新能源汽車安全可靠性提升的“牛鼻子” --- 再議新能源汽車彎道超車的核心技術

以電池、電機、與電控為代表的“三電”系統的技術提升是實現新能源汽車產業與技術彎道超車的必由之路。而“三電”系統的安全可靠性提升是相關技術提升的基石與核心，是提升新能源汽車整車安全可靠性的“牛鼻子”。

車輛自燃是新能源汽車最大的安全風險之一，尤其是電池系統的自燃，一直是懸在新能源汽車產業發展頭上的“達摩克利斯之劍”。在新能源汽車的三電系統中，電池與電控是與車輛自燃直接相關的兩大重點。電池是發生自燃的高風險子系統，而電控是有效防控電池發生自燃的“大腦”，結合遍布車身的各類線束構成的“神經網絡”，可以實現將新能源汽車的自燃風險顯著降低。

為了提升新能源汽車的續航里程和能效水平，就需要進一步提升電池系統的能量密度，而更高的能量密度對于電芯的材料與加工工藝提出更高的要求。即使材料或加工工藝的微小缺陷也會導致電池系統發生自燃的風險大大增加，這就要求電控系統能夠及時判斷并采取有效措施加以干預，防止發生熱失控引發自燃。一方面，對于電芯的材料需要嚴格要求，包括正負極材料的選用；另一方面，對于制造工藝的控制，例如采用超薄銅箔后如何確保負極材料均勻的涂覆。在保證充放電過程中電流的穩定的同時，減少電芯內短路的發生，提高電芯的安全性。此外，除了電芯本體的技術增強安全可靠性外，也可以通過電池管理系統（BMS）來有效應對局部發生的電芯過熱，通過切斷相關電芯之間的連接并強化冷卻，在單個電芯發生過熱的早期階段將其隔離，避免引發“火燒連營”式的連鎖熱失控，造成整個電池系統的自燃。

通過某些創新材料的使用也可以幫助提升安全性，例如最近受到較多關注的PET復合銅箔，在PET膜中添加阻燃劑。當電池熱失控時候，復合銅箔表面銅層破裂，PET膜中的阻燃劑能夠釋放出來，起到阻燃效果，進一步提高安全性。但是復合銅箔兩側的銅箔厚度只有1微米，其過流能力有限。在2C和4C的高倍率充放電時，復合銅箔的性能落后于純銅銅箔，并不適合純電動車高倍率充放電的應用場景。因此，提升材料質量與制造工藝，并采用更先進可靠的控制系統才能提供全面的安全可靠性能提升。

另一個較少受到關注，但可能引發新能源汽車自燃的領域是高壓線束與連接器之間發生的高壓電弧。為了給電驅系統提供更強大的驅動能量，通過電池向電機傳輸能量的高壓線束系統需要承載400-800伏特電壓。而在電池的充電端，由工信部在2023年9月提出、全國汽車標準化技術委員會歸口的GB/T 20234.1-2023《電動汽車傳導充電用連接裝置 第1部分：通用要求》和GB/T 20234.3-2023《電動汽車傳導充電用連接裝置 第3部分：直流充電接口》兩項推薦性國家標

準中，將最大充電電流從250安培提高至800安培、充電功率提升至800千瓦。在如此高的電壓與電流環境下，如果高壓線束與連接器之間采用不同材料，經過一段時間使用之后有可能會發生電化學腐蝕，導致接觸面之間的導電性能下降，進而可能引發高壓電弧。現階段新能源汽車上采用的絕大部分接插件都使用銅材，因此在選擇與接插件連接的高壓線束材料中如果使用非銅材料，需要經過非常嚴格全面的測試，包括長期的耐久性測試，循環沖擊測試、鹽霧環境測試、潮濕環境測試等，同時對于線束材料與接插件材料的匹配，裝配工藝是否可靠，檢測環節的質量保證等來滿足安全可靠性要求。而從更審慎的角度出發，在接插件與高壓線束中采用相同的高純度銅材料可能是更加安全可靠的方案。

綜上所述，新能源汽車的安全可靠性與傳統汽車相比，不僅要考慮傳統車輛工程中的物理與機械性能、主動與被動安全、系統控制邏輯等傳統的安全可靠性領域；還需要重點關注“三電”系統中的電池與電控，分布于車身各處的高低壓線束等新的領域，從其材料的選擇、不同材料之間的化學與電化學反應等新的領域加以關注，才能牽住新能源汽車安全可靠性的“牛鼻子”，通過新能源汽車技術的彎道超車，實現中國汽車工業從大變強的跨域式發展。