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安全是最高的信仰:尚界 Z7巨鲸电池平台深度解析

转自:尚界汽车官方微博

​华为巨鲸电池平台有着从电池包、电芯到电池管理的一整套安全体系,致力于解决诸如托底磕碰、热失控和续航衰减这些纯电用户最核心的用车痛点。秉持“安全是最高的信仰”,我们给尚界Z7、Z7T全系标配了华为巨鲸800V高压电池平台,遵循越级安全标准、打造多层防护体系、采用正置电芯架构、云端全天候监测,聚力为消费者带来真安全、长续航、快充电、长寿命的用车体验。那么具体是如何从电芯-电池包-整车系统层面做好安全设计?如何联动车端、云端,做好风险规避的?

 

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风险提前设防,电池安全不打折

 

对于纯电车而言,托底、碰撞无疑是最常见的两大高频高危场景。电池包一旦在磕碰、撞击中受损,极有可能发生起火爆炸,因此电池的碰撞防护至关重要。在尚界Z7、Z7T上,我们坚持“安全是最高的信仰”这一理念,联动底盘做前置缓冲结构,筑牢电池安全的第一道物理防线。

首先,车辆前副车架的最低点低于电池包底部,这就相当于在电池的前方加装了一道防刮梁,发生托底碰撞的时候,首先接触障碍物的是前副车架,从源头避免了障碍物直接剐蹭到电池壳体。

 

其次,尚界Z7、Z7T在电池包的前端左右两侧,还各安装了一块铝合金防护块。铝块四周厚度达到了5毫米,内部带有不同厚度的十字型加强筋,前端加强筋厚度达到3-4毫米,其他最小厚度也维持在3毫米左右。在发生正面碰撞的时候,这块铝块会首先溃缩,吸收一部分碰撞能量,防止碰撞力直接冲击电池包,最大限度地保护电池包的安全。

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从成本上来看,增加铝块必然会抬高整车制造成本,但同时也能大幅降低碰撞后电池起火的概率,属于用户难以察觉的高价值安全投入。不向成本妥协,在看不见的地方用真材实料,正是尚界Z7、Z7T刻在基因里的产品设计理念。

 

15层硬核防护,舍得堆料才是真安全

 

想要将磕底、自燃、进水等风险降至最低,仅靠结构防护肯定是远远不够的,电池本身也需要可靠的防护保障。为此,华为巨鲸电池平台打造了15层硬核防护体系,包括5层热安全防护+5层电芯防护+5层底部防护,每一层防护各司其职,又互为冗余,将风险层层阻隔在外。

 

5层热安全防护:防热扩散蔓延

 

纯电车自燃的核心元凶就是电芯的热失控。通俗来讲,当电芯因撞击、穿刺、内部短路等问题出现异常时,内部会触发连锁放热反应,温度最高可在数秒内飙升至近千摄氏度。而比单颗电芯热失控更危险的是热蔓延,一颗电芯起火后,高温会迅速传递给相邻电芯,形成“多米诺骨牌效应”,最终造成整包起火、爆炸。

 

针对这一问题,我们在尚界Z7、Z7T上采用了五层热安全防护方案,全系车型无论三元锂电池还是磷酸铁锂电池,都配置了充足的隔热防护材料,电芯之间全覆盖,可实现单电芯热失控时,不蔓延到整包电池中。这五层热安全防护分别是:

 

➢耐高温云母板:具备良好的抗热冲击能力,在1000℃高温环境下也不会被烧穿,可以有效防护电芯喷阀后热冲击对电池包上盖的损伤,保护乘员舱安全;再配合定向排烟通道,可将高温气体快速导出电池包外,保障单电芯热失控后整包不蔓延;

 

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➢绝缘云母纸:电气绝缘,防止电芯间绝缘拉弧短路;

 

➢航空级隔热气凝胶:气凝胶作为航空航天领域核心隔热材质,拥有极强的隔热能力,隔热温度超460℃。680℃的高温经过气凝胶隔热后也可降低至220℃。在电池包中应用航空级隔热气凝胶,可以有效阻隔单颗电芯热失控后热量向相邻电芯传递。巨鲸电池上,我们坚守热安全的设计底线,给每个电芯之间都配了一片气凝胶,用料不计成本;

 

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➢纳米陶瓷绝热层:配合航空级隔热气凝胶形成高效的隔热屏障,降低单点故障引发整体电池包起火的风险;

 

➢超薄液冷降温系统:实时带走电池工作、快充中产生的多余热量,避免高温堆积,从源头降低热失控概率。

 

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5层电芯防护:防内部短路

 

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如果说热安全防护是“事后阻拦”,那电芯防护就是从根源规避热失控。绝大多数电池热失控,最初都源于电芯内部的微小隐患,比如极片的毛刺刺破隔膜、焊接粉尘残留、壳体变形破损等等,这些问题都可能引发电芯内部短路,持续积热后最终就演变成热失控。因此,在电芯内部,我们同样设计了5层安全包覆,包含:

 

➢卷芯外部mylar包覆设计:mylar是一种高分子聚合物,可以有效减少电芯与铝壳四周的损伤;

 

➢纳米陶瓷涂层增强隔膜:强化隔膜抵抗异物刺破的能力;

 

➢正负极overhang设计:在电芯设计中负极片的尺寸超过正极片,同时隔膜尺寸超过负极。可确保在充电过程中,锂离子能够完全嵌入负极,有效避免析锂及刺穿隔膜的短路风险;

 

➢内部焊点双层绝缘覆盖设计:有效降低焊接过程中毛刺及粉尘异物刺破隔膜造成短路的风险;

 

➢底部绝缘底托片设计:防止电芯的底部产生变形引发短路;

 

通过五层安全包覆进行绝缘保护,可最大程度减少电池包内电芯级别的短路风险,保证电芯安全。

 

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5层底部防护:防外部侵入

 

电池包底部作为整车底盘的一部分,长期暴露在外,需要直面碎石击打、雨雪侵蚀、外力撞击穿刺等多重考验,也是电池防护设计的重中之重。

 

尚界Z7、Z7T的华为巨鲸电池平台采用5层底部安全防护设计,多种材料层层叠加,就像给电池包穿上了一套“防弹衣”,可以有效抵御穿刺、形变、磨损、腐蚀等外部的侵蚀损伤,保护电池安全。这五层底部防护由内至外依次是:

 

➢铝合金防护层:贴近电芯的最后一道防线,兜底防护;

 

➢铝合金缓冲层:进一步缓冲并释放冲击力,降低电芯受损风险;

 

➢缓冲减震泡棉:柔性缓冲结构,当电池受到外部冲击时,有效吸收、释放冲击力;

 

➢高强度热成型钢板:保护电池底部受到冲击、挤压等情况后不变形、不破裂;

 

➢超耐磨防腐涂层:最外层防护,有效防护电池底部受到腐蚀和磨损。

 

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缓冲、防腐、吸能多层材料叠加,看似增加重量、抬高成本,但长期使用下来,耐久性与安全性优势就会越发凸显。特别是常年走烂路、撒盐融雪路面,拥有5层底部防护的电池,使用寿命和安全性远高于只用了单层钢板的电池。这也是尚界践行长期主义、用真材实料造好车的初衷。

 

为安全永不妥协,正置电芯是更优解


近两年,市面上部分车型开始采用倒置电芯架构,为什么尚界汽车仍始终坚持采用正置电芯架构呢?主要是出于以下在安全方面的考量:

 

远离磕碰风险区,源头防止热失控

 

电芯的正负极极柱及高压连接排,是连接内部电路的核心部件,承载着近千伏的高压。电芯倒置结构将极柱和连接排布置于电池包底部,相较电芯正置结构设计更容易受到损伤。一旦电池受到外部磕碰挤压,导致下壳体以及底护板结构变形、绝缘结构失效,高压电流就会击穿空气,瞬间产生上千摄氏度高温的高压电弧,这也就是常说的“高压拉弧”,极端情况下可能引发电池自燃,进而给用户带来更高的热失控风险。

相反,正置电芯架构电芯极柱朝上,远离底盘磕碰的高危区域,就有效杜绝了磕碰导致的高压拉弧隐患,从源头避免热失控风险。

 

工艺更成熟,量产更稳定

 

电池安全不仅要看结构设计,更应该考虑量产工艺的成熟度,正置电芯架构是经历市场长期验证的成熟技术,生产体系完善,生产流程标准化程度高,可以更好地保证量产品质的一致性、稳定性,未知安全隐患少。

 

综上所述,尚界Z7、Z7T坚持采用正置电芯架构,是把安全放在第一顺位,全盘考量托底撞击、热失控、腐蚀老化等多重风险后得出的更优解,也是我们始终将用户安全与长期用车利益放在首位的坚持。

 

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全天候云端守护,提前预判更安心

 

电池包表面上看起来是一个整体,但其实内部是由数百颗电芯串并联而成的。这就好比一支军队,每一颗独立电芯,就是队伍里的一名士兵。倘若没有一个指挥官坐镇指挥,整支队伍就是一盘散沙,打不了硬仗。

 

放到电池上,每颗电芯在出厂时本就不可避免地存在一些个体差异,叠加反复快充、高低温环境等因素影响,如果不加以管理,电芯之间的电压、电量、温度差异会随着时间推移持续拉大,轻则加快电池衰减,重则一步步诱发热失控,引发自燃等安全事故。而BMS电池管理系统,就是能够监控和管理电芯这只队伍、确保电池能安全稳定运行的“中央大脑”。

大脑要发挥作用,需要有遍布全身的神经元。在华为巨鲸电池内部设置有200个智能感知节点,它们像神经元一样遍布整个电池,形成智能感知网络,实现一芯一感知。电池包内任何一个地方有风吹草动,BMS电池管理系统都可以及时监控到。

 

此外,巨鲸电池平台还引入了7x24h云端看护管家,不同于传统BMS故障发生后被动报警、事后处置的弊端,华为云BMS通过7x24h全天候监控电池运行状态,结合AI大数据技术,可以化被动防护为主动预判,提前排查隐性安全风险,并采取应对措施,把风险消灭在萌芽中。

 
总结

从结构防护到15层硬核防护,叠加全天候云端看护,华为巨鲸电池平台是从电芯-电池包-整车系统层面做好安全设计,用硬核安全实力践行“安全是最高的信仰”。除了严密的防护设计,尚界Z7、Z7T整套电池还历经200+项严苛测试,发生热失控后,不起火、不爆炸;底部撞击后,无泄漏、不起火、绝缘达标;300次快充循环后,外部短路测试不起火、不爆炸,真正实现了从"事故后争取逃生时间"到"从根源杜绝事故"的进阶。把安全落到每一处细节,让大家日常出行能够一路安心。

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