“见微知著”——提升新能源汽车安全可靠性的方法

以电动汽车为代表的新能源汽车由于具有节能、高效、环境友好等诸多优势，正在全球市场进入快速发展阶段。但是对于其安全性与可靠性的担忧，一直伴随着新能源汽车，成为其发展过程中最大的隐忧。

与传统内燃机百余年的发展应用不同，电动车真正进入商用应用只有短短20多年，而广泛的普及应用也只有在最近5年的中国市场。由于对于电动车的特性与使用方式不熟悉，且电动车的研究、开发、生产、使用、维修等诸多环节与传统汽车有着本质上的区别，因此普通消费者难免对于其安全性与可靠性怀有担忧。而前期不成熟产品和基础设施不匹配所引发的自燃事件又强化了这些担忧，造成了普通民众对于以电动车为代表的新能源汽车的安全与可靠性有较多的担忧。

新能源汽车的“新”来源于驱动能源与驱动方式从传统化学变为电能。与传统内燃机将汽油等化石能源转燃烧形成热能、然后转化为机械能驱动车辆不同，以电动车为代表的新能源汽车将储存的电能直接转化为机械能驱动车辆。因此，其安全性与可靠性的核心就是存储电能的电池与驱动车辆的电机。

提升电池与电机系统的安全可靠性需要从技术研发、测试验证、使用维护、和安全防护设计4个方面入手。

首先在电池的电芯设计与生产过程中，必需选择高质量的材料，确保电芯的化学稳定性和安全性；同时改进电芯的生产工艺，提高生产过程的精度和一致性，减少电芯内部的缺陷和瑕疵，如电极涂层的均匀性、隔膜的完整性、正负极集电体没有发生断裂破损等，这些缺陷可能会引发内部短路等安全问题；其次需要配备灵敏可靠的电池管理系统（BMS），一方面，提高BMS的监测精度和实时性，准确地获取电池的电压、电流、温度等参数，以便及时发现电池的异常状态。另一方面，完善BMS的控制策略，根据电池的状态和使用场景，合理地控制电池的充放电过程，避免过充、过放、过温等情况的发生。例如，在充电过程中，根据电池的温度和电压变化，自动调整充电电流和电压，确保充电安全。此外，采用先进的热管理系统也是提升安全性与可靠性的必要方式。在电池电芯发生局部过热的情况下，能够快速有效的将电池产生的热量散发出去，避免发生热失控。

在电机领域，安全可靠性设计更多的关注于其结构与材料的强度与散热性能，例如采用导电性能更好的铜转子来提升输出功率与扭矩，同时也有效的优化了散热与结构强度。现阶段广泛采用的扁线电机也有利于通过增加槽满率来提升效率。

在测试验证方面，必需严格遵循国内外相关的标准与规范。对于电池和相关系统进行全面的机械、环境安全、电气安全的测试，尤其是电气安全中的防短路、防电弧等测试，如果涉及不同金属材料之间的连接，例如铝导线与铜接插件之间，就需要进一步采取全面的防电化学腐蚀检测，以避免接触不良引起的电弧放电。而且这样的测试需要模拟实际使用场景，考虑高温、高湿、高寒等特定环境和震动、外力冲击等意外环境的影响。

对于新能能汽车电池与电驱系统的使用与维护也不同于传统汽车。不仅需要在使用过程中避免过度充电与过度放电，也要避免在极端温度下充电和使用车辆。高温会加速电池的老化和热失控风险，同时也可能导致驱动电机永磁体发生退磁风险，而低温会影响电池的性能和续航里程。

除了以上所列，新能源汽车还需要添加额外的安全防护设计，例如采用更加坚固的电池外壳，能够抵御外部的冲击、碰撞和挤压，同时保护内部的电芯和零部件不受损伤。必要情况下，新能源汽车还会在电池内部设置防火、防爆装置，如安全阀、熔断器、热失控报警器等，当电池和电机出现异常情况时，能够及时切断电路、释放压力、发出警报，防止事故的发生和扩大。

新能源汽车的安全可靠性涉及诸多领域与方面。同时，每一个细分领域的安全风险都有可能引起车毁人亡的悲剧。因此提升新能源汽车安全可靠性需要关注每一个细小方面。同时，凡是涉及安全性与可靠性的任何改动，都需要综合评估对于整车安全性与可靠性的影响。例如为降低成本而采用某些轻量化材料替代导电导热性能更好的高压线束中的铜导线，既有可能导致线束通过大电流过程中热量的产生与积累，进而增加热失控的风险，也有可能在线束连接处增加电弧放电与短路的可能性，对于新能源汽车的安全可靠性带来风险。