電動汽車安全，目前主要是關(guān)注動力電池的安全，而動力電池的安全，主要關(guān)注動力的電池熱管理。筆者關(guān)心的問題：

1.熱管理要消耗能量，動力電池要分一部分能量，對續(xù)航里程有多大影響？

2.熱管理是一個控制系統(tǒng)，如果控制對象，不接受管理，如何辦？

3.熱管理能保證動力的安全嗎？

一、動力電池國內(nèi)起火的基本特征

根據(jù)歐陽明高院士的報告，動力電池國內(nèi)起火的基本特征：

(1)發(fā)生事故的主要是前幾年裝的車;

(2)圓柱形電池為主，這是其中一個比較主要的類型；

(3)三元電池超過一半的比例；

(4)發(fā)生事故大不分充電階段。

a)圓柱電池單體b)圓柱電池模組c)圓柱電池汽車

按照日本管理大師石川馨先生的魚骨圖(Fishboneanalysismethod)法分析，可以歸納出這樣一個基本結(jié)論：前幾年裝的車圓柱形三元電池在充電環(huán)節(jié)，發(fā)生事故概率比較大。在這個結(jié)論的基礎(chǔ)上，再分析：

(1)前幾年裝的電池發(fā)生事故概率比較大，言下之意，目前和今后生產(chǎn)的電池安全性已經(jīng)好多了。第二個意思，中國動力的質(zhì)量在一年一年的提升；

(2)車圓柱形電池發(fā)生事故概率比較大，言下之意，其他類型的電池，如方形、軟包等發(fā)生事故概率比較小；

(3)三元電池發(fā)生事故概率比較大，言下之意，其他電池，比如磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池等發(fā)生事故概率比較小；

(4)充電環(huán)節(jié)，發(fā)生事故概率比較大，言下之意，其他環(huán)節(jié)，比如行車環(huán)節(jié)、非充電環(huán)節(jié)發(fā)生事故概率小。

經(jīng)過以上收斂，動力電池起火的主要對象、環(huán)節(jié)已經(jīng)找到，拿出可靠的措施，主要問題解決到位。

二、主要安全性問題解決措施

(1)提高產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量把控。主要措施，提高動力電池單體、電池PACK生產(chǎn)線自動化水平；

(2)提高方形、軟包電池裝車規(guī)模；

(3)在安全性要求比較苛刻的車型，多用磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池；

(4)在充電環(huán)節(jié)，原則上以慢充為主，嚴格把控快充的前布置條件和門檻。

目前純電動公交車安全性已經(jīng)得到明顯改善。主要措施，使用磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池，嚴格把控快充的前布置條件和門檻。公交車每天運營里程在200公里以內(nèi)，加上磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池比能量還在穩(wěn)步提升。

基本結(jié)論是，我國純電動公交車的安全性和里程指標得到滿足。

三、只有用三元電池，才能提高續(xù)航里程，安全性如何保證？

三元電池單體比能量已經(jīng)實現(xiàn)304Wh/kg，系統(tǒng)比能量可以實現(xiàn)260Wh/kg。目前國內(nèi)三元電池基本不采用圓形包裝。汽車要用三元電池是基本趨勢，保證安全是基本要求，乘用車、輕型車市場要求電動汽車能快充。但安全如何保證？

(1)鋰離子電池熱失控的基本原因

(a)電池，如果放電到一定深度之后不會熱失控。這個結(jié)論，許多人不知道。言下之意，動力電池不能過充，不顧電池狀態(tài)，追求快充，是十分危險的。動力電池處于比較深度放電狀態(tài)，是大概率事件。于是結(jié)論是，合格的汽車動力電池，總是安全的

(b)熱失控一般都是在滿電狀態(tài)，所以在充電的時候容易引起火。這個結(jié)論太重要了。言下之意，充完電，接下來開車，動力電池的電量是會下降的，其安全性是越來高。

基本結(jié)論，動力電池熱失控與電池比能量電池高低，沒有必然的因果關(guān)系。

四、動力電池為什么熱失控呢？

電池溫度到達一定時候電池就會有連鎖的負反應(yīng)，放熱的反應(yīng)，所以溫度快速上升，最高的速度可以達到每秒鐘溫升接近1000度，所以它的速度是非常快的。

接近溫升1000度，為什么就失控了？動力電池有四種基本材料，一是正極材料；二是負極材料；三是隔膜材料；四是電解液。

(a)正極材料是什么，其功能、性質(zhì)

正極使用的金屬的氧化物，如鈷酸鋰或者是錳酸鋰，磷酸鐵鋰等。正極材料涂覆在鋁箔上。

(b)負極材料是什么，其功能、性質(zhì)

負極主要是用的石墨，是碳的一種。負極材料涂覆在銅箔上。

(c)隔膜材料是什么，其功能、性質(zhì)

隔膜材料主要是聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜，如聚酯膜（PET）、纖維素膜、聚酰亞胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨綸或芳綸膜等等。通俗地理解是塑料薄膜。耐溫在160度以下。

(d)電解液是什么，其功能、性質(zhì)

電解液添加劑是一些天然或人工合成的有機或無機化合物，一般不參加電解過程的電極反應(yīng)，但可以改替電解質(zhì)體系的電化學性能，影響離子的放電條件，使電解過程處于更佳的狀態(tài)。

一句話，動力電池材料里面有天然或人工合成的有機，如塑料薄膜、電解液添加劑，耐溫不高。也就是說，當動力電池溫度搞過200度，里面材料薄膜、電解液添加劑自己會燃燒的，一旦擴散，速度相當快，動力要么不起火，一旦起火，非常猛。

圖7電池有四種基本材料

五、動力電池起火，熱源哪里來？如何控制？

動力電池是電動汽車動力源。動力電池是電源系統(tǒng)。基本可以歸納出動力電池起火，熱源是電源系統(tǒng)內(nèi)部或者外不負載短路，電能的急劇釋放，表示形式的發(fā)熱，溫度升高，導致可燃物起火。一旦起火，表明熱失控。

(a)負載短路控制。目前負載短路控制技術(shù)基本成熟。基本措施是對負載進行分級（分路）控制，集中管理，在電動汽車上主要由高壓開關(guān)盒，在電源正極、負極設(shè)有開關(guān)控制。

(b)動力電池內(nèi)部短路（這個里說的電池包內(nèi)部）。說得更具體一點，單體電池內(nèi)部的短路控制。電池內(nèi)部為什么會短路呢？

(i)電池正負極之間是塑料薄膜。鋰離子通過這個薄膜來往搖曳于正負極之間，可以理解，這個塑料薄膜對正負極而已是絕緣的，而對鋰離子而已是有空的。

(ii)如果這個洞遠遠大于鋰離子的要求，塑料薄膜絕緣就起不到絕緣的作用了。正負極就會短路，一有短路，就發(fā)熱；熱擴散了，溫度就高了，塑料薄膜會燃燒；塑料薄膜一旦燃燒，正負極短路越嚴重。其后果不堪設(shè)想。

六、如果控制電池單體內(nèi)短路呢？

(1)快速充電是有條件的。鋰離子電池在高溫下長期存儲性能會嚴重衰減，長期存放的電池，再次使用時也不應(yīng)直接采用。

(2)在條件允許的情況下，應(yīng)減少快充的使用，盡可能選擇小倍率充電。

(3)熱失控發(fā)生起火時，電池單體上的安全保護裝置應(yīng)啟動。

(4)鋰離子電池最佳使用溫度范圍在0-45℃之間。這是熱管理系統(tǒng)的任務(wù)。尤其是鋰離子電池應(yīng)控制充電方式（包括充電溫度、充電倍率和充電電壓），以保證安全。

(5)電池單體制造商在提供單體電池產(chǎn)品時，應(yīng)提供溫度-倍率-充電電壓關(guān)系圖，整車廠要根據(jù)電池單體規(guī)格書設(shè)計系統(tǒng)充電策略。

(6)電池和模組的包裝應(yīng)防水、防潮，避免擠壓和損傷。

(7)在運輸過程或者庫存中，要避免日曬、雨淋和受潮。

七、熱管理應(yīng)該是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分

動力電池必須要求配備電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)的基本職能確保動力系統(tǒng)安全、可靠、正常運行，動力電池基本功能有監(jiān)視有關(guān)溫度、電壓、電流的動態(tài)變化，有對動力電池一致性維護的任務(wù)，過去的系統(tǒng)，沒有動力電池熱管理功能，以后要有熱管理功能。熱管理應(yīng)該是電池管理的重要組成部分。要進行整合，要成為一個系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)對動力電池維護，也要提供管理功能。

八、動力電池熱管理對安全極其重要

動力電池熱管理工作不僅是技術(shù)層面的，同時也是用戶層面的工作。動力電池熱管理是電動汽車安全管理的最重要的一部分。

目前的困難是用戶層面，如何進行熱管理，還沒有理論支持，也沒有技術(shù)指導，比如如何對動力電源系統(tǒng)進行日常維護。同時要注意，不能認為電動汽車安全就是一個動力熱管理。