鉅大LARGE | 點擊量：566次 | 2021年10月15日
看北汽/一汽/蔚來如何“接招”動力鋰電池安全挑戰
電動汽車保有量新增，長續航里程對電池能量密度的要求提升、快充需求等趨勢下，新能源汽車安全事故呈上升趨勢。2019年包括特斯拉等明星車企電動汽車頻繁自燃，安全事故已經成為阻礙電動汽車市場化的絆腳石。
我國科學院院士歐陽明高教授直言：“安全事故已經成為當前新能源汽車發展的致命隱患，必須盡快解決。”
分析近三年140起電動汽車起火事件，不難發現原因重要包括三種：一是充電或過充電；二是泡水及機械類碰撞，尤其是電動汽車使用過程中機械可靠性及安全性降低；三是自燃，包括內短路、熱失控等，最終在電池部位自燃。
而這些安全事故近6成是電池安全問題造成的，因此電池安全也成為整個新能源汽車安全的核心。
中汽中心王芳指出，電動汽車長續航、快充需求下，動力鋰離子電池面對能量密度提升、材料體系變化、電池容量導致電芯變大、生命周期內電池衰減等四大挑戰。其中材料體系從333、532、到811，必然導致電池熱穩定性變化、熱失控時間的提前及釋氧量變化，這些必須得到妥善解決保障電池安全。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池安全也成為擺在車企眼前的一道必答題。就在不久前國家政策層面果斷出手，國家市場監督總局明確指出，生產者在獲知生產、銷售或進口的新能源車發生冒煙、起火事故時需在12小時內報告事故基本信息，造成人員傷亡的報告時間縮短至6小時。
此背景下，在2019IBSW國際安全大會上，北汽新能源代康偉、一汽王德平、蔚來汽車黃晨東3家傳統車企及造車新勢力代表公司，針對碰撞安全、熱安全、高壓電安全、電氣安全、安全驗證等動力鋰離子電池多領域分享了其所在車企的策略及技術。
其中，北汽新能源在電池包、Pack、電氣功能、模組四大領域設計保障電池碰撞安全；一汽構建了電池安全、整車安全、充電安全、使用安全四重安全防護體系；蔚來汽車也實現全天候監測數據，大數據分析異常預警，將異常電池召回或更換。
此外，業內的一致共識是，電動汽車安全事故尤其是動力鋰離子電池安全事故，在做好電池安全的同時，還需跟整車、關聯部件、日常使用維護，圍繞整個電動汽車使用生命全生態去開發去維護，才能保障整個動力鋰離子電池系統的安全。
北汽新能源：電池包/PACK/電氣功能/模組四重保障碰撞安全
北汽在2019年的天津中汽研三車聯合碰撞試驗中，實現電池、電氣安全功能正常且不著火、不爆炸。北汽新能源代康偉指出，北汽在電池、Pack、電氣功能、模組四大領域設計保障動力鋰離子電池碰撞安全，為其電動汽車碰撞電池安全形成四重屏障。
其中在電池包設計上，北汽新能源將電池設計成與整車乘員艙相同，成為安全不可變形的區域，并在電池周圍設計了過度區及可變形區，在車輛碰撞時，可一定程度上降低整車的碰撞強度。
北汽新能源代康偉，北汽還在電池熱安全、高壓安全、EMC等多領域深入研究。其中熱安全上，北汽驗證方式是外部火燒，800度溫度下火烤20分鐘，遠超國標數十倍。在內部的熱失控、熱擴展領域，北汽聯合行業優質資源，在做熱擴展路徑分析，以及熱擴展阻斷技術的研究，以期未來真正發生熱失控有較長的熱蔓延擴展時間，給用戶足夠的逃生時間。
在高壓電安全領域，通過多點的高壓檢測系統，可保證整車上所有的高壓鏈接部位得到監控。整車絕緣監測系統的建立能夠確保絕緣失效模式可被監測，同時主動與被動的放電技術保證整車主動和被動的切斷高壓時立即參與電壓泄放。
EMC安全領域，針對復雜環境的EMC場景，北汽也建立了完整的開發體系，在系統層面布局了仿真和測試相結合的技術，優化相關零部件的布置，同時通過端口的鋁箔和保護的技術，針對零部件、EMC的技術研究，不僅降低零部件級電磁發射，同時有效提升了零部件級電磁的抗干擾能力，確保整車經過復雜電池環境依然保持良好的通訊狀態。
一汽：構建電池/整車/充電/使用四重安全防護體系
動力鋰離子電池安全事故發生重要是五個方面的失效影響。第一，電芯的失效；第二，BMS的失效；第三，絕緣系統的失效；第四，機械與密封的失效；第五，連接的失效。
一汽集團王德平表示，在電芯失效中，從失效模式來講，方式很多樣，包括漏液、析鋰、變形、過熱、過充。從使用條件看，既有低溫快充的技術，也包括外部擠壓、碰撞等使用條件，均會誘發電芯失效。從失效機理看，有活性材料的結構變化相變，過度金屬的溢出、碰撞等等，概括起來重要體現三個方面：一是短路，二是負極的析鋰，三是正極釋氧。
他進一步指出，一汽構建了一個四重的安全防護體系：電池的安全、整車的安全、充電的安全、使用的安全，確保整個動力鋰離子電池系統在全生命周期使用安全。并從電池碰撞安BMS優化、電池熱失控預警、主動的滅火系統、IP防護防水安全設計、電池壽命優化評估等多領域重點介紹一汽新能源汽車電池安全“秘訣”。
第一碰撞安全設計。王德平表示一汽與北汽在這方面的工作有很多類似。一方面低速時在車輛碰撞或托底碰撞時，電池不因為車的沖擊或碰撞導致電池變形。另一方面，一汽構建一個雙路的高壓斷電系統，在高速發生碰撞時安全氣囊開始工作時，同時把整車高壓系統在1毫秒內進行斷電處理，確保整個高壓系統安全。
第二BMS優化。依托內部車輛數據監控系統，一汽將云端數據導入到BMS中。構建壽命模型、電池實時狀態估計，豐富BMS功能，使其控制精度和估算精度更高，實現提前的故障預警。
第三電池熱失控的預警。將云端歷史數據、包括環境的應力、系統的狀態等實時監控數據信息整合，構建了熱失控預警開發的模型，將其應用到整車的熱失控系統，一方面通過熱失控模型預警的系統診斷，實現高壓系統的維護。
第四電池壽命優化評估。圍繞車端和用戶構建一個以數據為基礎的面向用戶的電池容量的評估模型，再把電池容量評估模型引入，評判安全程度優化并確保車輛安全使用。
此外，還有主動的滅火系統、IP防護防水安全設計、產品實驗驗證、全生命周期服務及產品運營狀態監控等多領域保證動力鋰離子電池安全。
蔚來汽車：全天候實時監測保障電池安全
針對電池安全，蔚來汽車汽車不斷在BMS、電池等領域試驗，并已取得部分成績。其中電池層面，蔚來汽車有安全且精確的智能系統，精確SOC的預計，及電池的安全監測及預警系統。
在BMS層面，蔚來汽車做好了三方面的工作，第一，電池生命管理系統，這是一個以數據為基礎的優化設計系統；第二實時監測系統，全天候監測，即便車輛在睡眠過程中如停在停車場仍然可以實時監測電池狀況；第三是電池的資產建模BM，用來做層級分析。
為防止電池組熱蔓延或熱失控，蔚來汽車重點在技術、監測、損害控制等方面攻克，具體包括自主研發模組及保護體系，實時監測電池電壓及溫度，電芯使用陶瓷隔膜，在保險絲、SSD及排風口、模型、模塊環節加絕熱板或控制板。
蔚來汽車黃晨東
蔚來汽車黃晨東介紹，在實時監測中，蔚來汽車即便汽車在休眠的過程中，仍然可以監測數據，所有的大數據進入到云端，云端可以進行自動的分析，假如發現任何異常，就會預警。通過審議并且分析，蔚來汽車將把電池召回，或是將電池更換。
他進一步指出，未來設計優化中，蔚來汽車將在杜絕電芯間熱傳遞、模組絕緣防火墻設計來阻礙熱傳遞，并在電池組設計中加入相應的煙道設計來杜絕二次損失。他進一步表示，蔚來汽車還將加入相應的滅火裝置和設計。
