电池安全这个问题应该是当下所有关注新能源车辆的人都要着重考虑的问题，电池系统的安全，并不仅仅归于单一的功能安全。电池安全关联着众多问题，单一的软件方面的限制远远不足以解决问题，它需要一套复杂的闭环系统去处理。只有真正亲身经历过开发项目，亲自触发过绝缘，亲手引发过热失控，才能体会到安全控制的不易。
作为新能源行业从业者，我时刻关注着市场的动向，就在不久前极氪品牌正式发布，并带来了该品牌下的新车极氪001，根据公开资料，这一份电池安全解决方案值得深度学习和探讨。
图1.极氪001发布照
首先，我们要了解电池，了解电池安全的评判标准
新能源汽车的电池，是一个复杂系统。可以分3个层面简单理解：
电芯：正极材料、负极材料、电解液，构成了电芯。
电池包：电芯组合形成模组，模组(或电芯)组合起来成了电池包，俗称Pack。
控制系统：BMS与读取电压、电流、温度的传感器，加上各个执行器控制开关，能实现自我信息处理并与整车端沟通的环路，这就叫控制系统。
接下来要说的电池安全系统也要从上述三个方面去展开。
图2.吉利PMA-1电池系统结构示意图
电芯的安全性在一方面与其采用的化学材料体系相关，目前来看，磷酸铁锂的安全系数相对三元体系来说比较高，当然也不是绝对，就比如目前主流的安全系数高的三元电芯是CATL的“5系”电芯。
另一方面就是电芯的结构设计。此处我们使用圆柱电芯来举例说明(如下图所示)，从结构组成来看，对电芯起保护作用主要是安全阀，正常来说锂离子电池的充放电是不产生气体的，但是如果内部物质发生了分解或特殊情况导致一些不应该存在的物质(如水)与电池内部材料发生了反应就可能会放出气体，一旦出现这种情况，电池将会失控并使电池内部压力增大。所以，安全阀的工作方式便是，直接将安全阀阀体破坏掉，正极极耳与上盖之间的连接断开，电池断路，使得内部气体安全泄出。
图3.圆柱型电芯结构设计示意图
模组的安全设计通常是基于阻断热传递来考虑的，一般模组中电芯与电芯之间存在一定的间隙，留出空间保证电芯日常使用中因温度和寿命产生的膨胀要求，同时也保证电芯出现失控时的膨胀要求。此前提到极氪发布了全新的电池平台，在介绍模组设计时声称他们在电芯间设计了隔热性能气凝胶垫片，这是我首次听说在模组间隙中做的突破，值得各位业内人士去深入了解和探讨。
图4.极氪001模组结构设计示意图
整包的安全设计通常是考虑电池与环境的关系，包括加热、挤压、针刺、浸水、振动等等。
这些就主要由国家/国际标准来保证。
国家标准：如GB/T31485-2015，GB/T31467.3-2015，GB/T31498-2015等。
国际标准：国外相关的标准包括ISO12405-2014，IEC62133-2015,UL2580-2010，SAEJ1929-2011，JIS-C8715-2-2012等。
图5.国标电池安全参考
当然，大部分业内企业都会有更严格的企业标准来检测产品的安全性，包括但不限于欧洲标准和美国标准。
这里着重说一说最容易引起关注的热失控和热扩散问题，整个电池系统内除了电池就是线束，都是可燃物，一旦发生就会导致车身自燃。那首先要保证电池不漏电，也不会被外来电弧所干扰，那就要做箱体的绝缘，有用绝缘材料覆盖的，例如极氪的上下箱体双云母片覆盖解决方案；有用等电平螺钉接地保证的，例如现代起亚的8等电位螺钉的解决方案。其次要保证箱体不起火不爆炸，那就要做箱体的泄压阀，还有极氪带来的碰撞断开高压的新防护措施。
图5.碰撞安全切断高压装置
电池管理系统(BMS)功能包括：
本职功能：输出与接收VCU提供的根据用户反馈的能量指令，保持电池系统内部自身稳定运行。
监控功能：监控是否存在过充过放；监控高压系统的绝缘状态；监控电芯温度、电压等状态。
图6.某bms监控报警内容示意图
此外，还有国家监控平台强制要求对于每一台新能源车辆行驶信息包括但不仅限于行驶里程、电池电压、电芯温度等进行监控，提早发现异常数据并及时告知车主。各个主机厂也会建立自己的监控平台与国家平台对接，基于这个平台，极氪新提出的云BMS管理系统在此基础上额外增加了BMS和安全策略优化的功能相信能给用户带来更好的安全体验。
图7.极氪001发布会内容图
如何去保障电池安全是各家主机厂竭尽全力去思考的问题，当然也不是这一篇文章可以说完的，这篇文章也仅仅是聊聊看到极氪发布的电池安全技术给自己带来的一些思考与感悟。出自一名工程师的私心，我希望看到极氪001这样优秀的产品诞生，去积极推动整个行业的发展，让电动车更加贴近消费者的需求。
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