“見微知著” --- 提升新能源汽車安全可靠性的方法

以電動汽車為代表的新能源汽車由于具有節(jié)能、高效、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢，正在全球市場進入快速發(fā)展階段。但是對于其安全性與可靠性的擔憂，一直伴隨著新能源汽車，成為其發(fā)展過程中最大的隱憂。

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機百余年的發(fā)展應(yīng)用不同，電動車真正進入商用應(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年的中國市場。由于對于電動車的特性與使用方式不熟悉，且電動車的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、使用、維修等諸多環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)汽車有著本質(zhì)上的區(qū)別，因此普通消費者難免對于其安全性與可靠性懷有擔憂。而前期不成熟產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施不匹配所引發(fā)的自燃事件又強化了這些擔憂，造成了普通民眾對于以電動車為代表的新能源汽車的安全與可靠性有較多的擔憂。

新能源汽車的“新”來源于驅(qū)動能源與驅(qū)動方式從傳統(tǒng)化學(xué)變?yōu)殡娔堋Ｅc傳統(tǒng)內(nèi)燃機將汽油等化石能源轉(zhuǎn)燃燒形成熱能、然后轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動車輛不同，以電動車為代表的新能源汽車將儲存的電能直接轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動車輛。因此，其安全性與可靠性的核心就是存儲電能的電池與驅(qū)動車輛的電機。

提升電池與電機系統(tǒng)的安全可靠性需要從技術(shù)研發(fā)、測試驗證、使用維護、和安全防護設(shè)計4個方面入手。

首先在電池的電芯設(shè)計與生產(chǎn)過程中，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；同時改進電芯的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)過程的精度和一致性，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、正負極集電體沒有發(fā)生斷裂破損等，這些缺陷可能會引發(fā)內(nèi)部短路等安全問題；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)測精度和實時性，準確地獲取電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，以便及時發(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)和使用場景，合理地控制電池的充放電過程，避免過充、過放、過溫等情況的發(fā)生。例如，在充電過程中，根據(jù)電池的溫度和電壓變化，自動調(diào)整充電電流和電壓，確保充電安全。此外，采用先進的熱管理系統(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。

在電機領(lǐng)域，安全可靠性設(shè)計更多的關(guān)注于其結(jié)構(gòu)與材料的強度與散熱性能，例如采用導(dǎo)電性能更好的銅轉(zhuǎn)子來提升輸出功率與扭矩，同時也有效的優(yōu)化了散熱與結(jié)構(gòu)強度。現(xiàn)階段廣泛采用的扁線電機也有利于通過增加槽滿率來提升效率。

在測試驗證方面，必需嚴格遵循國內(nèi)外相關(guān)的標準與規(guī)范。對于電池和相關(guān)系統(tǒng)進行全面的機械、環(huán)境安全、電氣安全的測試，尤其是電氣安全中的防短路、防電弧等測試，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，就需要進一步采取全面的防電化學(xué)腐蝕檢測，以避免接觸不良引起的電弧放電。而且這樣的測試需要模擬實際使用場景，考慮高溫、高濕、高寒等特定環(huán)境和震動、外力沖擊等意外環(huán)境的影響。

對于新能能汽車電池與電驅(qū)系統(tǒng)的使用與維護也不同于傳統(tǒng)汽車。不僅需要在使用過程中避免過度充電與過度放電，也要避免在極端溫度下充電和使用車輛。高溫會加速電池的老化和熱失控風險，同時也可能導(dǎo)致驅(qū)動電機永磁體發(fā)生退磁風險，而低溫會影響電池的性能和續(xù)航里程。

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

新能源汽車的安全可靠性涉及諸多領(lǐng)域與方面。同時，每一個細分領(lǐng)域的安全風險都有可能引起車毀人亡的悲劇。因此提升新能源汽車安全可靠性需要關(guān)注每一個細小方面。同時，凡是涉及安全性與可靠性的任何改動，都需要綜合評估對于整車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)致線束通過大電流過程中熱量的產(chǎn)生與積累，進而增加熱失控的風險，也有可能在線束連接處增加電弧放電與短路的可能性，對于新能源汽車的安全可靠性帶來風險。