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针刺只是入门标准 神盾电池八层安全系统 掌握核心技术才是硬道理

有车CLUB 913浏览 2023-07-24 IP属地: 山东

吉利银河 L7 基于世界级 e-CMA 架构打造,秉承了CMA架构原生安全设计理念,同时聚焦“电动化、智能化”,在三电系统、电气化架构、全域智能安全方面做了专属的系统性升级,再配置全新一代雷神电混技术,可以说在安全方面是具有“天生的好底子、好基因”。

针刺只是入门标准 神盾电池八层安全系统 掌握核心技术才是硬道理

掌握核心技术,才能把好新能源安全的命门

神盾电池安全系统,是吉利独创、吉利银河专属的电池安全技术。传承了吉利的安全基因,从“以人为本”的理念出发,是一套基于电池,同时融合了架构、整车、智控、云端安全的“无盲区”安全防护系统。神盾电池安全系统以基础安全标准(电池针刺安全、电池包结构安全)、整车安全标准(底盘结构、车身结构安全)、智能安全标准(智算中心云监测)、健康安全标准(电磁防辐射)四大安全标准,定义和刷新行业电池安全新标准。

针刺只是入门标准 神盾电池八层安全系统 掌握核心技术才是硬道理

第一层:神盾电池安全系统“电芯层”安全标准

(1) 电芯针刺测试标准

电芯针刺测试,是通过“人为”制造电池内短路,模拟电池热失控过程的试验,在电池领域多达300多项的测试方法中,针刺试验被公认是最极端、最严苛、最难的试验,堪称电池安全测试领域的“珠穆朗玛峰”。

神盾电池安全系统针刺测试,使用钢针为直径8mm,45°顶角,要求电池针刺不起火、不爆炸、不冒烟,电芯表面温度不超过40℃。

实际测试结果,电池针刺未起火、未爆炸、未冒烟,全过程最高温度未超过40℃。且1小时静置后未起火、未爆炸,静置24小时后,电芯恢复至环境温度,未起火、未爆炸。

(2) 电芯安全技术标准

电芯根据神盾电池安全系统标准要求,均采用低反应活性电解液、高安全磷酸铁锂正极、耐热涂层涂覆技术等,确保电芯温度始终保持在适宜和安全的范围。

低反应活性电解液:电解液的离子电导率高、产热少,安全性大幅提升。

高安全磷酸铁锂正极:惰性高稳定材料结构,超强的热稳定性,500℃不分解,电池热安全性能可控。

耐热涂层涂覆技术:神盾电池的隔膜采用耐热涂层涂覆技术,耐高温、高强度复合结构在超高温150℃下仍能保持良好的尺寸结构,防止内短路扩散。

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第二层:神盾电池安全系统“PACK层”安全标准

(1) 电池包海水腐蚀浸泡测试标准

电池包海水腐蚀浸泡测试,是将电池包完全浸泡到3.5%氯化钠溶液中,浸入水深为1米,持续浸泡24小时后检查绝缘电阻,查看密封性,是否有进水、短路、起火或者爆炸等情况出现。

神盾电池安全系统防水等级达到IP68,浸水安全试验采用持续24小时测试,远超0.5小时的国标要求。试验后电池包未泄露、不起火、不爆炸,绝缘电阻值≥20MΩ。

实际测试结果,电池包浸泡在水中24小时后取出静置观察,电池包未起火、未爆炸,绝缘电阻值≥20MΩ。

(2) 电池包三面跌落重击测试标准

电池包三面跌落重击测试,测试高度2米,电池包以底面、左侧面、右侧面分别自由跌落到水泥地面。

神盾电池安全系统电池包采用2米高度、连续3面跌落测试方法,国标要求为单次1米高度跌落。试验后电池包不发生电解液泄露、不起火、不爆炸。

实际测试结果,神盾电池安全系统完成行业首个连续跌落试验,跌落后整包无结构性破坏,静置2小时,电池包未发生电解液泄露,未起火、未爆炸。

(3) 电池包外部火烧测试标准

电池包外部火烧测试,将电池包放在试验设备上进行火烧,火烧试验模拟电池包直接暴漏在火焰中场景。

神盾电池安全系统电池包直接燃烧105秒+间接燃烧90秒,国标要求为直接燃烧70秒+间接燃烧60秒。试验后电池包不起火、不爆炸。

经过直接燃烧105秒+间接燃烧90秒的外部持续燃烧后,静置24小时后,电池包未起火、未爆炸。

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第三层:神盾电池安全系统“架构层”安全标准

根据中国交通事故深度研究(China In-Depth Accident Study CIDAS)对车辆起火事故统计,由于碰撞导致的起火事故案例中,来自底部磕碰造成的比例在七成左右,可见底部碰撞带来的风险极高。吉利通过对实际事故发生的场景调研分析,其中撞击低矮障碍物、底部路面刮蹭及托举障碍物的案例占比在八成。结合事故情景,各工况所占比例,最终定义了刮底(包含正面和后面)、负坎冲击及整车托底这几类工况,包括:

刮底工况:车辆撞击低矮固定物(如路缘端头、隔离桩、固定的水泥块等)的场景;

负坎冲击工况:车辆通过不平整路面时底部受到剐蹭(如沟、坎、梁、坑等)及上下马路牙子等场景;

整车托底工况:车辆撞击非固定的硬物如石块、活动井盖等。

(1) 吉利参与制定新能源汽车底部碰撞试验标准

行业首创底部碰撞(正向刮底,后向刮底,托底)防护设计及验证,引领行业建立国家级底部碰撞的验证和评价标准。

中国汽车工程学会于2021年底发布了行业标准T/CSAE 244-2021《纯电动乘用车底部抗碰撞能力要求及试验方法》,这也是全球首个衡量纯电动乘用车底部防护性能的标准。在此标准的起草过程中,吉利作为主要参与方,并在吉利内部首次完成了新能源混动车型及纯电动车型刮底及托底工况测试,为团体标准工况的实施性提供了实践数据和很好的参考借鉴。

吉利早在2020年就已经开始着手分析新能源车底部碰撞事故数据,并逐渐形成吉利特有的标准。吉利从上百个信息完整的新能源车真实事件案例中分析不同车速、不同碰撞方向,多种障碍物类型和形状等因素造成不同损坏程度,归纳出9种事故工况,量化分析这些事故工况,通过整车、系统级的仿真建模分析和实物验证,最终建立起三大类的测试工况和评价标准。由此形成的吉利企业标准也先于团标在公司内部进行发布执行。同时吉利结合团体标准的发布和实际用车工况的研究,考虑到城乡交通路面的实际情况将“整车负坎冲击试验”列入到企标开发的范围内。这项试验是吉利特有的试验。

(2) 整车正向刮底测试标准

整车正向刮底测试,工装形式:撞击面为φ150mm的实心半球,材质为#45钢;测试方向:沿着车辆三维坐标系中的X向即车头方向,由牵引系统牵引车辆运动,达到某个固定时速;刮底重叠量:工装顶部最高点相对于整车试验质量下刮底初始对准位置沿Z向(垂直方向)在电池包或系统底部投影点在Z方向上的重叠量为30(+6/-0)mm;刮底速度:试验车速为沿行驶方向30±1km/h,(试验速度为碰撞时刻速度);

神盾电池安全系统是以40km/h标准开展的此项试验,碰撞能量为团标要求的1.78倍;

实际测试结果,电池包系统未发生明显电解液泄漏情况。底部变形量较小,未发生起火、爆炸、冒烟等热失控现象。电池包固定点系统、高压连接器等无失效断开等情况发生,试验通过。

(3) 整车后向刮底测试标准

整车后向刮底测试,工装形式:撞击面为φ150mm的实心半球,材质为#45钢;测试方向:沿车辆三维坐标系中的X负向即车尾方向,由牵引系统牵引车辆运动,达到某个固定时速;刮底重叠量:工装顶部最高点相对于整车试验质量下刮底初始对准位置沿Z向(垂直方向)在电池包或系统底部投影点在Z方向上的重叠量为30(+6/-0)mm;刮底速度:沿倒车方向(车尾方向)5(+1/-0)km/h;

神盾电池安全系统是以7 km/h标准开展的此项试验,碰撞能量为团标要求的1.96倍;

实际测试结果,在前刮底试验基础上,再次进行后刮底试验,两次试验完成后,试验环境温度下观察电池包2小时后,电池包系统未发生明显电解液泄漏情况。底部变形量较小,未发生起火、爆炸、冒烟等热失控现象。电池包固定点系统、高压连接器等无失效断开等情况发生,试验通过。

(4) 整车负坎冲击测试标准

整车负坎冲击测试,工装形式:撞击面为φ150mm的实心半球, 材质为#45钢;测试方向:沿着车辆三维坐标系中的X向即车头方向,由牵引系统牵引车辆运动,达到某个固定时速;托底台阶高度为200mm;壁障高出台阶100mm,壁障中心X向距台阶30mm;托底速度:试验20±1km/h(试验速度为碰撞时刻速度);

神盾电池安全系统在团体标准的基础上,考虑到城乡交通路面的实际情况将托底(负坎)列入到企标标准体系内;

实际测试结果,试验环境温度下观察电池包2小时后,电池包系统未发生明显电解液泄漏情况。底部变形量较小,未发生起火、爆炸、冒烟等热失控现象。电池包固定点系统、高压连接器等无失效断开等情况发生,试验通过。

(5) 整车托底测试标准

整车托底测试,撞击头形式:撞击头前端为半球形,尺寸为Φ25mm,撞击头质量10kg,材质为#45钢;撞击方向:沿Z方向垂直向上(车辆垂直方向);撞击位置:以动力电池包整车安装点的几何中心为原点、在半径240 mm 水平区域以内,根据主机厂提供的电池包或系统布置示意图选定薄弱点进行撞击;撞击能量:120±3J;

神盾电池安全系统在托底试验基础上,增加4次球击试验。另外,在电池包开发过程中,以150mm钢球30kN力挤压下,电池模组不漏液、破损、短路、漏电、插接头失效的变形且连接可靠,不起火不爆炸,液冷系统气密性测试符合测试标准。

实际测试结果,车辆监测:电池包或系统底部壳体温度。电池包系统未发生明显电解液泄漏情况。底部变形量较小,未发生起火、爆炸、冒烟等热失控现象。电池包固定点系统、高压连接器等无失效断开等情况发生,试验通过。

(6) 架构层安全技术标准:潜艇式整车安全防护

底部三重防护结构:动力电池包前布置一道防护梁其最下缘比电池包底面低10mm以上,有效防止整车正向刮底工况导致的电池包损伤;电池包正向接插件和冷却管路接头防护板可进一步防护障碍物对电池的损伤,再结合电池本体使用的1.5mm的1180DP高强钢板,配合底部吸能结构。底部三重防护结构对底部损伤起到有效的防护作用。

潜艇式整车架构分散压力:最大程度分解碰撞能量,减少电池被挤压后的侵入量。一体式热成型门环+侧碰柱四条传力路径,独有的超弹性蜂窝填充技术,提供更稳定的变形吸收碰撞能量来保护电池包和成员,并且重量较传统方案降低40%。

车包一体的结构设计:电池上下贯穿式的中部套筒连接结构,使电池上盖、内部结构梁、底护板、液冷板等多个零件互相锁附连接,成为整体式的贯穿式结构。田字形电池框架+17个固定点(PHEV中固定点最多电池)让电池与车身成为一体,提升整车扭转及碰撞性能。田字结构中横梁采用“目“型铝合金截面,共有四个安装点与车身座椅横梁相连,采用M10螺栓(行业内大多采用M8螺栓),抗剪切能力由23.6kN提升至37.4kN,并可提升电池包与车身结构一体化程度。

e-CMA智能超电架构:传承吉利架构造车安全基因,拥有同级领先的7系铝合金防撞梁、

同级独有的一体式热成型硼钢门环,进一步强化了车身的封闭式“笼”式框架结构,堪比赛车式的防滚架,带来整车的扭转刚度和抗压强度大幅提升;门槛梁采用独有超弹体骨架结构,相比友商传统钣金结构,进一步提升吸能效率;

三叶草溃缩结构专利:两条泄力路径,两次弯折技术,相比传统结构,能够吸收更多的撞击能量,提升前方碰撞安全性;

四纵四横地板结构专利:行业首创双层钢板框架结构(1.8mm厚),围绕神盾电池安全系统,在电池包周围形成一个全方位的超刚强度防护,在受到外部挤压/碰撞力时,纵梁/横梁可以有效分散更多载荷,保障内部的电池不受冲击。

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第四层:神盾电池安全系统“安全测试层”标准

神盾电池安全系统基于全场景极限工况进行100多项电池包级基础测试,比国标多80项,以确保“神盾电池安全系统”的基础安全性能过硬。其中,模拟碰撞、机械冲击、浸水安全、湿热循环、盐雾、热扩散6项,高于国家标准,底部球击、跌落、IP6X、IPX9K四项,为吉利补充标准,为动力电池的“基础安全标准”加入更多吉利的定义。

其基础安全测试标准均高于国标要求:

模拟碰撞测试:实施强度标准为2-6倍国标要求。

机械冲击强度高于先行国标8倍。

跌落2m,高于行业标准1m要求。

浸水安全采用24h,远超0.5h行业标准。

盐雾采用28天环境测试,远超于国标5倍。

湿热循环采用240h湿热和霜冻循环测试,远超于国标9倍。

热扩散24h不起火不爆炸,远超国标5min和国际标准1h不起火不爆炸要求。

为保障测试验证更贴近车辆实际使用场景,可靠性严苛验证采用串行试验方式:温度、湿热、振动、机械、浸水安全、IP6X、 IPX8、 IPX9K串序测试。

神盾电池安全系统-智能安全标准

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第五层:神盾电池安全系统“BMS智能管理层”安全标准

BMS3.0电池医生

多维融合AI决策算法:输出全天候全场景精准安全监控结果和有效预测,提前预警率达95%,识别准确率达95%。

电池危害主动隔离技术:实现全天候的安全监测、主动采用隔离及温控措施实现零失火;全场景的智能电池温控技术,确保电池工作在最佳的温度区间,提高寿命及安全性;碰撞后在65ms内实现整车高压断电,避免高压漏电和起火风险;全生命周期的自适应电芯平衡控制技术,消除电芯的一致性偏差,提高安全性、延长电池寿命;智能识别充放电环境,智能化匹配充电桩,实现充放电控制的高效、高安全。

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第六层:神盾电池安全系统“大数据层”安全标准

吉利星睿智算中心云端安全监护

提供出行全场景守护:吉利星睿智算中心已经成为国内最大的数据平台,云端总算力81亿亿次,已经接入240万+车辆,并支持350万在线车辆的智算需求。星睿智算中心加持车云一体BMS,提供覆盖行驶前、行驶中、停车充电及售后各场景的守护,保障吉利新能源车辆全天候全场景三电安全无忧。

实时感知新能源车辆三电安全状态:面向吉利新能源车辆,围绕电池故障分析与预警、电池寿命预测、热失控预测等核心功能,开发新能源监控平台云端三电监控产品,对车辆“云端”数据进行深度挖掘,建立模型体系,实时感知新能源车辆三电安全状态,实现7*24安全监管,事前预警、事中报警,防患于未然。

电池故障报警和预警:以大数据预测分析方法和物理规则方法为核心,借助大数据流/批处理技术,实现电池故障的云端在线实时诊断、长时预警、故障统计分析、故障状态复现、实时监控等功能。

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第七层:神盾电池安全系统“设计层”安全标准

全场景安全仿真平台,最严苛的设计开发标准

构建全场景安全仿真:构建模拟碰撞、振动、跌落、机械冲击、底部球击、浸水安全等用户用车安全场景仿真测试,基于用户场景和极限工况的精准验证。

领先行业的安全标准体系:国家标准《GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求》从纵向/横向挤压、振动、机械冲击、模拟碰撞、热扩散等方面规定了电池安全标准,吉利测试标准高于国家标准。其中,模拟碰撞、机械冲击、浸水安全、湿热循环、盐雾、热扩散6项高于国家标准,底部球击、跌落、IP6X、IPX9K四项为吉利补充标准。

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第八层:神盾电池安全系统“人体健康层”安全标准

首创深入细胞层级的电磁防护体系,以远超国标的安全标准

吉利银河L7获得中汽研华诚认证(天津)有限公司颁发的国内首张新能源汽车电磁防辐射001号证书:吉利以“保障电磁敏感人群安全”的严苛标准为普通人打造电磁辐射防护屏障。银河L7实现了对佩戴心脏起搏器、心律转复除颤器等佩戴植入式医疗器械特殊人群的全方位保护,这也意味着神盾电池安全系统真正做到了深入到细胞级的防辐射安全,树立新能源汽车防辐射安全新标准。

多项电池防辐射核心技术,打造360°防辐射的座舱空间:电池包及内部采用超高等级的双绞线,有效降低了高压电池包内部的电磁辐射;高压电缆采用高标准的2层屏蔽,有效降低电缆的辐射;打造密封性良好的前舱和底盘结构,电池、电驱等高压系统被完全隔离在乘员舱外部,进一步隔绝电磁辐射。

首创细胞级电磁防护研究体系:吉利与大连理工大学宁波研究院、大连医科大学等高校合作,进行了细致到人体细胞层级的人体电磁防护研究,目前该研究体系在国内汽车业处于领先水平。

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