為提升新能源車電池的安全性 廠商都做了什么？

根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局的數(shù)據(jù)，2018年國內(nèi)至少發(fā)生40起涉及新能源汽車的火災(zāi)事故，今年4月起，又接二連三發(fā)生電動汽車起火冒煙事故，動力電池安全性是一個敏感的話題，又是一個不能回避的話題。

其實哪怕沒有這么多自燃事件，電池安全也一直是電動汽車高壓安全和功能安全最重要的一部分。

比如這幾年高壓安全成為歐洲消防員必備培訓(xùn)的科目，因為電池?zé)崾Э貧怏w燃燒的特殊性：氫氣本身燃燒的時候火焰是無色的，無法觀察下很有可能直接走入火焰中。另外電池自燃的時候自帶氧化劑和還原劑，所以對于電池包的滅火往往只是覆蓋封存防止蔓延。

另外也正是因為鋰電池的不穩(wěn)定，電池包控制系統(tǒng)BMS也成為整車上和剎車相關(guān)的ESP重要性平齊的關(guān)鍵安全系統(tǒng)。在電動汽車上，BMS往往和ESP一樣需要達(dá)到功能安全認(rèn)證的最高等級ASIL D。

有很多原因都可能會導(dǎo)致電池?zé)崾Э?，有純硬件的因素：碰撞，?nèi)部外部短路，或者個別電池單體的熱失控而導(dǎo)致的整體電池包連鎖反應(yīng)。也有可能是軟件控制導(dǎo)致的，比如電池過充，電壓電流過高，或者主動冷卻系統(tǒng)失效。

這也是為什么從硬件角度來說，電池單體的選型，電池包的結(jié)構(gòu)和材料，具體在車身上的布置，以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計都會對電池安全造成影響。

就像Tesla的電池包平攤放置在中央地板上，一般追尾的時候相對于放置于后備廂的電池包可以有效避免沖擊，但是卻更容易因為底盤刮蹭而受損。

而在軟件控制層面上，為了避免過充，SOC（state of charge）計算是否準(zhǔn)確，根據(jù)SOC而設(shè)定的充電和防電電流和電壓限值是否合適，以及對電池包具體溫度的監(jiān)控是否有效等等都會影響到電池安全。

最近的一起蔚來自燃事故初步分析的原因就是因為插入充電槍之后反復(fù)復(fù)充導(dǎo)致的，而復(fù)充邏輯本身則完全是控制軟件部分的設(shè)計。

正是因為高壓電池的不穩(wěn)定性和各種頻發(fā)的自燃事件，這兩年各大主機(jī)廠都在從硬件和軟件兩方面下手改進(jìn)電池包，尤其是安全相關(guān)的設(shè)計。

目前在市場上已經(jīng)有大量廠商開始使用軟包電池。尼桑的Leaf和通用的Volt電池包所使用的都是軟包電池單體。在歐洲大部分歐洲廠商也開始使用軟包電池，包括奧迪的e-tron和捷豹I-PACE。

Tesla在2019年花2億美元買下做超級電容和電池的公司——Maxwell，他們所展示的最新技術(shù)就是在10Ah軟包電池上應(yīng)用的干電極涂層，相對于以往的濕電極涂層可以大幅降低電池在防電電流下的內(nèi)阻容量損失，能量密度也可以超過300Wh/kg，未來計劃達(dá)到500Wh/kg，遠(yuǎn)高于目前Tesla 250Wh/kg左右的能量密度。而Tesla本身最為看重的就是電池的能量密度和單位成本，未來很難排除Tesla轉(zhuǎn)為使用Maxwell軟包的可能。

在國內(nèi)，寧德時代去年開始供應(yīng)量產(chǎn)三元軟包鋰電池，而億緯鋰能子公司億緯集能收到現(xiàn)代起亞軟包電池訂單，未來六年訂單需求將達(dá)13.48GWh。恒大最近除了控股國能汽車，收購了英國的Protean輪轂電機(jī)公司，還以10.6億人民幣收購電池公司卡耐新能源。

在國內(nèi)的自主車企中，卡耐新能源首先一批開始供貨軟包電池的是前途體系下的三電系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)模塊——華特電動，并且被用在去年上市的前途K50車型上。

華特電動在2013年就確定三元鋰材料軟包電芯技術(shù)路線，主要原因也正是因為從長期來看軟包未來能量密度提升和成本降低的潛力最大，布置靈活有益于電池“標(biāo)準(zhǔn)箱“的策略。同時在安全方面，單體提升容量減少數(shù)量后，整體系統(tǒng)可靠性和安全性相對眾多的圓柱電池更高。

2020年前后不少這兩年新上市的電動汽車都進(jìn)入耐久性和可靠性的關(guān)鍵考驗期，可以預(yù)見的是會有越來越多的電池相關(guān)問題浮現(xiàn)出來。

除了新的電池單體選型，關(guān)于電池安全目前主機(jī)廠和供應(yīng)商還在冷卻系統(tǒng)、單體熱絕緣系統(tǒng)上改進(jìn)設(shè)計，一方面避免熱失效，另一方面也在盡量將可能出現(xiàn)的熱失效控制在小范圍內(nèi)。

其他改進(jìn)還體現(xiàn)在BMS電池控制系統(tǒng)的軟件和控制策略上，不少廠商開始追求BMS最高功能安全ASIL D認(rèn)證，并添加各類冗余設(shè)計，以進(jìn)一步提升安全。