Волна электрических грузовиков охватывает мировую логистику и транспортную отрасль, внося значительный вклад в достижение «двойных углеродных» целей. Однако с ростом спроса на увеличение запаса хода аккумуляторные системы с единичной емкостью, превышающей 500 кВт·ч и приближающейся к 1000 кВт·ч, стали обычным явлением. Это равносильно оснащению транспортных средств мобильной «энергетической крепостью», но потенциальные риски термобезопасности также достигли беспрецедентного уровня. Когда три экстремальных показателя безопасности — «сверхбольшая емкость», «сверхбыстрое распространение тепла» (<2 минут) и «сверхвысокая ударопрочность» (>1500 кДж) — сходятся вместе, отрасль сталкивается с серьезным технологическим разрывом. В этой статье анализируются эти вызовы и исследуются системные решения для создания специализированной линии защиты электрогрузовиков.

Рисунок 1: Трехслойная компоновка Short-Blade

1-Эпоха 500 кВт·ч+: возможности и проблемы безопасности

а. Резкий рост емкости стал нормой

Для удовлетворения потребностей тяжелых и дальних перевозок емкость аккумуляторов электрогрузовиков быстро увеличилась с 200–300 кВт·ч до 600 кВт·ч+. Лидеры отрасли представили решения с емкостью от 500 кВт·ч и 600 кВт·ч до 1000 кВт·ч, что ознаменовало официальное наступление эры сверхбольшой емкости.

б. Зрелость технологии LFP-аккумуляторов (литий-железо-фосфатных)

LFP-аккумуляторы стали основным драйвером благодаря своим преимуществам в безопасности и долговечности циклов, что делает их основным выбором для грузовиков.

2-«Три основные проблемы» в условиях экстремальных требований к безопасности

а. Контроль предела распространения тепла (<2 минут)

·Основная цель: Конструкции безопасности должны замедлять или блокировать распространение тепла, чтобы создать временное окно для эвакуации и спасательных работ (например, требование 5-минутного предупреждения по стандарту GB 38031-2020 в Китае).

·Суровая реальность: В высокоплотных аккумуляторных батареях емкостью более 500 кВт·ч огромная энергия, выделяемая одной ячейкой при тепловом разгоне, может легко вызвать катастрофическую цепную реакцию. Данные испытаний показывают чрезвычайно быстрое распространение тепла: в некоторых случаях требуется всего 22 секунды для охвата всего блока, 5 секунд для воспламенения соседних модулей и всего 44 секунды для распространения между модулями.

·Основная сложность и пробел: Как эффективно обеспечить, чтобы распространение тепла между модулями контролировалось более 2 минут? В настоящее время ни одна коммерческая система для грузовиков публично не заявила или не подтвердила соответствие этому строгому требованию.

б. Барьер ударопрочности (>1500 кДж)

·Основное требование: Энергия столкновения полностью загруженного грузовика значительно превышает таковую у легковых автомобилей, легко превышая 1500 кДж. Как структурный компонент шасси, аккумуляторный блок должен обладать сверхвысокой прочностью, чтобы оставаться целым после столкновения, предотвращая повреждение внутренних ячеек, которое может привести к тепловому разгону.

·Суровая реальность: Текущие национальные и международные стандарты (например, GB/T 31467.3-2015, UNECE R100) не имеют четких или достаточных порогов для испытаний на ударную энергию аккумуляторных блоков грузовиков. Открытые данные сертификации систем, прошедших испытания на уровне 1500 кДж, крайне редки. Хотя существуют симуляции с более высокой энергией (например, 2500 кДж), полная валидация системы остается серьезной проблемой.

·Основная сложность и пробел: Отсутствие четких стандартов защиты от ударов высокой энергии и тщательно проверенных решений.

в. Риски вторичных катастроф (взрыв груза и паралич дорожного движения)

·Риск взрыва груза: Высокотемпературное пламя от теплового разгона аккумулятора может легко воспламенить груз (особенно опасные материалы), создавая цепочку катастроф: «разгон аккумулятора → возгорание груза → взрыв».

·Риск паралича дорожного движения: Пожары литиевых батарей трудно тушить (требуется большое количество непрерывной охлаждающей воды) и склонны к повторному возгоранию. Многотонный грузовик, загоревшийся на шоссе или в туннеле, усложняет спасательные операции (отключение высокого напряжения, предотвращение токсичных газов) и требует много времени (до нескольких часов, с потенциальными последствиями до 24 часов), серьезно нарушая движение и вызывая значительные социальные последствия.

·Основная сложность и пробел: Отсутствие целевых количественных стандартов времени расчистки дорог и эффективных систем экстренного реагирования.

3-Построение линии защиты: проектирование системы раннего предупреждения о тепловых событиях – четырехуровневая защитная сеть

4-Вспомогательные решения по терморегулированию: усиление системы раннего предупреждения

·Система жидкостного охлаждения: Интегрированные высокоэффективные охлаждающие пластины устраняют локальные перегревы, поддерживая разницу температур между ячейками <3°C.

·Модульная конструкция: Независимо съемные модульные конструкции позволяют быстро заменять неисправные блоки.

·Интеллектуальная платформа мониторинга: Облачный анализ состояния аккумулятора в реальном времени с автоматической отправкой предупреждений обслуживающим командам.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.