新能源汽車動力電池安全管理技術的挑戰與發展趨勢

　王禹甸

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

關鍵詞：新能源汽車；動力電池；安全管理技術；發展趨勢

0 前言

新時期，國家提出資源可持續發展戰略，新能源汽車與我國戰略發展規劃相符，無疑成為汽車行業較有發展潛力的產品，備受人們關注。不少汽車企業參與到新能源汽車產品的研發活動中，在此期間我國新能源汽車領域呈現出一片繁榮的景象，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展潛力且技術需求較大，在新能源發展中應根據駕駛者需求和國家要求，給出汽車應用的技術。新能源汽車應用后的數據顯示，其仍然存在一定不足，例如電池電量不足、行駛安全不穩定等，這些均會影響新能源汽車的發展［1］。新能源汽車因具有節能環保的特點，無疑成為契合國家節能環保戰略的重要產品，是汽車行業應關注的重要發展方向。汽車行業根據自身發展需求，關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定的標準，應該著重關注電池的管理。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間，不會因溫度因素導致電池提前報廢［2］。

2 新能源汽車動力電池安全管理遇到的挑戰

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。部分汽車企業在研發過程中，對所用的汽車電池沒有給出相對可靠的測試標準，導致電池性能的評估存在較多不確定性。新能源汽車行業在發展，雖然也給出了動力電池的標準，但是標準相對固定，沒有從發展角度進行調整，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。

2. 2 老化速度過快

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

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。

此時如果車輛進水，容易引發短路的問題。在汽車電路的焊接部位，焊接點出現裂縫問題的概率較大，線路容易出現高熱的情況，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 充電環節不確定因素過多

新能源汽車動力電池在充電方面的數據通信內容并不統一，可能由于在充電中通信規定不統一，從而出現較大的安全隱患。電池廠商在電池制造中，沒有給出與充電相關的數據通信內容，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下進行充電的動作，可能會出現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 汽車企業角度

汽車企業需要圍繞電池功能進行多元宣傳，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。在信息技術的使用中，將新能源汽車產品動力電池的各項數據，以圖表或其他直觀形式展現出來。在此期間，消費者對新能源汽車動力電池的了解變多［4］。企業基于新能源汽車安全使用需求，還會向消費者進行知識宣導，使其形成保養汽車、定期進行故障排查的思維［5］。

3. 2 政府角度

政府主管部門在審查汽車企業時，發現部分汽車企業沒有將產品的安全性作為關注重點，所研發的汽車產品的安全性得不到保證。隨著安全評價工作的開展，汽車企業未建立相對健全的安全指標體系，導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，可能出現不好的評價，導致消費者對新能源汽車的好感度降低。在新能源汽車發展的過程中，政府主管部門必須進行干預，應須進行干預，應該加大對新能源汽車產品的監管力度，還需要轉變追責方式，建立健全的政策法規體系，加強對人員的監管強度，改變汽車企業的錯誤認知，使其將關注點集中在提升汽車安全性能方面。對于生產出不安全汽車產品的企業，需要在事后進行追責，對于未按照要求進行生產的企業予以經濟處罰［6］。

4 新能源汽車動力電池安全發展趨勢

4. 1 主動預測風險

在新能源汽車動力電池管理中，主要以被動的防護方式進行保護動作，但相應方式有較大局限性。動力電池被動安全設計，一般在內部壓力過大的情況下會引發電池過熱，此時會做出保護動作，避免因高溫出現較大的故障損失。但是動力電池被動安全設計在問題出現后作出動作，不能有效做好電池事故的規避工作，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，結合電池發生故障前可能出現的特征給予系統分析［7］。研究熱失控后延緩擴散控制、動力電池系統熱失控防護控制、系統熱失控預警控制，通過對相關方面的研究，給出較為可靠的預防方法，可以提前根據電池故障的相應信息進行管理，避免在故障出現時因防護動作不及時或處理不到位，出現電池損壞的問題。在開發動力電池系統時，將安全作為關注內容。動力電池系統是否具有極高的安全性，將成為設計人員方案編制較為關注的內容。動力電池的安全性取決于電池管理系統，基于主動風險預測需求，給出較為可靠的電池系統設計計劃，通過科學協調，保證電池管理系統、電池箱、電池單體處于相對穩定的狀態［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，均可能出現熱失控的情況。熱失控主要為多物理場、多學科的組合關系，同時還會受到外部環境因素的擾動，在相關刺激下鋰離子動力電池系統可能出現熱失控的問題［9］。在鋰電池系統使用中，有必要確定熱失控觸發方式和環境條件，應該基于電磁連接方式、電池加載狀態、電池熱管理形式等因素，評估電池未來熱失控的擴展過程。在電池安全設計時，對于電池安置區域排氣孔的設置，有必要根據熱氣快速釋放的需求，進行熱失控風險的預測，給出熱失控預警機制，將其作為電池管理系統的重要內容，進行鋰離子動力電池使用期間的監測手段，收集鋰離子動力電池使用數據，確定其熱擴散過程。對于汽車產品，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，必須根據現行的規定進行控制。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，兩者的質量有較大差別。鉛酸電池的質量大，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構的設計。與鉛酸電池不同，鋰電池的質量較小，對新能源汽車的設計影響較小，設計人員在結構設置中不需要考量過多的因素，可以提高汽車結構的可調性。鋰電池的購置成本不高，新能源汽車不會因電池配置，在車價設置中承擔過大的壓力。鋰電池作為清潔型能源，與國家提倡的節能環保理念不謀而合，勢必會得到國家的支持。國家相關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在電池購置時的首選［10］。

4. 3 打造優質品牌

我國參與到新能源汽車發展戰略的企業不少，關于新能源汽車的研究，從車輛結構設計、功能控制一直到電池選擇等，均獲得一定的成果，然而成果和預期目標存在一定差距，所以企業沒有在市場中打造出優質的品牌。新能源汽車電池相關企業也是如此，在較長一段時間中，企業致力于動力電池功能的優化，但是因技術方面的限制，所推出的電池產品亮點不足。在我國電池市場發展中，對于可應用到新能源汽車中的鉛酸電池、鋰電池，相關企業必須在生產活動中，明確工作要求，根據國家給出的戰略計劃，著力于產品在某些功能的研發，以求推出優質的產品。鋰電池因具有性價比高、便于回收處理等優點，未來一定會有較大的發展空間。鋰電池制造企業需要著力于優質產品的創建，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。鋰電池企業在未來著力于優質品牌建設，需要多關注新能源汽車行業的發展，明確鋰電池產品研發的方向，還需要在組建研發團隊的同時，建立業務能力過硬的宣傳隊伍，為自身品牌建設奠定基礎。

5 結語

綜上所述，新能源汽車成為汽車行業較為重要的發展方向，電池對于新能源汽車而言屬于重要的內容，被較多人注意到，與之相關研究活動也在持續推進中。希望在未來可以生產出優質的電池，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航能力，不會為大眾日常出行帶來不便。汽車行業人員必須關注新能源汽車動力電池的發展，圍繞動力電池提出管理方案，避免電池在使用中出現安全方面的問題，以保障新能源汽車在未來獲得長足的發展。