TDK | 专题报道

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TDK | 专题报道

使用高压电池的电动汽车安全性如何？


如今，电动汽车上使用的高压电池都提供了最大的安全性和使用寿命。如果您还在因为担心电池的安全性而犹豫是否将燃油动力汽车换成电动汽车 (EV)，那就尽管放心！据多家媒体的报道，很多人都非常关注电动汽车及其高压电池的危险性。其实高压电池在正常的操作条件下使用是非常安全的，出现的问题也相对较少。事实上，电动汽车上的高压电池就跟电子钟里的电池一样，简单，可靠，安全。

高压电池在电动汽车中的重要性


相比之下，内燃机 (ICE) 的电池主要用于启动发动机，并为空调或音乐系统等辅助功能供电，而电动汽车的电池则基本可以为从发动机到车载计算机再到电动车窗等几乎所有的部件供电。

高压电池占了车辆总成本的很大一部分，相当于一辆全新电动汽车总价的 30% 至 40%。从价格上来说，您一定也希望能确保自己的高压电池能在尽可能长的时间内安全有效地运行。

选择电动汽车时需要考虑的电池安全问题


考虑其重要性，业界对高压电池（HV Batteries）进行了严格审查，世界各国**也通过制定安全标准、协同研究、并调查召回情况或对其他安全相关问题采取严格的监管措施。

目前电动汽车中使用最多的锂离子高压电池都配有高压接触器，在正常运行情况下可以安全有效地断开电流。

温度波动
如今，电动汽车的性能与内燃机汽车相比，已经达到了毫不逊色的水平，但温度管理对于确保电动汽车以最高效率安全运行来说至关重要。电动汽车电池的理想工作温度约为 70℉（21.5℃），而正常工作的温度范围为 5℉-113℉（-15℃-45℃）。如果温度超出该范围，尤其是在更低的温度条件下，可能会导致性能明显下降。

短路的可能性
除此之外，保持电动汽车处于良好的维修状态也很重要。如有任何损坏，立即维修可避免外部短路。短路是很危险的，且可能造成不可挽回的损害。

为维修或急救人员设置的安全断开装置
一旦出现紧急情况，就需要消防或公安急救人员的立即响应，所有电动汽车均配有紧急关闭或断开装置，并且急救人员都已接受过相关使用培训。此外，电动汽车在夜间关闭或位于停车库时，高压接触器会自动断开高压电池。
关于充电时的注意事项


无论是在家充电还是在充电站充电，获得安全、便捷的供电一直是驾驶电动汽车的一大优势。预计到 2030 年，充电站的数量将增加到 210 多万个 2 级公共充电桩。

超高压快充解决方案或DC快速充电(DCFC)预计也会增加，不过目前只有少量充电桩配有该解决方案。

800V 高压电池时代即将到来


2019 年，随着 800V 电池的问世（电池容量相比 400V 标准发动机电池增加了一倍），汽车制造商们开始着手制造重量更轻、充电速度更快、安全性更高的大功率汽车。事实上，800V 发动机电池充电 20 多分钟，电量即可达到 80%，而 400V 标准电池则需要 40 分钟才能达到相同电量。

然而，800V 高压电池目前只有少数车辆使用。不过随着更多主流汽车公司的制造技术不断提高，这个数字还将继续增加。


电池安全的关键 — 直流电源接触器


“系统中专门加装了高压接触器，用于在紧急情况下断开高负载。我们采用了超紧凑设计，利用我们的气体填充型陶瓷电弧室，可以在使用寿命内快速可靠地安全断电。”

— Claas Rosenköetter，TDK Electronics，TDK 集团公司


作为行业领先的制造商，TDK推出了一系列高压接触器，以满足大电流直流接触器继电器应用的需求。HVCs（高压接触器）不仅对电动汽车至关重要，对于充电站、商用车（如公共汽车、卡车及重型设备）、不间断电源和可再生能源储能系统来说，也是不可或缺的部分。

如何提升高压接触器的安全性
TDK在设计高压接触器时就考虑到了安全性。作为电动汽车电池断开装置 (BDU)*1 的一个组成部分，高压直流接触器是系统的一部分，用于在紧急情况或故障时断开电池并熄灭接触器中产生的电弧。这类故障可能包括电池问题、机械问题或外部因素导致的损坏。

通过扩展高压直流接触器的产品组合，TDK 新开发出了尺寸更小的 HVC43 系列产品，其重量相比之前的型号减轻了 30%。充气式陶瓷电弧室适用于 250A 以下的小电流设计，可以快速断开和熄灭目前电动汽车中的高负载。
为什么断开连接如此重要？
高压继电器接触器是车辆电气安全系统的一个重要组成部分，也是电池管理系统*2 (BMS) 所控制的车辆 BDU 中的一个重要组件。发生故障时，BDU 必须断开锂离子电池，以避免电池损坏。这种情况严重时，可能造成火灾甚至爆炸。

在电动汽车中，大功率电气设备在打开和关闭状态之间切换，开关的两个触点之间会产生电弧。在危险情况下，这种电弧如果不熄灭，可能具有很强的破坏性。

展望未来
随着电动汽车在整个汽车行业的市场份额越来越大，很多知名专家也在提高他们的经济预测。据彭博社报道，随着《2022 年通胀削减法案》的通过，预计到 2030 年，电动汽车的销量将占美国市场总体的 52%。更为激进的是，欧盟还通过了一项协议，该项协议要求 2035 年以后，禁止生产所有新的非电动汽车。

随着越来越多的消费者选择电动汽车，媒体将减少报道特殊情况下产生的极少数安全问题，这将进一步推动向无内燃机汽车环境的转变。高压电池系统中加装高压直流接触器后，车辆的安全性将进一步提升并将实现按需供电，充电速度也将更快。
结论
TDK将继续致力于开发能够改善高压电池安全性的技术，迅速地推出了业界首创的高压直流接触器设计，提高了短路性能。

如今，汽车用户已经无需担心安全性和便利性的问题，完全可以按照自己的价值观来选择车辆。这意味着驾驶者在获得与传统汽油动力汽车同等安全性和性能体验的同时，还有助于改善环境，这对于所有人来说都是一个双赢的局面！




术语


1. 电池断开装置(BDU) - 在电动汽车(EV)中实现电源或电池组与电力系统的连接。

2. 电池管理系统(BMS) - 管理电动汽车充电电池的电子系统，确保电压、温度、冷却液流量（适用时）和电流处于安全范围内。

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