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什么才是「有价值」的电池安全实验？
2021-11-02 21:30:29· 来源：焉知新能源汽车
「电池安全」，这是一个老词了，从可穿戴电子设备到电动汽车，围绕这个词所展开的技术研发与探索就没有停止过。因为保证电池安全，背后的核心是保证「人」的安全
「电池安全」，这是一个老词了，从可穿戴电子设备到电动汽车，围绕这个词所展开的技术研发与探索就没有停止过。因为保证电池安全，背后的核心是保证「人」的安全。
因此，当电要替代油成为汽车主要的能源方式时，保证它的安全变成了一门必修课。
从全球各大车企的投入来看，我们毫不怀疑他们对于解决电动汽车「电池安全」的决心，但动力电池的运用时间还太短，最起码在乘用车领域的大规模应用时间还太短，结果就是，行业内没太多关于动力电池安全测试的通行方案。
目前，已有的测试方案也大多是从消费电子领域借鉴而来，通过针对汽车特别优化后用于汽车测试。所以车企不仅要努力研发技术，还得让用户感知到自己对解决安全问题做出决心。
也就是说，做更加贴近用户真实使用场景的实验会是更好的解决方法，下面我们就展开来看看。
电池安全测试方法
动力电池安全测试可以划分为两个部分：电池包本体测试、电池管理系统测试。
一、电池包本体测试。
电池包本体测试一般在设计验证阶段进行，目的是为了验证电池包的设计/生产是否符合设计要求。
其中包含：温度测试、机械测试、外部环境模拟测试、低压电气测试、电磁兼容测试、电气安全测试、电池性能测试、滥用试验测试等等。
这里面的试验众多繁杂，在这里主要介绍影响电池使用安全的电池包滥用试验。
1、针刺测试。
模拟电池遭到尖锐物体刺穿时的场景，因为异物刺入可能导致电池内部短路，试验要求不起火不爆炸，这也是去年到现在被应用最火的测试方法。
它的优势是，可以模拟电池被外部物体穿刺出现的热失控，观察热失控后的起火现象，然后针对性优化。
缺点也很明显，针刺大多数情况下只能模拟单个电芯短路后引起的热失控，但在真实场景下受挤压后可能不止一个电芯短路，那么热失控的能力释放也会不同。
2、盐水浸泡
5% 盐水长时间浸没测试，电池功能正常，目前，新能源电池包防水防尘等级推荐是 IP67，汽车的使用环境恶劣，需要增强IP防护。
3、外部火烧
590℃ 火烧持续 130 s，电池无爆炸、起火、燃烧并且无火苗残留。
4、跌落
电池在 1 m 高度下自由落体在钢板上，电池壳体完整，功能正常。
5、振动测试
高频振动模拟测试，要求电池包功能正常。
二、电池管理系统测试。
电池管理系统的测试一般为软件测试，在软件功能开发过程中进行。与新兴车企尚未量产的自动驾驶系统偏向于使用 C 语言而实现软件设计不同，现今成熟的车企在进行电动车控制系统开发时，软件一般采用以模型为基础的MBD开发。
MBD 开发的优点是能够以图形化的方式表达复杂的逻辑、代码可读性、可移植性、开发调试便利性等，同时可以利用成熟的代码生成工具链，避免了手工代码容易产生的低级错误。比如 MIL、SIL、HIL 等多项测试：
1、MIL（model in loops）模型在环测试，就是验证软件模型是否可以实现软件功能，测试依据是由系统需求分解而来的软件需求。
2、SIL（software in loops）软件在环测试，对比模型自动生成的 C 代码和模型本身实现的功能是否一致，使用simulink自身工具就可以进行。
3、PIL（processer in loops）处理器在环测试，目的是测试自动生成的代码写入控制器后，功能实现上是否与模型有偏差。PIL 看似无关紧要，但不重视会引起如调度问题、CPU load、堆栈溢出。
4、HIL（hardware in loops）硬件在环测试，测试控制器完整系统功能，一般会搭建控制器所在系统的测试台架，使用电气元件模拟传感器（如温度）和执行器（如风扇负载）的电气特性，验证完整的系统功能。
三、整车试验中电池测试
1、低温耐久测试.
主要测试冷启动性能，一般在黑河等地进行，电池包的低温充放电能力、低温保护策略、电池包加热功能等在该项测试中进行考核。
2、高温耐久测试。
一般在格尔木盆地等进行，主要测试电池包在高温下充放电能力、电池包冷却功能和过热保护策略。
3、高温+高湿耐久测试。一般在海南等地进行，海水环境会加剧零部件腐蚀，也考验电池包的性能
我们可以看到的是，这么多的测试方案，最终其实都归结于两个字「安全」，很多车企自己的安全标准甚至比国标还要高，测试的方式略有不同，我认为最能模拟真实使用场景的测试它的价值要远高于狭义的测试。
之前比亚迪、广汽、宁德时代都有做过电池的针刺等测试，而最近岚图也做了一组电池安全的测试，相比针刺等传统的测试方案，岚图的测试给人开启了一个新的角度。
测试了哪些？
岚图 FREE 挑战国内首次涉水后底部碰撞测试，实验主要从 4 个维度展开：
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一个首次：车辆涉水后底部再碰撞测试；
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深度涉水：这次测试车辆深水深度达到 600 mm，这个数字是国标的 6 倍；
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底部磕碰：璧障绕过车身结构，直击电池比常规正、侧、后碰测试更严苛；
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极端路况：用金属圆形物，直接与车辆底部碰撞，检测底部结构强度。
「岚图汽车不生产电芯，但关注解决电池系统安全，岚图汽车首创涉水、底部碰撞，就是要以最严苛的测试，检验整车安全性能，突破电动汽车安全标准新高度。」岚图汽车CEO卢放博士对岚图的要求。
当下，新能源汽车安全国标测试项目多为单一电池包的单项测试。但在用户的拥车全旅程中，三电系统、整车结构等方面可能承受多重、叠加的损伤。这意味着在日常使用场景下，车辆及电池包会面临涉水、碰撞等多频次、多场景的考验。
中汽中心专家认为，岚图汽车挑战「全场景事故叠加」下测试，具有真实性和现实性意义。
岚图汽车针对电动车涉水、底部碰撞发起全球首个测试，旨在通过多场景、多频次叠加的安全测试方式，验证整车及电气系统的硬核实力。涉水试验后，测试车辆继续进行底部碰撞，进一步验证发生托底事故后，电池包及整车结构是否安全。
电池底部碰撞的重要性
2021年，郑州、天津等地相继发生特大暴雨，造成不同程度的生命和财产损失。在特大暴雨面前因为车辆涉水所导致的安全事故频频发生，涉水安全事故逐渐成为用户新的关注点和痛点。
据中国气象局规定，按照降雨量的等级划分来看，24 小时降水量达到 50 - 99.9 mm 为暴雨， 100 - 249.9 mm 为大暴雨，250 mm 以上称为特大暴雨。同时，车辆涉水时会导致看不清路面障碍物，从而发生底部碰撞，其结果会导致叠加事故。
对此，在涉水测试中，中汽中心分别对岚图FREE纯电版、增程版进行了涉水测试，测试涉水深度 600 mm，达到国标 6 倍，国标涉水深度为100 mm，完全可以应对特大暴雨的考验。
涉水对于我来说还不是重头戏，加下来的底部碰撞我认为更有现实意义。
在底部碰撞测试中，岚图FREE纯电版、增程版测试车辆模拟日常道路驾驶情景，遭遇障碍物进行制动后，以 30 km/h 的速度硬磕高 210 mm 的障碍物。该项测试中，电池包最低位置与障碍物至少重叠 36 mm，验证发生底部碰撞事故后，电池包及整车结构是否安全。
简单理解就是，让岚图 FREE 高速通过一个圆形铁球，而铁球必须侵入底盘 36 mm，然后静置车辆等待，看车辆是否冒烟、起火、爆炸，实验结果则是这些都没有。
为什么说这个有价值，要知道电池底部是一整块电池包，电池包最怕的就是硬物侵入，这个实验证明了两点：
-
岚图底盘的硬度足够高，具有较高的防底部碰撞安全性；
-
真实场景还原度高，我们都知道岚图 FREE 是 SUV，但它绝对不是越野取向的车，因此，它的用户使用场景大多是在城市或者乡村老家，这样的场景下岚图 FREE 的底盘完全可以满足磕碰。
这个实验的具体「价值」在于，它让用户清晰知道更加贴近自己真实使用场景的碰撞，知道了自己爱车的能力边界，车企也不要盲目宣传纯电车的越野性能。
电动车产品品类增加了会后，很多厂商开始宣传自己的 SUV 产品具有越野能力，这显然是一个 BUG 存在，不解决底部电池碰撞后的安全问题，宣传越野能力就是就很有误导行为，当然这也是相对于家用 SUV 来说，而车辆底部碰撞又是最常见的场景。
因此，接近碰撞后的安全至关重要，而且我还想说一句，目前所有的量产销售的纯电动车都不适合越野，特别是硬派越野。
岚图电池包主要分为纯电和增程两款，其中岚图FREE纯电版配备五层安全防护结构（双极防爆阀），而岚图 FREE 增程版则配备四层安全防护结构（耐 200 kN 挤压的高强框架）。同时两版都配有云端大数据模型，完成近 230 项超国标测试。按厂家的说法，岚图FREE采用了行业首创的「三维隔热墙」技术、PACK 五层安全防护、专属云BMS三大电池安全技术。
写在最后
厂商关注「安全」肯定是好事，能真正投资资金去解决这些问题，则更重要。
岚图做的这些事，我不想用很夸张的词语去美化，甚至我觉得这才是应该的，这才是对消费者负责的体现。
岚图做的这些很好的向消费者释放了一个信号，电动车确实越来越安全了，特别是在重金投入之下。
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