新能源汽车动力电池安全管理技术的挑战与发展趋势

　王禹甸

动力电池作为新能源汽车的功能物质，直接关系到新能源汽车的运行稳定性和行驶里程。针对新能源汽车中可能引发安全类问题的动力电池不稳定因素，对新能源汽车动力电池进行定位，梳理动力电池安全管理在当下遭遇的挑战，给出动力电池安全管理措施，并预测动力电池在未来的发展趋势。

关键词：新能源汽车；动力电池；安全管理技术；发展趋势

0 前言

新时期，国家提出资源可持续发展战略，新能源汽车与我国战略发展规划相符，无疑成为汽车行业较有发展潜力的产品，备受人们关注。不少汽车企业参与到新能源汽车产品的研发活动中，在此期间我国新能源汽车领域呈现出一片繁荣的景象，但同时也存在一定的问题。动力电池在新能源汽车中一直占据核心位置，但由于动力电池在使用过程中存在缺陷，所以需要围绕新能源汽车在使用中的安全性进行探究，做好汽车在动力电池方面的管理工作，提高新能源汽车的整体价值。

1 新能源汽车动力电池安全管理作用分析

新能源汽车具备较大发展潜力且技术需求较大，在新能源发展中应根据驾驶者需求和国家要求，给出汽车应用的技术。新能源汽车应用后的数据显示，其仍然存在一定不足，例如电池电量不足、行驶安全不稳定等，这些均会影响新能源汽车的发展［1］。新能源汽车因具有节能环保的特点，无疑成为契合国家节能环保战略的重要产品，是汽车行业应关注的重要发展方向。汽车行业根据自身发展需求，关注新能源汽车研究活动的开展情况。一般情况下，基于国家对汽车提出的要求和使用者的需求，新能源汽车的动力电池必须具有寿命长、无污染、精度高、造价成本合理、安全等特点。基于新能源汽车配置动力电池设定的标准，应该着重关注电池的管理。对于新能源中的动力电池，有必要做好热管理，即在汽车行驶中电池温度需要处在合理区间，不会因温度因素导致电池提前报废［2］。

2 新能源汽车动力电池安全管理遇到的挑战

2. 1 验证模式不合理

新能源汽车电池研究成果有限，对电池的真实性能存在很多未知，不能保证新能源汽车在运行中，是否因电池故障遭遇安全问题。部分汽车企业在研发过程中，对所用的汽车电池没有给出相对可靠的测试标准，导致电池性能的评估存在较多不确定性。新能源汽车行业在发展，虽然也给出了动力电池的标准，但是标准相对固定，没有从发展角度进行调整，不能保证新能源汽车所用的电池可以较好地为新能源汽车服务。

2. 2 老化速度过快

对于新能源汽车配置的电池，如果在设计时没作者简介： 王禹甸（1993—），男，本科，助教，主要研究方向为新能源汽车技术。

综合评述汽 车 与 新 动 力第6卷有考虑周全，例如电池的防水能力较低，没有做好电池密封方面的工作，当新能源汽车投入市场后，电池长时间使用后，其外包装密封性会逐渐变差。

此时如果车辆进水，容易引发短路的问题。在汽车电路的焊接部位，焊接点出现裂缝问题的概率较大，线路容易出现高热的情况，在热扰动下对汽车运行的安全性造成不良影响［3］。此类情况的存在，均会对汽车动力电池造成影响，难以保证电池使用寿命。

2. 3 充电环节不确定因素过多

新能源汽车动力电池在充电方面的数据通信内容并不统一，可能由于在充电中通信规定不统一，从而出现较大的安全隐患。电池厂商在电池制造中，没有给出与充电相关的数据通信内容，所以对新能源汽车动力电池充电管理有很多未知。如果新能源汽车动力电池没有在安全状态下进行充电的动作，可能会出现电池鼓包或其他问题。

3 新能源汽车动力电池安全管理措施

3. 1 汽车企业角度

汽车企业需要围绕电池功能进行多元宣传，向消费者提供说明材料，其中包含对新能源动力电池功能分析的内容，同时组织宣传活动，向消费者展示新能源汽车动力电池。在信息技术的使用中，将新能源汽车产品动力电池的各项数据，以图表或其他直观形式展现出来。在此期间，消费者对新能源汽车动力电池的了解变多［4］。企业基于新能源汽车安全使用需求，还会向消费者进行知识宣导，使其形成保养汽车、定期进行故障排查的思维［5］。

3. 2 政府角度

政府主管部门在审查汽车企业时，发现部分汽车企业没有将产品的安全性作为关注重点，所研发的汽车产品的安全性得不到保证。随着安全评价工作的开展，汽车企业未建立相对健全的安全指标体系，导致新能源汽车所使用的动力电池的安全性较低。此类新能源汽车一旦投入市场，可能出现不好的评价，导致消费者对新能源汽车的好感度降低。在新能源汽车发展的过程中，政府主管部门必须进行干预，应须进行干预，应该加大对新能源汽车产品的监管力度，还需要转变追责方式，建立健全的政策法規体系，加强对人员的监管强度，改变汽车企业的错误认知，使其将关注点集中在提升汽车安全性能方面。对于生产出不安全汽车产品的企业，需要在事后进行追责，对于未按照要求进行生产的企业予以经济处罚［6］。

4 新能源汽车动力电池安全发展趋势

4. 1 主动预测风险

在新能源汽车动力电池管理中，主要以被动的防护方式进行保护动作，但相应方式有较大局限性。动力电池被动安全设计，一般在内部压力过大的情况下会引发电池过热，此时会做出保护动作，避免因高温出现较大的故障损失。但是动力电池被动安全设计在问题出现后作出动作，不能有效做好电池事故的规避工作，所以仍有一定的隐患。在电池管理中分析影响电池安全性的因素，结合电池发生故障前可能出现的特征给予系统分析［7］。研究热失控后延缓扩散控制、动力电池系统热失控防护控制、系统热失控预警控制，通过对相关方面的研究，给出较为可靠的预防方法，可以提前根据电池故障的相应信息进行管理，避免在故障出现时因防护动作不及时或处理不到位，出现电池损坏的问题。在开发动力电池系统时，将安全作为关注内容。动力电池系统是否具有极高的安全性，将成为设计人员方案编制较为关注的内容。动力电池的安全性取决于电池管理系统，基于主动风险预测需求，给出较为可靠的电池系统设计计划，通过科学协调，保证电池管理系统、电池箱、电池单体处于相对稳定的状态［8］。

不少新能源汽车会配置锂离子动力电池，此类电池具有非均一、非线性识别的特点，电池遭受外界撞击、过充电、过热、短路、挤压、穿刺等，均可能出现热失控的情况。热失控主要为多物理场、多学科的组合关系，同时还会受到外部环境因素的扰动，在相关刺激下锂离子动力电池系统可能出现热失控的问题［9］。在锂电池系统使用中，有必要确定热失控触发方式和环境条件，应该基于电磁连接方式、电池加载状态、电池热管理形式等因素，评估电池未来热失控的扩展过程。在电池安全设计时，对于电池安置区域排气孔的设置，有必要根据热气快速释放的需求，进行热失控风险的预测，给出热失控预警机制，将其作为电池管理系统的重要内容，进行锂离子动力电池使用期间的监测手段，收集锂离子动力电池使用数据，确定其热扩散过程。对于汽车产品，在锂电池使用中给出热失控的管控手段，避免因电池温度过高出现安全隐患。

4. 2 加大锂电池使用量

新能源汽车所配置的电池，必须根据现行的规定进行控制。铅酸电池、锂电池均是新能源汽车可选的电池，但是两者因材料不同，所以在相同电量的情况下，两者的质量有较大差别。铅酸电池的质量大，使用铅酸电池的新能源汽车，其自身配重变大，变相限制整车物理结构的设计。与铅酸电池不同，锂电池的质量较小，对新能源汽车的设计影响较小，设计人员在结构设置中不需要考量过多的因素，可以提高汽车结构的可调性。锂电池的购置成本不高，新能源汽车不会因电池配置，在车价设置中承担过大的压力。锂电池作为清洁型能源，与国家提倡的节能环保理念不谋而合，势必会得到国家的支持。国家相关部门鉴于锂电池具有的诸多益处，也会通过政策的方式，推广锂电池，让其成为新能源汽车企业在电池购置时的首选［10］。

4. 3 打造优质品牌

我国参与到新能源汽车发展战略的企业不少，关于新能源汽车的研究，从车辆结构设计、功能控制一直到电池选择等，均获得一定的成果，然而成果和预期目标存在一定差距，所以企业没有在市场中打造出优质的品牌。新能源汽车电池相关企业也是如此，在较长一段时间中，企业致力于动力电池功能的优化，但是因技术方面的限制，所推出的电池产品亮点不足。在我国电池市场发展中，对于可应用到新能源汽车中的铅酸电池、锂电池，相关企业必须在生产活动中，明确工作要求，根据国家给出的战略计划，着力于产品在某些功能的研发，以求推出优质的产品。锂电池因具有性价比高、便于回收处理等优点，未来一定会有较大的发展空间。锂电池制造企业需要着力于优质产品的创建，提高自身品牌的市场价值，可以成为更多新能源汽车的首选，带來良好的效应。锂电池企业在未来着力于优质品牌建设，需要多关注新能源汽车行业的发展，明确锂电池产品研发的方向，还需要在组建研发团队的同时，建立业务能力过硬的宣传队伍，为自身品牌建设奠定基础。

5 结语

综上所述，新能源汽车成为汽车行业较为重要的发展方向，电池对于新能源汽车而言属于重要的内容，被较多人注意到，与之相关研究活动也在持续推进中。希望在未来可以生产出优质的电池，解决电池在使用中容易受到扰动的问题，扩大电池的容量，让新能源汽车有更强的续航能力，不会为大众日常出行带来不便。汽车行业人员必须关注新能源汽车动力电池的发展，围绕动力电池提出管理方案，避免电池在使用中出现安全方面的问题，以保障新能源汽车在未来获得长足的发展。