原创 五分钟让你了解电动汽车自燃预防的逻辑

传统燃油车和电动汽车的本质区别是动力源。

传统燃油车依靠燃油与空气混合燃烧产生的动能作为动力源。汽油发动机的理论燃烧温度为1200℃，在发动机内部运行中就会保持在一个极高的温度，原理可见于图1。此外，排气系统的排气歧管、三元催化器等位置也是热源，可见于图2。有了热源，如果再来点易燃物，那就会出现燃烧这种复杂的氧化还原反应。

所以呢，传统燃油车预防自燃的主要逻辑是：避免热源与易燃物的接触，减少悲剧发生。

从产品设计角度上将，发动机有一套冷却系统，排气系统也有相应的隔热措施（参考三元催化转化器结构示意图），通常情况下车主不用担心。

很简单吧，好了，再说说电动汽车。

电动汽车是使用电池包的电能做为动力源，电机再将电能转化为机械能驱动车辆行驶。可以看到，电动汽车的正常行驶过程，是不会产生明火的。

近期的新闻呢，多数是因为电池短路起火导致。为什么电池好端端的，会短路起火呢？

下面，我们将从三个角度来阐述一下，预防电动汽车自燃的逻辑。

既然我们是一个汽车品牌的机构号，那么工程这部分会说的多一些，请大家耐心看。

排除外部因素，如碰撞、浸水、明火烧灼等原因，单从从电池包内部分析可能原因主要有：

电气系统出现短路、电芯质量问题（例如毛刺刺穿隔膜导致短路）、电芯过充、电芯过放。

下面我们从电池包结构设计和电池管理系统两方面来看看，在研发阶段应该如何预防自燃的风险。

首先，是电芯化学材料体系的选择，通常来说，磷酸铁锂和钛酸锂安全系数相对来说比较高，三元、锰酸锂、钴酸锂体系次之，动力电池圆柱电芯的主流是磷酸铁锂或钛酸锂电芯。

从结构组成来看，对电芯保护设计作用的几个关键部件是：

保护阀（安全阀），因为锂离子电池的正常充放电是不产生气体的，若出现气体，则是内部物质发生了分解或存在一些不应该存在的物质（如水）与电池内部材料发生了反应，一旦出现这种情况，电池将会完全失效。

所以，保护阀（安全阀）存在的意义便是，当电池内部压力增大时，直接将安全阀结构破坏掉，正极极耳与上盖之间的连接断开，电池断路，内部气体泄出，电池失效。

PTC元件，主要为了防止内部温度过高引发物质分解，引发安全性问题。

隔膜，耐高温的隔膜可以提高隔膜收缩的温度，从而提高触发电芯热失控的温度。

模组一词，来源于英文“module”，也叫模块，组件等。其实就是把一堆电芯安全的组合在一起搜构成的模块。

模组的安全设计通常是基于阻断热传递来考虑的。

比如，在电芯中间添加隔热垫。采样线方面若采用FPCB或PCB设计的采样电路会在电路间添加熔断器，电芯与汇流片会直接用铝丝来连接做熔断器使用。

对于整包Pack来说，模组装配的时候，其上下表面都会粘附一层绝缘板（一般采用云母片）。同时，电气上的安全普遍采用主回路熔断设计。

此外，国家标准对于电池安全有严格的要求，可参考如下图7所示。

其中，GB/T31485-2015主要考核动力电池单体和模组的安全指标，围绕化学能的防护，给出了一系列滥用情况以及极端情况下的安全要求和检验规范。

GB/T31467侧重于电池包或电池系统级的检验规范。

GB/T31467.3-2015主要针对安全要求和测试方法做了明确的规定，再结合GB/T31485-2015，构成了从电池单体、模组、到动力电池包和动力电池系统的完整的化学能防护规范。

举个例子：

《GB_T 31467.3-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统　第3部分：安全性要求与测试方法》要求的测试项目如图8。

当然啦，对自己比较有要求的企业（不要脸的提一下自己），一般都会有更严格的企业标准来检测产品的安全性。

需要BMS（电池管理系统）来保驾护航，主要包括：

第一，防止过充过放；

第二，实时监控高压系统的绝缘状态；

第三，实时监控电芯温度、电压等状态。

当然极个别BMS失效情况下，会通过其他ECU来参与安全保护，比如通过VCU（整车控制器）来控制紧急断电。

以上，是在电池包的开发设计过程中，应当遵守的一些法规或者设计要求。车辆在研发过程中所做的许多测试工作，说到底都是为了是产品能正常的运转，预防各种意外或灾害的发生。

除了以上常见的“按照法规和要求来设计”的普通思路，从工程师的角度，还有很多其他的方法来预防灾害的发生。

最基本的，例如，增加电池包的热管理功能，做好DFMEA设计，加大可靠性路试，整车试验/系统试验/零部件试验等等一系列的研发流程，来保证灾害的发生。

看到这里，可以说是企业在车辆研发过程中该做的，该测试的，都做了。

因为在工业领域，永远存在这样一个定理。

只要最终是量产的产品，那产品合格率永远都不可能是100%（哪怕是99.9999%，也总是会出现那么一两个不合格品），总是有个别存在潜在风险的车辆还是会流到市场上。

这也就是很多人买车的时候会遇到的怪现象：

别人买这车就是这好那好，我买了就是不停的修…（不过不用过分担心这种问题，如果确实你买到了那一台概率0.0001%以下可能发生故障的汽车，放心，对自己有要求的企业会给你100%的态度来解决这个“不合格品”）

所以，这0.0001%以下不合格的概率，是没有办法预防的。只能努力去降低这个不合格的概率。比如说，选更好的供应商，做更充分的测试等手段，都可以有效的降低这个不合格率。

如果车辆都流出去了，在大街上跑着了，那怎么办预防呢？

是时候出绝招了--车联网数据监控。都快5G时代了，怎么能少了车联网功能呢。

第三次工业革命之后，人类进入信息时代，直到今天移动互联网的蓬勃发展，使得车联网在汽车行业也发挥着越来越重要的作用。

车辆通过车载终端，与企业平台进行数据传输交互，原理如图9。通过这个技术，企业平台就可以监控到每辆车的电池系统的状态和参数。

通过实时监控电池系统的状态和参数，如果出现重大安全相关的故障时，企业的售后部门便主动地做出紧急的故障响应，安排足够的人手参与紧急任务，第一要务是保证车主的安全，再对车辆进行故障修复。

同时，可通过电池的历史数据，做预诊断算法，预测电池是否存在风险，对于风险车辆呢，及时告知车主到店检修，未雨绸缪。

而且，5G时代的到来，可以使真正的“实时监控”成为可能。因为目前来看，要做到“实时监控”，还存在一定的延时。

那么，有了车联网实时监控功能，车辆就能高枕无忧躲避安全风险了吗？

NO，不可能的，依然会存在一定的风险。最简单的例子，车辆在高压下电，锁车以后，车上控制器休眠的状态下，车联网功能会有一定程度的丧失，此时的监控能力就会下降。发生风险的时候，可以预防的可能性就会降低。

那么，有没有好的方法，让车辆长时间在线受控预防风险呢？当然有，不过，要增加的成本就会更高了。甚至反而增加了风险。

举辆个例子：

在车辆锁车后，可以采取延时断开高压的策略，来延长车辆控制器的在线时间进行对车辆状态进行监控。但是同样存在的风险是，电池仍然处于活跃状态，相对断电状态更加活跃，在无人看管的情况下，反而增加了风险。

或者，可以采用成本很高的太阳能薄膜供电，延长BMS和车联网的监控时间，但是，一来成本高昂，消费者是不是愿意买单，二来研发周期过长，投入的成本和产出很难平衡。再退一步讲，阴暗的地下车库咋整？（捂脸）

所以，其实真的很少有那种一点风险都没有的方案，只是在研发过程中，需要更好的去平衡和取舍，达到最安全又最好用的一个平衡点而已。

尽可能的与时俱进，采用更加先进的管理办法和监控方法，也是预防电动汽车自燃的有效手段。

之前说过汽油车的动力系统发热厉害，所以，秋名山上的老司机，开车离车前，都会检查油箱情况；而且不会把车停在落叶干草多的地方旁边；是不是瞬间懂了？

那么电动的车主平时用车的时候，需要注意哪些东西呢？除了定时的维修保养、不放一些易燃物在车上、停放在安全停车区域等。

针对电池的使用有如下建议：

1. 认真学习有关新能源汽车的相关知识和认真阅读厂家的使用手册，包括可以OTA时的软件更新说明，准确清晰的了解您的爱车到底有哪些功能，因为我们的电动车和很多传统汽车真的不一样哦……请大家，尽量避免出现以下情况：很多用户一直到把车开报废，都没有用过车辆的某些功能。或者，车辆出现某种自己不理解的表现或功能时，存在疑惑（不好好学习新功能，会被其他车主嘲笑的）。我们希望我们的客户也和我们的汽车，一起成长！
   
2. 车辆长时间不用的情况下，不要把车辆长时间插在充电桩上。避免人员不在的情况下，让车辆有非预期的充电或者放电现象。（例如小鹏G3，有充电复充的功能：充电枪连接的情况下，在自然耗电或者空调耗电到达一定程度，会自动启动充电，给电池补电）
   
3. 车辆长时间不用的情况下，应当保持电池的SOC在50%-70%左右，并不需要将电池充满。满电的电池，活性更强，内部的电荷自由运动也更丰富。其实自放电也相对更快。（就像轮胎一样，气打的越足，存放在那里，漏气越快……再举个例子，一杯热水，一杯凉水，一起放进冰箱冷冻，先冻上的是那杯热水，因为啥？大家可以自己做实验去……
   
4. 如果可以，尽量使用慢充，可以延长电池的使用寿命。
5. 最后，车内常备螺丝刀，安全锤，灭火器等安全或逃生设备，紧急情况下，自救非常重要！

说一千道一万，厂家无论是做研发，生产，售后，最终体现出来的是交到客户手上的产品。请相信，厂家和客户，都希望产品能够可靠稳定的运行下去。

从研发的良心角度来说，研发制造的东西，必须要做到谨慎又谨慎，仔细再仔细，因为汽车这个产品，是涉及到生命安全的，敬畏之心很重要。