介绍动力锂离子电池与汽车安全的紧要性

近年来，随着电动车的快速发展，要怎么样处理电动车所带来的安全问题，又成为汽车行业的新的话题和难点。由于人们对新事物的认知有个过程，初期难免抱有怀疑和不信任的态度，所以任何一次有关电动车的安全事故，都会导致公众对电动车安全性的疑虑进一步加深，妨碍电动车的发展和普及。

其实，传统的燃油车由于碰撞或自燃所导致的车辆起火事故，每年在全球都会发生很多起，造成严重人员伤亡的也为数不少，并不会造成公众的广泛关注和质疑。公众之所以对电动车的安全事故这么敏感，除了电动车发生事故时，通常会伴有火、声、光、烟雾等特殊效果，很紧要的原由是出于对高能量载体电池的恐惧。手机电池起火爆炸，炸伤甚至炸死人的事情尚且有之，更何况那么巨大的电动车动力锂离子电池呢?

电动车(包括混合动力汽车)与传统的燃油车有很多相同之处，又有一些不同之处。其运行工况、使用环境、车身结构、内外造型等基本没有哪些差异，最大的差别在于驱动方式和能量的来源。因为引入了电力驱动，所以就存在诸如电击和短路之类的风险，因为有高能量载体的存在，就存在能量瞬间释放(显然不是我们期待的)所造成的起火和爆炸风险。因为化学电池本身的稳定性问题，又会带来许多超出人们传统认知的风险。

新生事物总是脆弱的，要经受各种怀疑，更何况是与人身安全息息相关的车辆呢?愿意拿自己的生命做赌注，去尝试和接受不可靠不安全产品的人，我想毕竟是少数吧。所以，不管是国家层面的法规和标准，还是公司层面的产品和技术研发，都非得做到以人为本，切实的处理产品的风险和隐患，消除民众的疑虑，从而推动新能源汽车的发展。我们，没有任何理由拿不成熟不可靠的产品，来忽悠公众和消费者，为公司或个人的私利服务。下文将从动力锂离子电池的各项参数具体介绍动力锂离子电池的安全要素。

一、动力锂离子电池系统的构成

作为电动车的动力来源，或动力来源之一，动力锂离子电池系统通常由电芯(Cell)、电池管理系统(BMS)、冷却系统(Coolingsystem)、线束(Harness)、外壳(Housing)、结构件(mechanicalparts)等相关组建构成，如下图所示：

可以看出，动力锂离子电池系统的构成还是相当复杂的，既有电芯这类化学物体，也有复杂的电子电气系统和热管理系统，还有传统的各类机械部件，涉及到的专业种类非常的多，加上恶劣的运行环境，所面对的安全风险也很广泛。

二、动力锂离子电池系统所面对的安全风险

动力锂离子电池系统所面对的安全风险，紧要与其内部部件的特性和外部的使用和运行环境相关，构成了产品安全设计的紧要挑战。

1)电芯会不会起火爆炸?

动力锂离子电池系统所采用的电芯，其能量密度非常高，以磷酸铁锂电芯为例，能量密度可达120Wh/kg，换算成焦耳，1千克的磷酸铁锂电芯含有1203600焦耳=0.43MJ。那么TNT炸药释放的能量有多少呢?1克TNT炸药可释放4184焦耳的能量，换算下来，1千克的磷酸铁锂电芯包含的能量相当于103克的TNT炸药。

一辆纯电动车，其使用的电芯通常重达几百公斤，以100公斤电芯计算，总能量就相当于10公斤TNT炸药。换着是谁，心里都会发毛，这东西会不会不稳定，会不会起火，甚至爆炸啊?

2)会不会出现电击事故?

为了提升整车的驱动效率，动力锂离子电池的直流输出电压通常都在100V以上，有时高达400V以上，有一定电气常识的人都知道，直流电压超过60V，就是危险电压。

每年，因为电器、电线、电力设备等漏电所造成的电击事故，都会发生很多，也常常见诸媒体。我小的时候就被裸露的220V电线电击过，那种滋味永生难忘。那么，人们也有理由疑虑，电动车里面的高压带电部件，会不会漏电，并进而造成电击事故?

3)可不可以经受各种恶劣的环境?

车辆的运行和使用环境非常复杂，既要经受高温高湿的考验，也有高原高寒的折磨，有平坦的铺装里面，也有曲折不平的非铺装路面，既有极其干燥的地区，也有要常常涉水的地方。

车辆在行驶过程中，要经历高低温的循环考验，要经历沿海的腐蚀性气候，要经历暴雨洗礼和大水浸泡，要经受各种冲击、振动、跌落、甚至碰撞和翻滚。那么，在这些客观的环境面前，动力锂离子电池系统能够经受考验，不出现严重的安全风险吗?

4)可不可以经受各种滥用?

当产品销量足够大的时候，产品的使用，总有超过规定极限的情况或一些意外的情况，这是不可戒备的。以手机为例，当充电保护失效的时候，手机电池可能因为过充而起火或爆炸。倘若手机电池被尖利的金属穿刺，也有可能发生爆炸。

那么，电动车的动力锂离子电池系统能够经受类似的滥用考验，不造成安全事故吗?这些滥用的情况，既有人为造成的，也有客观环境造成的。

5)电池管理系统失效了怎么办?

动力锂离子电池系统有一套复杂的管理和控制系统，时刻采集整个动力锂离子电池组的各种运行参数，进行计算、诊断、通信和开关控制。系统越智能化，当其发生故障时，后果也就越严重。

举个例子，倘若动力锂离子电池组内部的某个电芯过热，热管理系统失效，电芯存在热失控的风险，而这个时候的温度传感器坏了怎么办?软件程序不能正常判断并下发切断指令怎么办?又或者本该执行断开动作的开关，不能正常的断开怎么办?风险是不是会蔓延，并造成严重的安全事故?

三、动力锂离子电池安全设计的目标

动力锂离子电池系统的安全设计，基本上围绕以上提到的内部组件构成和可能发生的安全风险展开，确定合理的目标和框架，指挥详尽的产品开发工作。

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