新能源汽車動力電池安全管理技術(shù)的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢

　王禹甸

動力電池作為新能源汽車的功能物質(zhì)，直接關(guān)系到新能源汽車的運行穩(wěn)定性和行駛里程。針對新能源汽車中可能引發(fā)安全類問題的動力電池不穩(wěn)定因素，對新能源汽車動力電池進(jìn)行定位，梳理動力電池安全管理在當(dāng)下遭遇的挑戰(zhàn)，給出動力電池安全管理措施，并預(yù)測動力電池在未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；動力電池；安全管理技術(shù)；發(fā)展趨勢

0 前言

新時期，國家提出資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，新能源汽車與我國戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃相符，無疑成為汽車行業(yè)較有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品，備受人們關(guān)注。不少汽車企業(yè)參與到新能源汽車產(chǎn)品的研發(fā)活動中，在此期間我國新能源汽車領(lǐng)域呈現(xiàn)出一片繁榮的景象，但同時也存在一定的問題。動力電池在新能源汽車中一直占據(jù)核心位置，但由于動力電池在使用過程中存在缺陷，所以需要圍繞新能源汽車在使用中的安全性進(jìn)行探究，做好汽車在動力電池方面的管理工作，提高新能源汽車的整體價值。

1 新能源汽車動力電池安全管理作用分析

新能源汽車具備較大發(fā)展?jié)摿η壹夹g(shù)需求較大，在新能源發(fā)展中應(yīng)根據(jù)駕駛者需求和國家要求，給出汽車應(yīng)用的技術(shù)。新能源汽車應(yīng)用后的數(shù)據(jù)顯示，其仍然存在一定不足，例如電池電量不足、行駛安全不穩(wěn)定等，這些均會影響新能源汽車的發(fā)展［1］。新能源汽車因具有節(jié)能環(huán)保的特點，無疑成為契合國家節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的重要產(chǎn)品，是汽車行業(yè)應(yīng)關(guān)注的重要發(fā)展方向。汽車行業(yè)根據(jù)自身發(fā)展需求，關(guān)注新能源汽車研究活動的開展情況。一般情況下，基于國家對汽車提出的要求和使用者的需求，新能源汽車的動力電池必須具有壽命長、無污染、精度高、造價成本合理、安全等特點?；谛履茉雌嚺渲脛恿﹄姵卦O(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該著重關(guān)注電池的管理。對于新能源中的動力電池，有必要做好熱管理，即在汽車行駛中電池溫度需要處在合理區(qū)間，不會因溫度因素導(dǎo)致電池提前報廢［2］。

2 新能源汽車動力電池安全管理遇到的挑戰(zhàn)

2. 1 驗證模式不合理

新能源汽車電池研究成果有限，對電池的真實性能存在很多未知，不能保證新能源汽車在運行中，是否因電池故障遭遇安全問題。部分汽車企業(yè)在研發(fā)過程中，對所用的汽車電池沒有給出相對可靠的測試標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致電池性能的評估存在較多不確定性。新能源汽車行業(yè)在發(fā)展，雖然也給出了動力電池的標(biāo)準(zhǔn)，但是標(biāo)準(zhǔn)相對固定，沒有從發(fā)展角度進(jìn)行調(diào)整，不能保證新能源汽車所用的電池可以較好地為新能源汽車服務(wù)。

2. 2 老化速度過快

對于新能源汽車配置的電池，如果在設(shè)計時沒作者簡介： 王禹甸（1993—），男，本科，助教，主要研究方向為新能源汽車技術(shù)。

綜合評述汽 車 與 新 動 力第6卷有考慮周全，例如電池的防水能力較低，沒有做好電池密封方面的工作，當(dāng)新能源汽車投入市場后，電池長時間使用后，其外包裝密封性會逐漸變差。

此時如果車輛進(jìn)水，容易引發(fā)短路的問題。在汽車電路的焊接部位，焊接點出現(xiàn)裂縫問題的概率較大，線路容易出現(xiàn)高熱的情況，在熱擾動下對汽車運行的安全性造成不良影響［3］。此類情況的存在，均會對汽車動力電池造成影響，難以保證電池使用壽命。

2. 3 充電環(huán)節(jié)不確定因素過多

新能源汽車動力電池在充電方面的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容并不統(tǒng)一，可能由于在充電中通信規(guī)定不統(tǒng)一，從而出現(xiàn)較大的安全隱患。電池廠商在電池制造中，沒有給出與充電相關(guān)的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容，所以對新能源汽車動力電池充電管理有很多未知。如果新能源汽車動力電池沒有在安全狀態(tài)下進(jìn)行充電的動作，可能會出現(xiàn)電池鼓包或其他問題。

3 新能源汽車動力電池安全管理措施

3. 1 汽車企業(yè)角度

汽車企業(yè)需要圍繞電池功能進(jìn)行多元宣傳，向消費者提供說明材料，其中包含對新能源動力電池功能分析的內(nèi)容，同時組織宣傳活動，向消費者展示新能源汽車動力電池。在信息技術(shù)的使用中，將新能源汽車產(chǎn)品動力電池的各項數(shù)據(jù)，以圖表或其他直觀形式展現(xiàn)出來。在此期間，消費者對新能源汽車動力電池的了解變多［4］。企業(yè)基于新能源汽車安全使用需求，還會向消費者進(jìn)行知識宣導(dǎo)，使其形成保養(yǎng)汽車、定期進(jìn)行故障排查的思維［5］。

3. 2 政府角度

政府主管部門在審查汽車企業(yè)時，發(fā)現(xiàn)部分汽車企業(yè)沒有將產(chǎn)品的安全性作為關(guān)注重點，所研發(fā)的汽車產(chǎn)品的安全性得不到保證。隨著安全評價工作的開展，汽車企業(yè)未建立相對健全的安全指標(biāo)體系，導(dǎo)致新能源汽車所使用的動力電池的安全性較低。此類新能源汽車一旦投入市場，可能出現(xiàn)不好的評價，導(dǎo)致消費者對新能源汽車的好感度降低。在新能源汽車發(fā)展的過程中，政府主管部門必須進(jìn)行干預(yù)，應(yīng)須進(jìn)行干預(yù)，應(yīng)該加大對新能源汽車產(chǎn)品的監(jiān)管力度，還需要轉(zhuǎn)變追責(zé)方式，建立健全的政策法規(guī)體系，加強對人員的監(jiān)管強度，改變汽車企業(yè)的錯誤認(rèn)知，使其將關(guān)注點集中在提升汽車安全性能方面。對于生產(chǎn)出不安全汽車產(chǎn)品的企業(yè)，需要在事后進(jìn)行追責(zé)，對于未按照要求進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)予以經(jīng)濟處罰［6］。

4 新能源汽車動力電池安全發(fā)展趨勢

4. 1 主動預(yù)測風(fēng)險

在新能源汽車動力電池管理中，主要以被動的防護(hù)方式進(jìn)行保護(hù)動作，但相應(yīng)方式有較大局限性。動力電池被動安全設(shè)計，一般在內(nèi)部壓力過大的情況下會引發(fā)電池過熱，此時會做出保護(hù)動作，避免因高溫出現(xiàn)較大的故障損失。但是動力電池被動安全設(shè)計在問題出現(xiàn)后作出動作，不能有效做好電池事故的規(guī)避工作，所以仍有一定的隱患。在電池管理中分析影響電池安全性的因素，結(jié)合電池發(fā)生故障前可能出現(xiàn)的特征給予系統(tǒng)分析［7］。研究熱失控后延緩擴散控制、動力電池系統(tǒng)熱失控防護(hù)控制、系統(tǒng)熱失控預(yù)警控制，通過對相關(guān)方面的研究，給出較為可靠的預(yù)防方法，可以提前根據(jù)電池故障的相應(yīng)信息進(jìn)行管理，避免在故障出現(xiàn)時因防護(hù)動作不及時或處理不到位，出現(xiàn)電池?fù)p壞的問題。在開發(fā)動力電池系統(tǒng)時，將安全作為關(guān)注內(nèi)容。動力電池系統(tǒng)是否具有極高的安全性，將成為設(shè)計人員方案編制較為關(guān)注的內(nèi)容。動力電池的安全性取決于電池管理系統(tǒng)，基于主動風(fēng)險預(yù)測需求，給出較為可靠的電池系統(tǒng)設(shè)計計劃，通過科學(xué)協(xié)調(diào)，保證電池管理系統(tǒng)、電池箱、電池單體處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)［8］。

不少新能源汽車會配置鋰離子動力電池，此類電池具有非均一、非線性識別的特點，電池遭受外界撞擊、過充電、過熱、短路、擠壓、穿刺等，均可能出現(xiàn)熱失控的情況。熱失控主要為多物理場、多學(xué)科的組合關(guān)系，同時還會受到外部環(huán)境因素的擾動，在相關(guān)刺激下鋰離子動力電池系統(tǒng)可能出現(xiàn)熱失控的問題［9］。在鋰電池系統(tǒng)使用中，有必要確定熱失控觸發(fā)方式和環(huán)境條件，應(yīng)該基于電磁連接方式、電池加載狀態(tài)、電池?zé)峁芾硇问降纫蛩?，評估電池未來熱失控的擴展過程。在電池安全設(shè)計時，對于電池安置區(qū)域排氣孔的設(shè)置，有必要根據(jù)熱氣快速釋放的需求，進(jìn)行熱失控風(fēng)險的預(yù)測，給出熱失控預(yù)警機制，將其作為電池管理系統(tǒng)的重要內(nèi)容，進(jìn)行鋰離子動力電池使用期間的監(jiān)測手段，收集鋰離子動力電池使用數(shù)據(jù)，確定其熱擴散過程。對于汽車產(chǎn)品，在鋰電池使用中給出熱失控的管控手段，避免因電池溫度過高出現(xiàn)安全隱患。

4. 2 加大鋰電池使用量

新能源汽車所配置的電池，必須根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)定進(jìn)行控制。鉛酸電池、鋰電池均是新能源汽車可選的電池，但是兩者因材料不同，所以在相同電量的情況下，兩者的質(zhì)量有較大差別。鉛酸電池的質(zhì)量大，使用鉛酸電池的新能源汽車，其自身配重變大，變相限制整車物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計。與鉛酸電池不同，鋰電池的質(zhì)量較小，對新能源汽車的設(shè)計影響較小，設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)置中不需要考量過多的因素，可以提高汽車結(jié)構(gòu)的可調(diào)性。鋰電池的購置成本不高，新能源汽車不會因電池配置，在車價設(shè)置中承擔(dān)過大的壓力。鋰電池作為清潔型能源，與國家提倡的節(jié)能環(huán)保理念不謀而合，勢必會得到國家的支持。國家相關(guān)部門鑒于鋰電池具有的諸多益處，也會通過政策的方式，推廣鋰電池，讓其成為新能源汽車企業(yè)在電池購置時的首選［10］。

4. 3 打造優(yōu)質(zhì)品牌

我國參與到新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略的企業(yè)不少，關(guān)于新能源汽車的研究，從車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能控制一直到電池選擇等，均獲得一定的成果，然而成果和預(yù)期目標(biāo)存在一定差距，所以企業(yè)沒有在市場中打造出優(yōu)質(zhì)的品牌。新能源汽車電池相關(guān)企業(yè)也是如此，在較長一段時間中，企業(yè)致力于動力電池功能的優(yōu)化，但是因技術(shù)方面的限制，所推出的電池產(chǎn)品亮點不足。在我國電池市場發(fā)展中，對于可應(yīng)用到新能源汽車中的鉛酸電池、鋰電池，相關(guān)企業(yè)必須在生產(chǎn)活動中，明確工作要求，根據(jù)國家給出的戰(zhàn)略計劃，著力于產(chǎn)品在某些功能的研發(fā)，以求推出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。鋰電池因具有性價比高、便于回收處理等優(yōu)點，未來一定會有較大的發(fā)展空間。鋰電池制造企業(yè)需要著力于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的創(chuàng)建，提高自身品牌的市場價值，可以成為更多新能源汽車的首選，帶來良好的效應(yīng)。鋰電池企業(yè)在未來著力于優(yōu)質(zhì)品牌建設(shè)，需要多關(guān)注新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，明確鋰電池產(chǎn)品研發(fā)的方向，還需要在組建研發(fā)團隊的同時，建立業(yè)務(wù)能力過硬的宣傳隊伍，為自身品牌建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

綜上所述，新能源汽車成為汽車行業(yè)較為重要的發(fā)展方向，電池對于新能源汽車而言屬于重要的內(nèi)容，被較多人注意到，與之相關(guān)研究活動也在持續(xù)推進(jìn)中。希望在未來可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的電池，解決電池在使用中容易受到擾動的問題，擴大電池的容量，讓新能源汽車有更強的續(xù)航能力，不會為大眾日常出行帶來不便。汽車行業(yè)人員必須關(guān)注新能源汽車動力電池的發(fā)展，圍繞動力電池提出管理方案，避免電池在使用中出現(xiàn)安全方面的問題，以保障新能源汽車在未來獲得長足的發(fā)展。