防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

現代汽車工業發展十分迅速,不但能源結構在改變,大量新的電子設備也被廣泛應用到整個汽車系統之中,這些技術進步一方面提升了車輛駕乘感受,另一方面也代表著對於車上用電需求與日俱增。再先進的汽車都無法完全避免事故的發生,如何在事故發生的時候,最大程度保證駕乘人員安全,始終是汽車行業,特別是著墨於汽車安全系統廠家眼中的重中之重。

汽車的能源供給結構近年來正在逐步走向多元化,已經具有上百年曆史的傳動燃油動力汽車,逐步發展出與各種新能源汽車並存的局面。特別是在車用電池技術突破了動力瓶頸關口以後,率先登上新能源動力舞臺的純電動汽車,已經成為了不少消費者的選擇目標。保有量的上升讓我們無法避免將會看到,甚至親身遇上純電動車發生事故碰撞的不幸事件。多數情況下,原本並不嚴重的碰撞事故,往往因為處理者缺乏足夠的相關知識以及判斷能力,延誤了最佳的處理時間,倘若加上不合適的救援方法以及無防護救援手段,那麼局面最終將走向失控。不但當事人錯失逃生機會,就連出手相幫者也跟著遭殃。如何在電動車碰撞事故發生後爭分奪秒、防患於未“燃”,讓“自救”與“施救”得到保障?正是奧托立夫斷電安全保護開關的服務目的。

奧托立夫(Autoliv)是誰?

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

不認識奧托立夫(Autoliv)?不要緊,你只要知道這家成立於1953年的汽車安全系統供應商,總部坐落在瑞典的斯德哥爾摩。同時在美國和瑞典上市,屬於美國財富500強企業。其產品涵蓋汽車被動安全系統,包括安全帶,方向盤,安全氣囊及特殊安全產品,如集成式兒童增高座墊,斷電安全保護開關等。目前在全球27個國家有64家生產基地,擁有14個研發中心,及19條碰撞測試軌道,在全球各地完成碰撞模擬測試。在中國,奧托立夫更是領先行業建立了新能源汽車碰撞試驗室,為整車客戶提供更全面的測試服務。

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

此撞猛於彼撞

根據德國機動車監督協會DEKRA的技術研究以及資料統計,當機動車行進速度達到80Km/h以上時,幾乎90%的車輛碰撞事故均會造成車輛起火。這裡面的原因多種多樣,最為常見的就是包括油箱破裂漏油觸碰高溫部件引燃,或是車身變形之後損壞連接電池的用電器,產生短路發熱燃燒。但是傳統機動車的這一撞起碼還能用傳統方式傳統撲救。畢竟其所使用的車載蓄電池能量有限。純電動汽車可就沒有這麼簡單了。

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

縱觀現在市面上銷售的新能源汽車,不論增程式、強混、弱混還是純電動汽車,都離不開車輛之中的鋰電池作為其動力來源或是動力轉換中介,區別僅僅在於電池容量的大小。在這其中,接近70%的鋰電池成分為三元聚合物鋰電池。近年來,為了提升消費者所高度關注的續航里程,廠家地絞盡腦汁地在成本控制與提高電池能量密度,這一對成反比的冤家之間進行艱難抉擇。努力提升三元鋰電池之中的鎳含量,成為了不少相關企業,令電池提升效果最為明顯,也最為經濟的一種方式。眾所周知,三元鋰電池的電化學性質安全性,直接取決於微觀結構之中的顆粒形態和體積結構穩定性,過度提高化學活性極高的鎳含量,存在讓三元鋰電池安全性隨之降低的風險。

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傳統動力汽車碰撞最為常見的燃料洩露燃燒情況,燃料自身只不過是可燃物,並不自帶氧化劑助燃,經驗豐富的施救人員有足夠的辦法撲救。但如果是電動車輛的事故碰撞,情況就大不相同了。因為鋰電池一旦發生燃燒,正極材料將會在高溫之下釋放氧氣助燃,令燃燒更為猛烈並提升熱值進一步加劇正極分解釋放氧氣,此時倘若電池處於密閉空間,極有可能引發內部壓力極具升高,最終導致爆炸。對於純電動汽車起火的撲救方式也極其有限並且存在一定的操作專業性。鋰電池內部物質作為自反應鏈條,除非切斷反應鏈,要麼一旦燃燒就很難停下來,直至可燃物完全燃燒殆盡。如果再遇上非專業人士情急之下的施救,那麼狠有可能因誤觸高壓電部分引發次生傷害。不能不說,純電動汽車在碰撞事故之中的的此一撞,必然猛於傳統汽車的彼一撞。

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得益與風險並存

既然各種後果嚴重的燃燒源頭幾乎都一致指向了因為碰撞所導致的短路、過熱、引燃這一“犯罪”路線,那為何不在碰撞初期從源頭上對其斷電,防止事態進一步發展呢?實際上,聰明的車企並非不知道這個道理,特別是那些涉足純電動車研發製造領域的車企。從近期上市的部分純電動車產品來看,面對消費者對於快速充電的需求,電動車的發展趨勢正在朝著更高的電流與電壓技術發展。逐步引入的400V、800V乃至實驗室論證階段的超高電壓快速充電技術,除了加快充電速度以外,也同樣帶來了因此所可能產生的更高故障電流,由於內部阻抗的減少,故障電流甚至可達到30000A的強度,更不用提部分車輛在緊急工況下,瞬間波動的電流強度也可以輕鬆突破1000A,這些情況都對新能源汽車在電池保護方面提出了更高要求的挑戰。

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車企在研發初期已經考慮到了這個問題,且採取了一定的防護方案。目前市場上較為普遍的斷電保護手段,通常為使用“高壓繼電器+高壓保險絲(熔斷器)”的解決方案。當電流在一定的範圍內,繼電器可正常運行,控制迴路的通斷;只有在較高的故障電流下,熔斷器才開始工作,通過熔斷本體來切斷迴路電流。這種看似穩妥的解決方案實際上仍存在有一定的風險。那就是在高壓繼電器工作範圍與熔斷器工作範圍之間,存在一個兩頭都管不著的灰色區域。當電流超出繼電器工作範圍但仍未達到保險絲熔斷能量,特別是伴隨著高壓保險絲老化之後阻抗提高,熔斷響應時間變長時,足以損傷繼電器等電路元件導致高溫起火。為此,針對保險絲和繼電器無法滿足的灰色區域,市場急需新的解決方案。

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

防患於未“燃”

與其事後諸葛亮,不如防患於未“燃”。奧托立夫針對以上車企所需直面的產品安全防護痛點,從多年積累的相關技術儲備之中,提出了一個具有自主專利技術的改善方案。以“斷電安全保護開關”家族產品之中的PSS-4開關替代高壓保險絲,配合高壓繼電器對電路系統提供保障。這樣做的好處在於,這種常閉型煙火式斷電安全保護開關,採用了氣體爆破膨脹頂開開關內接觸簧片的原理,物理斷開故障電路,杜絕了高電流所導致的原器件損壞、發熱燃燒。

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

PSS沒有工作範圍限制,並且在工作期間不消耗能量,不受震動影響,有效期長達15年之久。最關鍵的一點在於,與傳統保險絲需要感應過載電流時才觸發熔斷的高延時相比,斷電安全保護開關在接收到外部碰撞信號或是電池管理系統BMS所監測到的故障信號同時,能在千分之一秒時間之內完成斷路作業。

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

寬廣的應用範圍

不要以為奧托立夫的斷電安全保護開關,是因為近段時間頻繁發生的電動車燃燒事件才得以研發出來的,事實上,奧托立夫始終將產品研發焦點,放在汽車相關安全防護上。多年的技術儲備與研發經驗支持下,家族產品線十分齊全,除了上面所提到將於明年量產發貨,針對電動汽車以及充電站所使用的PSS-4和PSS-5開關以外,該系列產品還有針對傳統燃油汽車和電動汽車的PSS-1/PSS-2開關,以及用於混合動力汽車的PSS-3開關,並且就應用呼聲日漸增大的燃料電池汽車,也同步開發了規格更高的產品。當然也少不了應用於大型車輛上的大規格同類產品。可以說奧托立夫的斷電安全保護開關家族,寄望於為所有車輛提供必要的保護。

防患於未“燃”——奧托立夫斷電安全保護開關

汽車圈曾出現過一個偽命題,就是爭論主動安全與被動安全誰更重要。事實證明安全無小事,兩者同樣重要。可更為重要的應該是整個行業具有可以遵循的法律法規。沒有規矩不成方圓,汽車安全更應該由監管機構從法律法規方面入手主動出擊,規範行業。就現在電動汽車行業大有野蠻生長的態勢看來,我國相對應的法律法規制定速度與細度仍有待提高。翻查對比國外同等法律法規不難發現,國外在電動汽車安全方面已經逐步細化條款。而國內相關條款仍停留在對於規範整車放電領域,多少忽略了斷電方面的法規制定。更多細節更處於空白。要想真正保護好車輛駕乘人員的安全,真的需要全行業以及監管機構共同努力。


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