鉅大LARGE | 點擊量：944次 | 2019年04月30日
電動車的安全問題，要從電芯、系統(tǒng)、等方面考量，才能杜絕起火事件的再次發(fā)生
近日特斯拉自燃事件當(dāng)事人在網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布消息稱，著火車輛經(jīng)拆解后發(fā)現(xiàn)，16個電池模組中靠近車頭方向的4個模組已經(jīng)燒毀，其他12個模組并未受到波及。事件發(fā)生后，特斯拉也在第一時間派出團隊趕往現(xiàn)場，積極聯(lián)絡(luò)相關(guān)部門并配合核實情況。并且決定在權(quán)威部門依法調(diào)查并得出結(jié)論前，特斯拉決定對受到影響的車輛提供一次免費的汽車美潔服務(wù)和免費的車輛檢測服務(wù)。
特斯拉對于該事件的處理方式無疑是高效且正面的，但電動車失火一事，無論車企還是用戶都不希望再次發(fā)生，那么車企如何防止電動車出現(xiàn)起火問題呢？如何做到防患于未然呢？這一切還要從電池開始說起。
中學(xué)課本就提到過，鋰是已知元素（包括放射性元素）中金屬活動性最強的，當(dāng)鋰金屬或鋰合金作為電池負(fù)極材料時，鋰電池具有能量比較高、使用壽命長、額定電壓高、具備高功率承受力、自放電率很低、重量輕等特點，鋰電池也成為目前電子設(shè)備以及電動汽車?yán)硐氲膭恿υ?。但世上沒有完美無缺的人也沒有完美無缺的產(chǎn)品，鋰電池還存在安全性差，當(dāng)發(fā)生外部短路、內(nèi)部短路、及過充三種情況時，會發(fā)生爆炸的危險，因此只有控制好鋰電池的這些問題，才能遏制絕大多數(shù)事故的發(fā)生。
目前市面上采用鋰電池的電動車大多采用三元鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池，車企會對動力電池包，進行擠壓、震動、內(nèi)部加壓、噴水、火燒、腐蝕、浸泡等多種極端工況進行實驗驗證，確保裝車之后在使用過程中動力電池在安全方面做到萬無一失。
當(dāng)然，我們可以用手機使用的電池類比為電動車上使用的電池，也可以認(rèn)為電車的動力電池，就是由成百上千個單體電芯（Cell）進行安裝放置并且協(xié)力運作的電池組。當(dāng)手機充電的時，手機廠商除了提升充電速度外，還會降低充電時產(chǎn)生的熱量，放電時也要通過散熱緩解電池的發(fā)熱問題，電動車在運行過程中也同樣如此。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
以ModelS為例，特斯拉ModelS電池組采用松下18650鋰電池，每組電池組由444節(jié)鋰電池組成，每74節(jié)并聯(lián)形成，并由16組電池組串聯(lián)成ModelS的電池組。特斯拉還為其設(shè)置了復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，并為電池PACK（指包裝、封裝和裝配的組合電池）配備了高效的熱管理系統(tǒng)。
其中熱管理使用四通轉(zhuǎn)換閥實現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)的串并聯(lián)切換。當(dāng)電池處于低溫狀態(tài)需要加熱時，電機冷卻回路與電池冷卻回路串聯(lián)，使用電機為電池加熱；當(dāng)電池處于高溫時，電機冷卻回路與電池冷卻回路并聯(lián)，兩套冷卻系統(tǒng)獨立運作。在ModelS電池PACK上共有三組接口，分別為低壓接口、高壓接口和冷卻接口，均采用快插式方案，方便日后電池的維修與更換。并在頂部設(shè)計了防水透氣閥，氣體分子能夠通過該閥門通過，而液體、灰塵無法通過，從而避免水蒸氣在PACK中凝結(jié)，實現(xiàn)防水透氣的目的。
ModelS下托盤采用鋁合金材質(zhì)作為主要承載骨架，絕緣墊通過膠緊緊地黏在PACK上，PACK兩側(cè)還布置大量的防爆閥，內(nèi)部高壓器件通過絕緣板相互隔開。這樣復(fù)雜的工藝盡可能的將起火因素扼殺在搖籃里。
比亞迪動力電池
除特斯拉外，比亞迪對于電池也有專屬于自己的設(shè)計和思考，小編曾就電池問題與比亞迪相關(guān)工程師進行過溝通。目前比亞迪EV車型全面換裝了高能效三元鋰電池組，采用硬殼方形電池，PACK采用雙層底板設(shè)計并采用扁平化、單層模組設(shè)計思路，使電池?fù)碛懈玫碾姵販囟染恍院透叩目拐鹦?。比亞迪e平臺還采用模組分腔設(shè)計，配合電池溫控系統(tǒng)，使得汽車在一定程度上不受氣候、地域的影響。
除此之外，比亞迪電池包配備包體系統(tǒng)四級七重保護，在可靠連接、高壓防護、碰撞、過充、外部短路、內(nèi)部短路、熱失控等方面做到有效的防護，其中CID（cell）過充保護裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在極端條件下，當(dāng)電池內(nèi)部壓力的增加，通過抬高翻轉(zhuǎn)裝置，與金屬片分離來斷開回路。同時比亞迪動力電池包出廠時，都會經(jīng)歷包括單體電芯安全性測試、電池模組安全性測試、以及電池包整體安全性測試在內(nèi)的全方位安全性測試。
除電池包本身外，BMS（電池管理系統(tǒng)）也在其中起到了關(guān)鍵性的作用。BMS是電池與用戶之間的紐帶，主要為能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，多用于電動汽車、電瓶車、機器人、無人機等領(lǐng)域。
BMS在車輛使用過程中負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、輸出命令、熱管理系統(tǒng)執(zhí)行命令，BMS如果采樣精度不高，容易造成過充、過放、過溫、過流等問題，會使電池壽命大幅減少。而電池系統(tǒng)遵循木桶原理，當(dāng)一個電芯的充電上限降低，或者放電下限上升，都會影響整個電池組的儲電能力。所以決定電池性能和壽命的，不是由最強的電芯而是最弱的電芯。
對此，比亞迪選擇通過云數(shù)據(jù)及機器學(xué)習(xí)和狀態(tài)及參數(shù)估計算法對電池狀態(tài)實現(xiàn)實時預(yù)估當(dāng)前溫度下可用容量；實時預(yù)估內(nèi)阻信息；充電預(yù)估老化容量和云端大數(shù)據(jù)算法及參數(shù)更新。對電池安全保護做到過壓保護、過流保護、過溫保護和欠壓保護。還能針對針對不同需求的多種均衡對齊算法，充分發(fā)揮電池包最大性能；針對不同需求及電池包采用多種熱管理方式（風(fēng)冷、液冷）。
結(jié)語：
對于車企來說，安全是一道不可逾越的紅線，但在設(shè)計的過程中，往往是一個妥協(xié)和取舍的過程。如何在保障安全的前提下，做到盡善盡美，而電動車的安全問題，更要從電芯、PACK、系統(tǒng)、功能安全等方面進行全方位的考量，才能杜絕起火事件的再次發(fā)生。
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