為提升新能源車電池的安全性 廠商都做了什麽？

根據國家市場監督管理總局的數據，2018年國內至少發生40起涉及新能源汽車的火災事故，今年4月起，又接二連三發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。

其實哪怕沒有這麽多自燃事件，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的科目，因為電池熱失控氣體燃燒的特殊性：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，所以對於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定，電池包控制系統BMS也成為整車上和刹車相關的ESP重要性平齊的關鍵安全系統。在電動汽車上，BMS往往和ESP一樣需要達到功能安全認證的最高等級ASIL D。

有很多原因都可能會導致電池熱失控，有純硬體的因素：碰撞，內部外部短路，或者個別電池單體的熱失控而導致的整體電池包連鎖反應。也有可能是軟體控制導致的，比如電池過充，電壓電流過高，或者主動冷卻系統失效。

這也是為什麽從硬體角度來說，電池單體的選型，電池包的結構和材料，具體在車身上的布置，以及冷卻系統的設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於放置於備份廂的電池包可以有效避免衝擊，但是卻更容易因為底盤刮蹭而受損。

而在軟體控制層面上，為了避免過充，SOC（state of charge）計算是否準確，根據SOC而設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後反覆複充導致的，而複充邏輯本身則完全是控制軟體部分的設計。

正是因為高壓電池的不穩定性和各種頻發的自燃事件，這兩年各大主機廠都在從硬體和軟體兩方面下手改進電池包，尤其是安全相關的設計。

目前在市場上已經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就是在10Ah軟包電池上應用的乾電極塗層，相對於以往的濕電極塗層可以大幅降低電池在防電電流下的內阻容量損失，能量密度也可以超過300Wh/kg，未來計劃達到500Wh/kg，遠高於目前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部門成本，未來很難排除Tesla轉為使用Maxwell軟包的可能。

在國內，寧德時代去年開始供應量產三元軟包鋰電池，而億緯鋰能子公司億緯集能收到現代起亞軟包電池訂單，未來六年訂單需求將達13.48GWh。恆大最近除了控股國能汽車，收購了英國的Protean輪轂電機公司，還以10.6億人民幣收購電池公司卡耐新能源。

在國內的自主車企中，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核心業務模塊——華特電動，並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，布置靈活有益於電池“標準箱“的策略。同時在安全方面，單體提升容量減少數量後，整體系統可靠性和安全性相對眾多的圓柱電池更高。

2020年前後不少這兩年新上市的電動汽車都進入耐久性和可靠性的關鍵考驗期，可以預見的是會有越來越多的電池相關問題浮現出來。

除了新的電池單體選型，關於電池安全目前主機廠和供應商還在冷卻系統、單體熱絕緣系統上改進設計，一方面避免熱失效，另一方面也在盡量將可能出現的熱失效控制在小範圍內。

其他改進還體現在BMS電池控制系統的軟體和控制策略上，不少廠商開始追求BMS最高功能安全ASIL D認證，並添加各類冗余設計，以進一步提升安全。

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