起火事件频发如何保证电动汽车电池系统安全？

编者按：

2018年，我国新能源汽车产销量分别完成了127万辆和125.6万辆，然而，在产销量快速增长的同时，新能源汽车安全事故却成为了行业发展道路上的“拦路虎”。数据显示，从2016年1月到2018年12月，我国新能源汽车起火事故共发生了59起。那么，究竟该如何保证电动汽车的安全？从日前发布的《电动汽车安全指南》中，或许可以找到一些答案。本报特摘编部分内容，以飨读者！

基于市场上出现的电动汽车泡水、碰撞、底盘划伤后的起火事件，电动汽车安全主要决定于电池系统。而电池系统安全从系统设计（机械安全、热安全、电气安全）、安全测试、生产制造三阶段来保证。

从设计抓起

电池系统应具备足够的机械强度，保证在整车正常使用的生命周期内不会因振动、机械冲击等工况引发安全风险。针对于整车碰撞衍生出电池系统碰撞、挤压工况，需要结合整车设计及电池系统安装位置有针对性的进行结构设计，以保证电池系统的机械安全。

应分析碰撞过程中电池箱体及其内部结构（电池模组、高低压线束）产生的最大变形情况，并结合电池模组允许的最大变形量来判断碰撞过程中的安全风险;应具有吸能效果的结构设计，设计时应考虑相应材料的塑性要求;应具有合理的内部加强筋设计，提高整体结构强度;考虑电连接件的可靠性，避免碰撞过程中发生短路风险;提高热管理系统结构强度，增加防护设计，避免碰撞过程中冷却液泄露风险。

电池系统设计满足相应的刚度、强度要求，如外围采用防撞梁结构;合理的电池系统内部安全距离设计;合理的热管理系统布置，建议液冷系统水管布置避开易碰撞侧;进行合理的电气系统布置，电池系统内的高低压线束的走线路径应尽量与电池系统的非变形区域结构相连接，同时应加强绝缘防护及线束固定。

采用合理的底部装甲或防护板设计;箱体接插件端防护较薄弱，且易受沙石冲击，建议增加防护板遮挡。

通过热管理系统对电池系统进行加热、散热、均衡、保温;电池系统内部要有防止热扩散的结构设计;关键部件的阻燃设计;来确保电池系统的热安全。

根据锂离子电池结构及工作原理可知，无论在高温或是低温，都有引发电池热失控的风险，而电池热管理系统的设计目标就是结合 BMS 控制策略和调整功能，控制电芯工作在舒适温度范围内、并降低电芯之间的温差实现性能均衡，从而保证系统热安全并延长系统寿命。要实现以上目标，需从冷却、加热、保温三个方面进行设计，同时还需保证整个系统的气密安全，不允许发生冷却液泄露。

此外，电池间的电连接也会影响热失控扩散。为延缓热失控扩散，延长乘员逃生时间，电池系统的零部件应尽量选用阻燃等级较高或者不燃烧的材料，这样即使在热失控的极端环境下，这些零部件至少不会进一步加剧反应。

电气绝缘方面，电池系统的绝缘设计应满足 GB/T18384 或企業要求;通过绝缘材料来提供触电防护的，则电气系统的带电部分应当全部用绝缘体覆盖;绝缘材料应能承受电动汽车及其系统的温度等级和最大工作电压;绝缘体应有足够的耐电压能力，进行耐电压试验不应发生绝缘击穿或电弧现象。

测试需要“火眼金睛”

电池系统级验证主要是验证电池系统完整的性能和功能，可考虑以下几个方面：

按照 GB 31467.3-2015 要求，通过振动、机械冲击、跌落、翻转、模拟碰撞、挤压、温度冲击、温热循环、海水浸泡、外部火烧、盐雾、高海拔、过温保护、短路保护、过充电保护、过放电保护测试。

建议进行带载振动试验，充分发掘连接异常及温升异常，评估安全可靠性（振动时充放电）。建议进行动态 IP 模拟测试（振动、冲击整车涉水等）。建议采用同一测试样品在环境温度、环境湿度、振动状态下同步进行多因素应力综合评估，评估完成后对该测试样品再进行 IP 防护等级评估，应能够满足 IP 防护等级的要求。

生产过程“防微杜渐”

电池系统生产过程中的安全防护要求，包括严格按照工艺流程装配，装配过程中避免出现压线等现象，防止操作中短路。生产及转运过程中应对单体、模组、系统及关键部件（熔断器、接触器等）进行必要的防护，避免因磕碰、跌落等造成安全隐患。生产及转运过程中裸露的 BMS 或采集板应进行有效的静电防护。

电池系统宜具备手动维修开关或 Fuse。生产及转运过程中，电池系统上的维修开关应当拔掉插头并盖上防护盖，确保切断电池系统对外的高压输出，电池系统上的高压连接器应装有防护盖，确保操作人员安全。

对模组、壳体的连接硬点进行必要的防护，避免因部件变形造成紧固点失效。对柔性或易变形部件（如密封垫、发泡硅胶）等进行工装防护，避免因部件变形造成失效。电池系统内部应对带电部件及连接点进行有效的防护，满足 GB 4208 中规定的 IPXXB 防护等级要求，防止在生产或维护过程中因人员误触导致的安全隐患。