纯电动汽车锂电池怎样才算“硬核安全”？

十年前

新能源汽车还不知踪影，一众车企，都在舒适的市场环境里 “风生水起”。

十年后

在汽车行业里，一场“电动化”变革正在进行

无论是传统车企还是造车新势力，都在马不停蹄的推陈出新。

但随着电动车市场的不断发展，在产品品质层面，也暴露出了例如电池自燃，续航里程严重缩减等产品焦虑问题，这也直接导致许多消费者打消了购买纯电动汽车的念头，那么，电动车的问题出在哪里？为什么消费者会有这些顾虑？这些顾虑真的没有办法解决吗？基于此，中国专业媒体试车第一人蓝河老师，专程找到了中国航空航天大学徐向阳教授，进行了深度探讨。

蓝河 徐向阳

问题一：电动汽车动力电池怎样才算安全？

实际上，通过进行相对广泛的市场调研，并根据《2019中国新能源汽车消费趋势调查报告》可以看出，目前在电动汽车领域，最受消费者聚焦的，主要就是“车辆动力电池安全”和“电池寿命缩减”这两大层面，而这两个层面，都与电池技术息息相关。

通过检索国内外媒体的报道我们不难发现，2019年以来，电动汽车自燃起火事故频发，仅与动力电池相关的电动汽车安全事故就超过40余起，起火事故的原因中，动力电池自燃占比为31%

从清华大学《2019年动力电池安全性研究报告》的调研数据可以看出，目前电动车大多数起火案例，都与电池相关，对于自燃事故的发生，主要以机械滥用（外部的撞击或穿刺）、电滥用（电池的过充电和过放电）和热滥用（温度过高）三类滥用情形为主。其中，锂离子电池的热失控仍然是动力电池安全事故的核心原因。

面对以上三类潜在的风险，主机厂确实做出了一系列措施来最大限度的规避这些风险，例如，目前市面上的纯电动车型，普遍都采取了各种不同的电池监控系统和物理防护的加强，从而避免自燃事件的发生，但显然市面上的部分监控系统及物理防护还不够完善，仍没能完全避免自燃现象的发生。

目前电动汽车所使用的动力电池，它们的容量都会随着充电循环次数的增加，而逐步衰减。所谓充电循环，就是电池在满电的情况下，把电池电量耗尽再充满的过程，此前，美国锂电池技术开发商Sion Power的工程师，曾在实验室以1C的倍率对电池进行持续不间断充放电，（1C的倍率就是用1小时把电充满或耗尽），发现三元锂电池经过800-1000次充电循环后，电池容量就会衰减到新电池状态的80%。

有些人就会来算账，800-1000次，一次续航400公里，能跑三十多万公里呢，但实际上，这只是实验室中的理想状态，在日常生活中，绝大部分的电动车车主都是“一天一充”，将电量尽量控制在满电情况下，以备不时之需，在不完全循环，且使用环境和工况差异较大的情况下，衰减速度比实验室中，要快得多。

同样，在车辆续航里程层面，为了避免电池容量衰减的问题，主机厂也在充电控制、电池温度控制、电池能量输出控制上进行了优化，显然，也没能良好消除消费者对于电池衰减的顾虑。

问题二：究竟什么样的电池技术才能解决消费者的焦虑？

鉴别一台安全且电池寿命可靠的纯电动汽车，不能单单从数据角度出发，而是要从技术层面进行考量，其核心要点就是与电池相关的诸多技术特征。

电池品质层面，首先要有出色的电池物理保护设计。在电池内部的结构设计中，目前业内公认的最安全的电芯排列方式，就是通过将高电压回路设置在电池包中央部，同时用冷却管路把电池包内部的电芯包围起来。这种结构能够如同快递中的“缓冲气囊”一般包裹住电芯和高压电路，在潜在的撞击中起到缓冲保护作用。同时，在电池外部的结构设计上，需要在电池前部、底部等，分别以钢梁加强固定，如同“防弹衣”一般，不仅能防止路面异物刺入电池包内，同时也加强了碰撞时的电池保护性能。

此外，车辆电池包的防水、防尘、防锈性能也很重要，在业内，车辆电池包的理想设计，就是完全密闭性的结构。同时，在电池包的底部进行防锈涂装的覆盖，尽可能的做到“多重物理保护”。

物理保护之外，电池的“软性保护”也不能少，目前大部分的电动汽车动力电池包内部，都配有安全监控系统，但有些监控系统，只能对车辆的电池整体电压进行监控，而对最为重要的电池单体，缺乏有效的监控。

而优秀的电池安全监控系统，除了可以对电池包内部的单体，多个模块之间进行监控切换之外，还可进行“自我诊断”，通过持续的电池状态管理，应对电池内部的意外故障，从而最大限度的杜绝电池自燃的风险。

而电池的性能层面，寿命的衰减也是业内公认的“难题”。要知道电池的寿命并非某个单一的影响因素决定的，而是电池材料、电池包构造、电控系统，乃至于主机厂三电技术的成熟性等因素综合影响之下所体现出来的。

这时，电池管理系统（BMS）就该发挥它们的作用了，它可以监控电池电压、电流、温度，根据预设的指标进行把关，让电池处于最“适宜”的工作温度、并在最“力所能及”的工作强度下去运行，充分保障了电池的“寿命”。

问题三：目前市面上哪些纯电动车型能够满足这些技术要求呢？

对于这个问题呢，我们可以放眼即将上市的几款纯电动车型，以主流的中高端品牌来讲，奔驰EQC已经上市，目前消费者的反响还算不错，宝马的新一代新能源车型——iX3，也将会在2020年末，在中国和北美地区上市。这台车WLTP测试标准下续航里程将超过273英里（440公里），功耗将低于20kWh/62英里（20kWh/100公里）；奥迪2020年10月份将会引入e-tron Sportback车型，也可以看做是奥迪e-tron的Coupé版车型。其中55 quattro拥有8秒增压模式，WLTP工况续航里程为347公里。除了BBA以外，我最近还了解到，在混动领域深耕多年的丰田，也将在2020年，把丰田首款纯电SUV奕泽导入国内市场并正式上市。

这也是成为丰田在中国推出的首辆基于TNGA架构之下的纯电动车型。根据我们目前已掌握的车型信息来看，这些车型都基本具备了，我们上面所提及的这些电池技术，特别是对于丰田首款纯电SUV奕泽IZOA，我个人抱有很大的期待。

我曾与丰田技术研发中心的领导进行过深度交流，对于技术的概念，他们是这样回答我的：“丰田可能不会是最先使用新技术的那家车企，但是，如果我们决定在量产车型中装配某项技术，那么这项技术必然是十分成熟的。”

这个“造车理念”，我个人十分认同，因此在奕泽纯电版亮相之后，我便一直关注着这款车型，相较于宝马IX3和奥迪e-tron Sportback，我对奕泽纯电版的产品技术的了解，也更全面一些。

根据目前我所掌握到的资料，奕泽纯电版应用了由丰田混动车型，多年以来在全球培植出的三电技术，在电池包构造、控制系统等多方面不仅更成熟，也更先进。经过丰田的反复测试，在这些电池技术的加持之下，奕泽纯电版动力电池10年后的容量率，依然可以达到80%以上。

此外，新车在关乎“电池自燃风险和综合使用寿命”的电池冷却技术上，独树一帜的采用了冷媒冷却方式，相比市面上常见的液冷冷却方式，新车通过设置电池冷却专用的蒸发器，从而使冷风的温度保持在稳定的工作温度上，就像是给电池包加装了一个“强力风扇”，与传统的“液冷相比”，“冷媒方式”对电池单体的冷却更为均衡且高效。

此外，为了在冬季或者严寒地带也能确保恒定的续航能力和电池输出，该车针对“电池单体在低温状态使用寿命下降”的情况，还导入了电池升温系统。即使在-30℃的极低温环境中，也能通过电池加热器，获得稳定的电池输出和电池寿命，这就像是给电池包安上了“暖气”，与没有搭载这项技术的纯电产品相比，新技术能最大程度的避免极端气侯条件下，对动力电池的无必要损耗。

“热了吹空调，冷了开暖气”，奕泽纯电版的动力电池，始终可以保持在一个恒定的适宜环境内。

此外，在电池监控方面，奕泽纯电版采用了三重安全监控系统，对电池单体、组块和总电压都进行监控，最大程度上避免了自燃风险。

在电池的最基础也是最为重要的安全防护层面，无论是之前我们提到的冷却管路包裹电池的缓冲结构、电池前部的滑梯式物理防护结构，乃至于电池包的三防性能，新车都达到了目前行业内的尖端水准，此外，新车电池底部，还进行了井字补强。

结构补强，更是对电池安全提供了额外的保障，这样的“造车”理念，也确实值得肯定。

总结

总的来说，目前电动汽车领域，的确还存在着许多问题，但我们也能看到，更多有实力、有担当的汽车品牌，为满足消费者的用车需求，进行了大量的研究，并推出更加安全，更加“靠谱”、“安心”的新产品，作为中国汽车行业的老一代汽车人，我们也希望未来，能够越来越多的涌现出像宝马IX3或是奕泽纯电版这样，有着不俗的产品性能和综合价值的优秀产品。