國內市場部
手機：15813823265
郵箱：leihuan408@126.com
地址：廣東省東莞市謝崗鎮謝曹路459號碧桂園智造中心7棟5樓
行業資訊
您現在的位置：
要怎么保障電動汽車電池的極致安全?
發布時間： 2021-08-12
“電動化、智能化、網聯化、共享化”的重疊融合、相互賦能，推動著汽車產業迎來百年未有的大變革。
在這場變革中，電動化是第一步。就在剛結束的2019世界新能源汽車大會上，全球汽車產業緊要相關方達成了博鰲共識：力爭到2035年全球新能源汽車的市場份額達到50%，全球汽車產業基本實現電動化轉型。
要實現這樣的目標，從動力的角度來看，信心與挑戰共存，一方面，包括能量密度、壽命、快充、低溫等核心性能指標正在被逐個攻破，足以支撐起電動汽車性能超越傳統車。
但硬幣的另一面是，頻繁發生的電動汽車安全事故，已經成為電動汽車走向市場化的“阿克琉斯之踵”，2019年以來，包括蔚來、特斯拉等明星車企頻繁發生的電動汽車安全事故引發了消費者的恐慌與擔憂。
“安全事故已經成為當前新能源汽車發展的致命隱患，非得盡快處理?！?/p>
我國科學院院士、清華大學歐陽明高教授表示，長期來看，安全既是影響電動汽車可繼續發展的生命線，也是市場競爭和品牌塑造的一個主旋律。新一代電動汽車不是靠動力性，而是要靠安全性。誰安全可靠，讓用戶放心，誰未來才能贏得客戶。
：歐陽明高演講ppT
他山之石，可以攻玉。在2019世界新能源汽車大會上，包括歐陽明高、寧德時代董事長曾毓群等在內的多位學術界和產業界領袖都提將日產Leaf車型作為電動汽車安全的典型案例被多次提及，并呼吁產業鏈公司學習借鑒其在安全設計和防范上的相關相關經驗。
被當做標本被反復提及，這與日產Leaf推出9年來在全球打造的零安全事故記錄密不可分。
日產汽車副社長坂本秀行在大會上解析，截至目前，日產Leaf全世界賣了41.5萬臺，單臺車有288個電芯，單車裝載電量60kWh，加在一起超過8000萬個電芯，目前保持了零事故的記錄。
日產汽車副社長坂本秀行
：坂本秀行演講ppT
電動汽車范疇資深從業者朱玉龍也證實了坂本秀行的解析，他曾專門檢索統計過日產Leaf的安全事故，在公開的檢索中的三起事故中，緊要都是外部因素（地震、山火、充電樁起火）引發，但即便是在如此劇烈的外部環境下，其動力鋰離子電池系統都沒有出現燃燒起火。
零事故背后，是日產及其動力鋰離子電池供應商有關在安全上的出色把控。
坂本秀行坦言，日產在經過了長時間的電池研究之后發現，實現電池能量密度的提升其實并沒有那么難，難點在于保障電池的安全性，這也是日產開發電動汽車時最為重視的一點。
2007年，日產汽車與NEC集團成立合資公司AESC，緊要目的就是結合電動化的開發需求，將NEC的電芯技術以合資的方式快速導入到電動汽車上，而日產Leaf所使用的動力鋰離子電池，正是AESC所設計和開發。2019年4年，遠景集團宣布完成收購AESC，并基于AESC原有團隊和體系成立了遠景AESC。
坂本秀行在大會接受群訪時也回應，Leaf上所采用的遠景AESC電池，除了在構造上與其他的電池有顯著差異之外，還擁有在發生高強度劇烈撞擊時的自我解決機制，以及戒備劣化方面的特殊設計。
高工鋰電獲悉，日產Leaf所使用的電池，其在電芯、模組、bMS、pack、整車等各個層級的設計中，都針對可能發生的安全風險，做了系統化的設計和防范。
坂本秀行解析，動力鋰離子電池安全防范最緊要的三點分別是：要怎么樣設計電池組；要怎么樣控制電池本身的散熱；要怎么樣設計失效管理系統以應對突發狀況。圍繞這三點，日產汽車和遠景AESC共同進行了針對性的開發。
電池組的整體設計涵蓋了電芯、模組、pack三個層級。在電芯環節，首先是確?；瘜W穩定性，要選擇穩定的材料，并通過上千次的各類評估來探測它的穩定性，例如過充、振動、熱沖擊、甚至針刺等等。
坂本秀行解析，從電芯角度看，液態電解質和電池正負極材料的選擇非常關鍵。同時，電芯內部的短路與隔膜材料的選擇緊密相關，因此，遠景AESC在電芯內部材料上都做了特殊的設計。
在模組和pack環節，通過結構來保護電芯免受到沖擊。這包括了整體外殼ip67保護設計、自然風冷散熱系統、分離式充電系統設計、利用熱傳導使整個車身都變成電池散熱體等，同時，其還充足考慮了FMEA，確保設計留安全余量。
值得留意的是，在pack環節，除了物理上的保護措施，關鍵是要通過bMS對電芯模組進行故障診斷，監測異常發生，并預測可能出現的問題，從而通過斷電來阻止問題發生。
高工鋰電留意到，在bMS環節的保護策略上，Leaf可以說是整個行業的先驅者，其通過一類/二類/三類故障的含義來對bMS測試到的故障進行分類。整體思路是，從行車的限制、充電的限制和故障顯示三方面來分成四種不同的故障模式。
依據監測到的不同情況，日產Leaf上的bMS會以不同的形式來對電池系統進行防護，這包括從動力源頭切斷任何充電和放電的過程，緊要應和比較高等級的故障；考慮電池的故障在一定范圍內之類，限制電機輸出功率，在充電模式下充電停止（阻止了能量回收）；限制電池組的輸入和輸出功率。
基于bMS安全保護策略而建立的電池組失效安全系統設計，讓Leaf在使用中明確了電池使用安全邊界，并可以實實際時報警，從而戒備了熱失控發生，并起到了失效防護的用途。
依據歐陽明高團隊有關動力鋰離子電池熱失控的誘因分解，一是由于機械變形、擠壓、撕裂，隔膜破碎、極端過熱等各種原由導致的內短路。這要從上述系統本身安全性和材料體系的角度，進行單體電池熱安全設計。二是過充、快充、老化電池、低溫充電等導致的析鋰，針對后者，則要通過有關充電算法進行改進和優化。
而在充電算法上，日產Leaf同樣做了大量的數據積累和試驗，歐陽明高就解析，其團隊和日產在充電的算法上有合作，其充電算法是基于大量數據MAp圖進行，通過大量試驗數據支撐，使充電算法能夠考慮各種各樣的影響因素，這使得其戒備了很多熱失控問題。
高工鋰電了解到，日產Leaf的充電安全管理也設置在bMS系統里，可以在充足理解及大量探測結果的支持下，含義明確清晰的充電電流電壓邊界，以此管控整個充電過程，保障充電的安全。
要最終達到電動汽車的安全，僅靠在產品開發設計上的投入還遠遠不夠，還要在加工制造環節做好把關。
可供參考的一組數據是，國家市場監督管理總局解析，截至2019年五月，國內新能源汽車共召回12.3萬輛。其中由于三電系統故障導致的召回占比為50%，在這之中設計原由占到40%，加工制造原由占到60%。
產品設計得再好，但是要穩定、高質量加工這又是另一回事，這就要求核心零部件公司要有較高的工程能力，這里的工程能力是指加工制造和質量體系。
針對作為電動汽車心臟的動力鋰離子電池的加工，高工鋰電向日產Leaf的動力鋰離子電池供應商遠景AESC做了深入調研，具體了解了其在加工制造和質量體系的建立上要怎么樣實現安全把控。
遠景AESC解析，除了在產品設計上下功夫之外，在工程能力的積累也是保證日產Leaf零事故的緊要原由。
“AESC的安全體今朝它的工程能力與質量控制能力，因為脫胎于整車廠，擁有整車多年積累的工程能力，因此，我們一直嚴格遵循汽車行業的標準，同時，在滿足汽車行業通用標準的前提下（IATF16949和VDA標準），AESC還針對動力鋰離子電池設定了更為嚴苛的控制體系?！?/p>
遠景AESC負責人向高工鋰電解析，其從項目管理控制，供應商控制，來料控制，加工過程控制和客戶和市場端質量控制都有著嚴苛的標準和控制監督體系。
而在AESC被遠景集團收購后，同樣將這種嚴苛的工程及制造標準體系得到延續，依托于此前AESC的日本核心團隊，在位于無錫江陰的我國廠里，其整個加工制造和質量體系也在快速建立。
以加工過程為例，遠景AESC做到了770多項的質量監控，每一個項目都是在一套pDCA循環中開展的。這意味著每一個控制項目都有一個團隊在后面進行計劃執行監控和控制。
：遠景AESC公布會
此外，從電芯到模組再到電池組，遠景AESC共設置了45個萬數據采集點。僅電芯制造層面，每一塊電芯就具備超過2千個數據采集點。海量的數據節點形成了遠景AESC獨有的可追溯管理系統，這套系統收集并監控大量工藝及電池狀態參數。
這些數據和其從前端客戶那里收集到的數據形成一個閉環，這樣可以幫助電池設計留更精準的余域，遠離安全極限狀態，在此基礎上制定更為精準的bMS控制策略。
在標準化制造上，遠景AESC于2010年建廠之初就實現完全標準化運營加工，在2012年，遠景AESC將這套技術和加工流程轉移至海外，在美國、英國設立電池加工基地，保證加工出相同品質、相同產品性能的電池產品。
在供應商選擇及采購環節，遠景AESC也始終將安全和質量放到第一位，而沒有一味追求成本，對此，其思路是，過度追求成本可能反倒會帶來巨大的成本投入。
以此次蔚來召回為例，共召回電動汽車4803輛，依據行業均勻值來算，其單車電池成本可能在8——9萬元，這意味著，僅