“見(jiàn)微知著” --- 提升新能源汽車(chē)安全可靠性的方法

以電動(dòng)汽車(chē)為代表的新能源汽車(chē)由于具有節(jié)能、高效、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢(shì)，正在全球市場(chǎng)進(jìn)入快速發(fā)展階段。但是對(duì)于其安全性與可靠性的擔(dān)憂(yōu)，一直伴隨著新能源汽車(chē)，成為其發(fā)展過(guò)程中最大的隱憂(yōu)。

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)百余年的發(fā)展應(yīng)用不同，電動(dòng)車(chē)真正進(jìn)入商用應(yīng)用只有短短20多年，而廣泛的普及應(yīng)用也只有在最近5年的中國(guó)市場(chǎng)。由于對(duì)于電動(dòng)車(chē)的特性與使用方式不熟悉，且電動(dòng)車(chē)的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、使用、維修等諸多環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)汽車(chē)有著本質(zhì)上的區(qū)別，因此普通消費(fèi)者難免對(duì)于其安全性與可靠性懷有擔(dān)憂(yōu)。而前期不成熟產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施不匹配所引發(fā)的自燃事件又強(qiáng)化了這些擔(dān)憂(yōu)，造成了普通民眾對(duì)于以電動(dòng)車(chē)為代表的新能源汽車(chē)的安全與可靠性有較多的擔(dān)憂(yōu)。

新能源汽車(chē)的“新”來(lái)源于驅(qū)動(dòng)能源與驅(qū)動(dòng)方式從傳統(tǒng)化學(xué)變?yōu)殡娔?。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)將汽油等化石能源轉(zhuǎn)燃燒形成熱能、然后轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛不同，以電動(dòng)車(chē)為代表的新能源汽車(chē)將儲(chǔ)存的電能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。因此，其安全性與可靠性的核心就是存儲(chǔ)電能的電池與驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的電機(jī)。

提升電池與電機(jī)系統(tǒng)的安全可靠性需要從技術(shù)研發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證、使用維護(hù)、和安全防護(hù)設(shè)計(jì)4個(gè)方面入手。

首先在電池的電芯設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中，必需選擇高質(zhì)量的材料，確保電芯的化學(xué)穩(wěn)定性和安全性；同時(shí)改進(jìn)電芯的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)過(guò)程的精度和一致性，減少電芯內(nèi)部的缺陷和瑕疵，如電極涂層的均勻性、隔膜的完整性、正負(fù)極集電體沒(méi)有發(fā)生斷裂破損等，這些缺陷可能會(huì)引發(fā)內(nèi)部短路等安全問(wèn)題；其次需要配備靈敏可靠的電池管理系統(tǒng)（BMS），一方面，提高BMS的監(jiān)測(cè)精度和實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確地獲取電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池的異常狀態(tài)。另一方面，完善BMS的控制策略，根據(jù)電池的狀態(tài)和使用場(chǎng)景，合理地控制電池的充放電過(guò)程，避免過(guò)充、過(guò)放、過(guò)溫等情況的發(fā)生。例如，在充電過(guò)程中，根據(jù)電池的溫度和電壓變化，自動(dòng)調(diào)整充電電流和電壓，確保充電安全。此外，采用先進(jìn)的熱管理系統(tǒng)也是提升安全性與可靠性的必要方式。在電池電芯發(fā)生局部過(guò)熱的情況下，能夠快速有效的將電池產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，避免發(fā)生熱失控。

在電機(jī)領(lǐng)域，安全可靠性設(shè)計(jì)更多的關(guān)注于其結(jié)構(gòu)與材料的強(qiáng)度與散熱性能，例如采用導(dǎo)電性能更好的銅轉(zhuǎn)子來(lái)提升輸出功率與扭矩，同時(shí)也有效的優(yōu)化了散熱與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?，F(xiàn)階段廣泛采用的扁線電機(jī)也有利于通過(guò)增加槽滿(mǎn)率來(lái)提升效率。

在測(cè)試驗(yàn)證方面，必需嚴(yán)格遵循國(guó)內(nèi)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。對(duì)于電池和相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行全面的機(jī)械、環(huán)境安全、電氣安全的測(cè)試，尤其是電氣安全中的防短路、防電弧等測(cè)試，如果涉及不同金屬材料之間的連接，例如鋁導(dǎo)線與銅接插件之間，就需要進(jìn)一步采取全面的防電化學(xué)腐蝕檢測(cè)，以避免接觸不良引起的電弧放電。而且這樣的測(cè)試需要模擬實(shí)際使用場(chǎng)景，考慮高溫、高濕、高寒等特定環(huán)境和震動(dòng)、外力沖擊等意外環(huán)境的影響。

對(duì)于新能能汽車(chē)電池與電驅(qū)系統(tǒng)的使用與維護(hù)也不同于傳統(tǒng)汽車(chē)。不僅需要在使用過(guò)程中避免過(guò)度充電與過(guò)度放電，也要避免在極端溫度下充電和使用車(chē)輛。高溫會(huì)加速電池的老化和熱失控風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)永磁體發(fā)生退磁風(fēng)險(xiǎn)，而低溫會(huì)影響電池的性能和續(xù)航里程。

除了以上所列，新能源汽車(chē)還需要添加額外的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，例如采用更加堅(jiān)固的電池外殼，能夠抵御外部的沖擊、碰撞和擠壓，同時(shí)保護(hù)內(nèi)部的電芯和零部件不受損傷。必要情況下，新能源汽車(chē)還會(huì)在電池內(nèi)部設(shè)置防火、防爆裝置，如安全閥、熔斷器、熱失控報(bào)警器等，當(dāng)電池和電機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠及時(shí)切斷電路、釋放壓力、發(fā)出警報(bào)，防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大。

新能源汽車(chē)的安全可靠性涉及諸多領(lǐng)域與方面。同時(shí)，每一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的安全風(fēng)險(xiǎn)都有可能引起車(chē)毀人亡的悲劇。因此提升新能源汽車(chē)安全可靠性需要關(guān)注每一個(gè)細(xì)小方面。同時(shí)，凡是涉及安全性與可靠性的任何改動(dòng)，都需要綜合評(píng)估對(duì)于整車(chē)安全性與可靠性的影響。例如為降低成本而采用某些輕量化材料替代導(dǎo)電導(dǎo)熱性能更好的高壓線束中的銅導(dǎo)線，既有可能導(dǎo)致線束通過(guò)大電流過(guò)程中熱量的產(chǎn)生與積累，進(jìn)而增加熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，也有可能在線束連接處增加電弧放電與短路的可能性，對(duì)于新能源汽車(chē)的安全可靠性帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。