可以跟上面提到的快速排气通道结合,进一步提高高温气体的排出速度。

防拉弧:电池包内部高压元器件,进行了防止拉弧设计,防止电芯热失控后出现爆炸情况。

实时电池健康监测系统:该系统能够24小时不间断、高频率地监测电池包和电芯状态,在识别到问题电芯后会立刻主动唤醒电池管理模块,采取相关措施散热,防患于未然。

安全,不止于针刺

如果说7道防火墙是奥特能电池的大脑和血液系统,那么强化的全新电池物理防护架构则是奥特能电池的第一道免疫屏障。知乎拆车试验室为此做了一期电池拆解和高空撞柱测试,车评网小编带着大家一起感受下:

电池拆解后,可以看到奥特能电池的壳体为高强度井字形结构,采用多根1500MPA 超高强度钢横梁进行加固,上盖总成采用1500MPA超强侧边防护梁,托盘总成采用1000MPA的底部防护。解释一下,1500MPA意味着什么,坦克钢材强度也仅为800~1000MPA,奥特能电池壳体的强度远超坦克!

整包的抗挤压性能为国标要求的3倍,壳体内应用远程激光焊23.2米,激光填丝焊15.5米,折算长度相当于绕电池壳体5圈。稳固的电池壳体,也带来整车扭转刚度,大幅提升了45.8%,让操控更稳定。

为了验证电池包强度,拆车试验室将电池包吊至5米高度,自由落体撞击一根地面上直径25.4公分的刚性圆柱。

以此模拟电池包侧面受到撞击时,电池的安全性。5米高度的自由落地,电池跌落速度为36km/h,大于32km/h的国标整车侧面柱碰标准。

剧烈撞击下,电池外部壳体的吸能区,溃缩到了主结构,但管线尚未造成损坏,电芯保持完整,没有形变,得到了很好的保护。

需要指出的是,电池包柱碰试验,没有车架保护,要比国标的整车柱碰,更为苛刻。

未来车型展望

看完奥特能平台的针刺试验和柱碰试验,很多小伙伴会询问,基于奥特能平台打造的车型有哪些?

目前,基于奥特能平台打造的第一款SUV车型——凯迪拉克LYRIQ,已开启预售。

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除了高端产品外,在未来上汽通用也将基于奥特能平台推出中端车型,划归到别克、雪佛兰品牌中。届时,基于奥特能电动车平台的10款国产新能源车型,将覆盖轿车、SUV和豪华SUV等多个细分市场,满足消费者的多元需求。

柱碰 / 火烧 / 强干扰,LYRIQ电池包最严苛实验视频

本文为“车评网”原创,作者:秋名山,编辑:田淼,未经允许不得转载。关注“车评网”,专注汽车行业深度报道。

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