“電池安全和新能源汽車安全，不僅僅是行業(yè)痛點(diǎn)，甚至可以說(shuō)是死穴。”

在一月初舉辦的2020電動(dòng)汽車百人會(huì)上，天津力神電池股份有限公司常務(wù)執(zhí)行副總裁王念舉這樣說(shuō)道，在題為“動(dòng)力鋰電池安全技術(shù)研究與市場(chǎng)化”的主題演講中，他具體闡釋了力神關(guān)于動(dòng)力鋰電池安全技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。

天津力神電池股份有限公司常務(wù)執(zhí)行副總裁王念舉

汽車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化發(fā)展已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)，在這種變革中，安全、續(xù)航、充電便捷、全天候使用都是目前電動(dòng)化過(guò)程中面對(duì)的挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)，都具體落地到了關(guān)于電池技術(shù)的在安全、能量密度、充電速度、寬溫范圍上的要求。

王念舉的判斷是，目前電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)比作2007年手機(jī)電池，2007年蘋(píng)果公布了第一款智能手機(jī)，作為蘋(píng)果的手機(jī)電池的供應(yīng)商，力神有非常深刻的理解認(rèn)識(shí)。

“當(dāng)時(shí)正常的手機(jī)電池，3美金就算很高了，但是蘋(píng)果的電池要8美金、9美金。當(dāng)然目前成本是降下來(lái)了。”價(jià)格高的很大一個(gè)原因是，蘋(píng)果在電池管理系統(tǒng)上做了好多工作。

而關(guān)于動(dòng)力鋰電池電芯來(lái)講，目前則相當(dāng)于2012年左右的手機(jī)電池的電芯。彼時(shí)，行業(yè)在拼命想提高續(xù)航，拼命在提高能量密度，把隔膜降得非常薄，甚至從9往7降，再往5降。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，動(dòng)力鋰電池用了10年的時(shí)間，相當(dāng)于手機(jī)電池走過(guò)了30年的時(shí)間，王念舉的判斷是，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，動(dòng)力鋰電池能量密度會(huì)有一定提升，但將很快達(dá)到技術(shù)上的天花板。

然而，從消費(fèi)者角度來(lái)講，追求能量密度，追求續(xù)航里程還是不變的要求，提高能量密度是行業(yè)的宿命，也是這個(gè)行業(yè)之所以難的一個(gè)重要原因。

與此同時(shí)，考慮到降成本的壓力，目前不少公司把電池單體做得非常大，甚至三元材料做到200Ah左右，假如一旦失控，電池包會(huì)燒車。安全問(wèn)題假如處理不好，會(huì)給新能源行業(yè)帶來(lái)災(zāi)難性后果。

事實(shí)上，隨著近年來(lái)三元電池裝機(jī)量新增，目前的乘用車裝機(jī)量三元電池的比例已經(jīng)達(dá)到80%以上，而隨著能量密度提升，安全問(wèn)題爆發(fā)頻率也在攀升，2019年各種媒體的報(bào)告已經(jīng)有90多起，動(dòng)力鋰電池的安全形勢(shì)非常嚴(yán)峻。

從目前電動(dòng)汽車熱失控的發(fā)生場(chǎng)景來(lái)看，靜置、充電、行使過(guò)程中這三類大概占30%左右，剩下的10%是在碰撞、進(jìn)水造成的。因此，如何保障動(dòng)力電動(dòng)汽車在全生命周期不同場(chǎng)景下的安全性研究，是行業(yè)面對(duì)的首要問(wèn)題。

從力神的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，王念舉介紹，2018年到目前，力神總共配套乘用車是11萬(wàn)套，其中，高鎳體系圓柱型21700配套3萬(wàn)多套，到目前為止是零失效。方型三元電池裝機(jī)輛38550輛，到目前為止也沒(méi)有熱失控發(fā)生。

這背后，與力神在安全防護(hù)領(lǐng)域的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入密不可分。

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)講，力神有六大關(guān)鍵技術(shù)，包括BMS控制技術(shù)、熱管理技術(shù)、仿真分析以及測(cè)試驗(yàn)證的技術(shù)、輕量化技術(shù)、快充技術(shù)、以及熱安全技術(shù)。

影響熱安全的重要是四點(diǎn)，機(jī)電熱化，“機(jī)”是機(jī)械設(shè)計(jì)，“電”是電子電氣的安全設(shè)計(jì)，“熱”是分布不均勻，剛開(kāi)始一致性還行，隨著電池內(nèi)部的不均勻，越來(lái)越加大，到最后跟化學(xué)都是直接相關(guān)的。

包括底盤(pán)撞擊，車撞擊完了，可能沒(méi)有什么事情，消費(fèi)者還可以開(kāi)，但是過(guò)一天，或者半天之后著了，在撞擊過(guò)程中已經(jīng)擠到隔膜，造成了一些損害，但是當(dāng)時(shí)看不到，因此影響電池重要的是機(jī)電熱化這四部分。

因此，在做系統(tǒng)研究的時(shí)候，要針對(duì)機(jī)電熱化多維度、多層次的熱安全解決方法。

從動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)熱安全技術(shù)上講，撞擊，電氣（比如高壓、低壓、快充）都可能轉(zhuǎn)化到化學(xué)反應(yīng)，造成電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)。因此，電池?zé)岚踩夹g(shù)是非常非常關(guān)鍵的，重要集中在電芯。

可以做的是這個(gè)過(guò)程中通過(guò)多元參量耦合探測(cè)技術(shù)，SOH，SOE，SOF，包括內(nèi)阻的變化，去探測(cè)它。提前10分鐘、20分鐘，可以給整車有非常明確的反饋信號(hào)，這樣就可以防止，而一旦熱失控，只能主動(dòng)或者被動(dòng)的去進(jìn)行消防，去進(jìn)行撲滅。

從電子電氣系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)來(lái)講，力神基于ISO26262的標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選BMS，優(yōu)選ASIL-C/D安全芯片，硬件層面上采用適度的冗余設(shè)計(jì)，建立故障容錯(cuò)機(jī)制，在軟件層面，采用AUTOSAR軟件架構(gòu)，根據(jù)安全需求分解，制定全方位的安全診斷機(jī)制，采用多極故障報(bào)警處理恢復(fù)機(jī)制。

按照力神的技術(shù)路線規(guī)劃，從電子電氣系統(tǒng)安全的特性來(lái)講，2020年力神將側(cè)重于電芯安全以及高壓安全故障診斷，BMS系統(tǒng)功能安全ASIL-C/D（乘用車選C級(jí)），SOC/SOP全生命周期寬溫度范圍估算精度提升（原先是10%、后來(lái)是5%、今年要達(dá)到3%）。

2021年是側(cè)重于電芯安全及高壓安全故障管理及預(yù)測(cè)，智能能量管理、維護(hù)保養(yǎng)、預(yù)約管理，車聯(lián)網(wǎng)智能駕駛應(yīng)用，電池壽命周期耐久性管理。

到2023年側(cè)重BMS及整車控制器的高度集成管理，BMS系統(tǒng)信息安全，云平臺(tái)大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)修正，新型電池智能管理。

從動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)安全性能的市場(chǎng)化推廣應(yīng)用來(lái)講，王念舉建議，要從新能源車，整車需求側(cè)，動(dòng)力鋰電池供應(yīng)側(cè)分別進(jìn)行，形成基于整車一體化的面向設(shè)計(jì)安全，制造安全，應(yīng)用安全，維護(hù)安全，以及回收利用，或者說(shuō)報(bào)廢安全的完整安全性的設(shè)計(jì)鏈。

與此同時(shí)，安全改善是一個(gè)持續(xù)過(guò)程，從正向安全設(shè)計(jì)的同時(shí)，反向分析也非常關(guān)鍵，特別是不同使用程度的電池，推移電池安全性的差異，從材料分析，從結(jié)構(gòu)與電路的分析進(jìn)行持續(xù)改善。