新能源汽车如何规避风险

‘壹’ 新能源汽车可以在家里充电吗

实际上，电动汽车在家就可以充电，而且在家充电的方法非常简单。但电动车充电时有很多值得人们需要关注的事项。

一、严格按照随车说明书要求进行充电，不要使用“飞线”充电

1、很多车主住所附近没有公用充电桩，也没条件安装充电桩，只好使用随车充电器用家里220V的插口进行充电，所以部分车主使用“飞线”充电的方法（用插线板，将插座延长到车身附近，将充电器插到插线板进行充电）。太平洋汽车网小编提醒，“飞线”充电非常危险！普通插线板在充电过程中容易发热，极易导致火灾、触电等事故的发生。

2、太平洋汽车网小编建议，使用家用220V的插口充电时，应当使用16A三相插座（空调、冰箱等插座）连接充电器，严禁不同品牌之间混用充电器，必须使用随车配送。如果迫不得已需要使用延长线，建议咨询厂家、4S店，在专业人士的指导下购买能够承受大电流的延长线。

二、充电时严禁打开前机舱盖

电动车一般充电时间较长，有些电动车车主在充电时感觉无聊，想找点事干，于是打开前机舱盖检查车内电路，顺便擦拭下机舱内部表面浮尘，添加玻璃水等。御车神匠提醒，虽然汽车电动机有着严格的漏电保护，但是机舱里都是高压电线，万一漏电，后果不堪设想。同时，公用充电桩内部也是高压电线，为了你和他人安全，请爱护公用充电桩，不要做损坏充电桩的事情。

三、充电启动后，应当等候一会

很多车主在充电桩启动后，就一走了之了。建议充电桩显示启动后，应该等候一会，查看充电状态，确认充电电压和电流稳定后再离开（因为部分充电桩和车辆不匹配，可能在启动后会停止供电）。在等候过程中，可以检查车辆外观和内饰，确保车灯、车辆电源关闭，避免蓄电池亏电（充电的是动力电池，车内用电器一般由蓄电池供电，蓄电池亏电的话，车辆可能无法启动）。

太平洋汽车网小编温馨提醒：新能源车辆每次充放电使用时应检查充电口使用状态，规避风险

1、车辆熄火（退电至OFF挡），整车解锁，打开充电口舱盖及充电口盖。

2、目视检查充电口塑料绝缘壳体外观有无热熔变形或脱落，严重热熔变形且影响正常使用的需要及时更换。

3、充电口端子内部如有灰尘或其他异物，无法排出且影响正常使用的需更换处理。

4、目视检查充电口端子簧片及底部有无变黄，微黄可以继续使用，若为暗黄则需更换处理（此条不适用于镀金端子充电口）。

5、目视检查充电口端子簧片及底部有无变黑，变黑的需要更换处理。

‘贰’ 电动车充电时坐车内，突发断电司机深夜被困，新能源车为何屡屡出现问题

电动车充电的时候，坐在车内突然发现断电，司机深夜被困，类似于这些新能源汽车的问题，时常干扰着车主。而且，针对新能源汽车，之所以会出现类似的状况，也是因为当前这种新能源汽车确实存在技术壁垒，而且无法充电过程中做到全程电源续航稳定供给，也会导致一些因为电源问题导致电源故障问题。所以对我们来说，新能源汽车的问题如何解决，新能源汽车又该如何发展，也要从以下几个方面出发来看待问题。

三，新能源汽车行业也是需要不断的发展的，相信不久，新能源汽车也能够弥补自身的不足。

其实目前来说，新能源汽车在经过不断的更迭，也会逐步弥补自身的短点，而对新能源汽车固有的一些短板，目前来说仍需要进一步的技术升级来解决这些短板。针对断电的问题，目前来说有些新能源汽车品牌已经提供了相对完善的电源供给方案，这样的话也能够很大程度的避免类似的现象发生，相信不久的将来通过技术更新，新能源汽车也会成为最优的选择。

‘叁’ 想要保证新能源汽车的安全，应该怎么保证呢

从这五个方面来看，设计出非常好的电动汽车，少量试生产，目前看来，这幅画的浅色部分是我们国内企业能力比较强的。黑暗部分需要大量生产时，要如何保持产品的一致性，确保产品的所有核心参数都在非常严格合理的区间内。蓝色部分的质量工具是目前我们认为国内企业能力弱的方面。其次，产品安全设计，中间V型是中国典型的传统V型设计过程，蓝色是电动汽车领域现有V型设计过程的重叠，通过包括BMS、MCU、VCU在内的功能安全目标设置和系统安全概念、硬件和软件实现，软件，我们想强调的是，功能安全在电动汽车的安全中起着非常重要的控制作用这可以有效地减少硬件和软件使用过程中可能出现的许多风险。

看看我们的电动汽车，新能源汽车事业的价值链。从设计到最终销售过程，最重要的是在前面的研发阶段。刚才另一位嘉宾也提到了第三方扮演什么角色。我们应该说，我们可以和制造商在这个阶段进行很多沟通。我们可以咨询。我们都可以讨论并且我们可以逐一考虑所有需要考虑的部分。(大卫亚设，Northern Exposure(美国电视)，市长/市场认证体系给了我们电动汽车体系的门槛，提供了护送作用。最后，在这个运营过程中，企业职员将提供相应的认证工作，让我们在整个价值链中安全地开始，实际上在工作中包括安全意识，我们认为只有这样做，我们的电动汽车的核心问题才能得到解决。

‘肆’ 如何解决新能源汽车的关键风险和问题

当前国内新能源车辆普遍率太低，技术没有没有攻克，所以成本也一直不能降低。但是随着技术的不断进步，以及国家的补贴政策，新能源汽车将会有越来越大的发展空间。首先，能源危机以及环境的恶化要求我们必须寻求新的能源，这使得新能源汽车的发展迫在眉睫。同时传统的能源还会对环境造成污染，其中汽车尾气污染已经越来越受到人们的重视。其中汽车尾气污染已经越来越受到人们的重视。其次，国家的政策支持为新能源汽车的发展提供了有力的保证。（威尔芙节能机油www.ukwef.cn）09年2月，财政部、科技部、发改委、工信部等四部委召开“节能与新能源汽车示范推广试点会议”。由于一些城市积极申请参与，参与“十城千辆”计划的城市名单目前已经增至13个，北京、上海等城市入选。长度10米以上的城市公交客车是当时补贴的重点，其中混合动力客车每辆最高补贴42万元，纯电动和燃料电池客车每辆分别补贴50万元和60万元。财政部对混合动力汽车的补贴按照节油率分为五档补贴标准，最高每辆车补贴5万元;纯电动汽车每辆叮补贴6万元;燃料电池汽车每辆补贴25万元。在多种因素的作用下，新能源汽车将会有广阔的市场前景。
(1)技术路线风险
就目前的情况来看，在新能源技术路线上一直没有定论。有人提出来说超级电容、乙醇、玉米等替代能源，包括德国大众更多的是信赖传统发动机，针对传统发动机做了很多技术改进，认为不需要新能源汽车。在近期是混合动力，中期是纯电动，长期来讲是燃料电池，这是汽车方面的专业人士的共识。但是从纯电动汽车里，究竟用什么，比如锂电池等材料的技术还不是很成熟。究竟用什么材料符合汽车技术要求和市场需求，目前还只是在讨论过程中。我们国家的基础研究还是比较落后，整个技术路线应该说还没有定型，总体来说还是处在探索的过程当中。因此在技术路线上存在着许多不确定的因素。
(2)关键零部件发展不能满足规模化生产的要求
第一，关键技术仍然没有突破，不能适应规模化发展的要求。虽然我国新能源汽车在研发等方面不断有新的突破，小规模的示范运行也取得了成功，但整体上仍处于发展初期，即使在目前最成熟的混合动力汽车技术领域，在关键零部件的可靠性方面，仍不及国际领先零部件企业的水平，难以满足规模化生产的要求，如果新能源汽车进行批量生产，一些关键零部件仍需从国外进口。第二，没有形成集团作战。新能源汽车不仅仪把发动机换成电池，绝大部分汽车里的东西都是用电的，对很多部件要进行改造。汽车是集成系统，电池、电机、电控、电池管理系统等一系列的东西是需要集团作战。
汽车风险现实情况分析
新能源汽车对能源安全、环境保护以及人民的生活水平都有极大的帮助，它发展的好坏不仅仅影响到生产企业，而且影响到整个社会的发展，所以它有很强的外部性。新能源汽车发展好了，受益者不只是汽车厂商，而是整个社会，厂商发展不好，受损的也不只是厂商自己，而会涉及全社会的每个成员。由于新能源汽车保险是一种准公共产品，所以完全由市场提供必然导致供给不足或者效率低下，因此相关活动必须由政府主导，承担主要责任。特别是在新能源汽车发展初期，政府必须通过法律手段、行政措施、财政政策、税收杠杆等来搭建保险体系，为新能源汽车的长期发展打开一个良好的局面。
在这个现实社会中，新能源汽车存在着诸多的风险所以这成为发展新能源汽车的巨大障碍，靠单个的企业很难抵御其所面临的风险。许多厂商已经意识到发展新能源汽车所面临的技术风险和管理风险，他们迫切需要一种方式来规避风险。而保险的基本职能是经济补偿，是承保人通过保险业务的开办来筹集保险资金，用以在发生保险事故造成被保险客户保险利益损失时，根据保险合同，按所保标的的实际损失数额给予补偿。汽车厂商可以通过投保来分散风险，把自己的风险控制在一定的范围之内，这对于新能源汽车的健康发展有着极大的帮助，对汽车厂商也有着巨大的吸引力。但因新能源汽车是新型产品，具有节省能源和保护环境的功能，政府和厂商都比较积极，但对需求方来说相对比较小心，因为他们对新产品的认识程度需要有一个过程。这种现象是由于新产品的技术信息不对称所造成的。双方都希望市场上有一些新的保险产品，这些产品能够适应新能源汽车发展的特殊要求，它能够转嫁客户应用新能源汽车的技术风险和经营管理风险，从而架起一座供应方与需求方能够顺利进行商业运作的桥梁。

‘伍’ “科普”新能源车动力电池安全风险与应对方法

1、新能源车电安全引人担忧

近年来伴随新能源车市场的火爆， 社会 上已发生多起新能源车起火事故，电池安全渐渐成为了新能源电动 汽车 最重要的议题之一，也是各方关注的焦点。新能源 汽车 国家大数据联盟在2019年08月发布的《新能源 汽车 国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示：2019年5月起3个月之内共发现79起安全事故，涉及96台车，情况很严重。已查明着火原因主要是电池自燃、车辆碰撞、车辆浸水、车辆不合理使用问题，它们导致了锂离子热失控。事故车辆中磷酸铁锂电池占比7%左右、三元锂离电池占比86%左右，剩余车辆电池不明。

图1 电动 汽车 起火相关案例

基于此，针对电动 汽车 的法规升级越加频繁，要求也越来越高。国标GB30381-2020《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》加入了电池热失控预警要求，要求车辆在热失控导致乘员舱发生危险前5min发出提示信息提示人员安全撤离，对热失控的检测以及蔓延抑制提出了紧迫而具体的要求。C-NCAP在2021年也引入了柱碰测试法规，国外机构Tesla、三洋、三星等在2014年前就电池热失控领域开展了大量研究，Tesla已申请60多份相关专利；国内机构如CATL、清华大学近几年均成立专门的技术团队研究电池安全特性；以清华大学为例，其热失控方面部分研究成果已用于宝马、戴姆勒、三星、长安、CATL等合作项目。

图2 电动 汽车 中涉及电池安全的相关标准

由于法规的升级和树立 汽车 品牌形象需要，目前国内越来越多的主机厂生产的新能源电动车也开始考虑了绝缘安全防护，如基本绝缘、外壳防护、漏电监测、手动断开等安全防护措施；除此之外，在新能源 汽车 安全开发过程中，GB 以及NCAP 工况只是基本的考核要求，为实现真正的新能源 汽车 的安全性，减小消费者对新能源车不安全的误区，我们需考虑更多的实际交通道路事故中所出现的碰撞工况，在所有测试工况下避免高压电防护失效导致的高压伤害。

图3 新能源车型电安全开发考核工况

2、动力电池简介

从系统的角度来说，电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。对于我们比较熟悉的化学电池，则是按正负极材料进行分类，有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等车辆比较常用的动力电池。铅酸电池技术成熟、价格便宜，但其污染严重，比能量低，一般应用于大型不间断供电电源以及电动自行车；镍氢电池安全性高、耐过充过放性能好，但其比能量低、低温性能差、自放电率高，一般应用于混合电动 汽车 以及电动工具；锂离子电池相比以上2种电池具有比能量高、循环寿命长、充电功率范围宽、倍率放电性能好、污染小等优良特性，现今被电动 汽车 广泛采用，也是现今国网力推的一种电动 汽车 充电电池类型。

图4 电池分类

市场上常见的锂离子电池基本分为4类，其中磷酸铁锂电池的热稳定性最好，锰酸锂电池次优，三元锂LiNiCoMnO2电池略差，而钴酸锂电池最差。磷酸铁锂电池循环寿命长、毒副作用小、成本低廉、充放电倍率大、高温稳定性好，但一致性不好，能量密度低。锰酸锂电池成本低，毒害性较低，但热稳定性差，循环寿命短，应用较少。三元锂（LiMn2O4）电池能量密度高，但大功率充放电后温度升高，高温时释放氧气，热稳定性较差，寿命较短。钴酸锂电池热稳定性最差，它的正极在高温时容易分解，加速热失控，但能量密度高，续航更出色，特斯拉 汽车 采用了这种电池。

图5 主流锂离子电池性能比较

这些种类的锂离子电池最大的区别就是正极材料的不同, 实际上正极材料是影响锂离子电池性能和成本的关键因素，目前国内新能源 汽车 动力电池应用最多的是磷酸铁锂电池和三元锂电池。

图6 磷酸铁锂刀片电池

图7 三元锂硬壳电池

图8 一般动力电池包结构形式

3、电池存在的安全风险

各种电池起火的共性原因是电池热失控，隐患总体可以分为三大类，一类是环境高温，引起电池正负极的剧烈反应，反应会向可燃的电解液中释放大量的能量，并析出氧气，导致电池膨胀、过热甚至失火；一类则是外部的物理性破坏，导致电池隔膜贯穿，正负极直接接触使得电池内短路，短时间内释放大量电能（可转换成热能），导致电池热失控；最后一类则是电池过充、过放导致的内部结构损坏，从而引发电池的热失控。

热失控(Thermal runaway)是指由于锂离子液态电池在外部高温、内部短路，电池包进水或者电池在大电流充放电各种外部和内部诱因的作用下，导致电池内部的正、负极自身发热，或者直接短路，触发“热引发”，热量无法扩散，温度逐步上升，电池中负极表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、电解液、正负极等在高温下发生一系列热失控反应(热分解) 。直到某一温度点，温度和内部压力急剧增加，电池的能量在瞬间转换成热能，形成单个电池燃烧或爆炸。引起单个电池热失控的因素很多、很复杂，但电流过大或温度过高导致的热失控占多数，下面重点介绍这种热失控的机理。

以锂离子电池为例，温度达到90 时，负极表面SEI膜开始分解。温度再次升高后，正负极之间的隔膜（PP或PE）遇高温收缩分解，正、负极直接接触，短路引起大量的热量和火花，导致温度进一步升高。热失控时，230 250 的高温导致电解液几乎完全蒸发、分解了。它含有大量易燃、易爆的有机溶剂，逐步受到热失控的影响，最终分解发生燃烧，是热失控的重要原因。电解液在燃烧同时，产生一氧化碳等有毒气体，也是重大的安全隐患。电解液如果泄漏，在外部空气中形成比重较大的蒸汽，容易在较低位置大范围扩散，这种扩散范围极易遇火源引起安全事故。清华大学的研究显示：正极中含镍越多则热稳定性越差，碳素材料的负极在寿命的前期较稳定，但是寿命衰减后变差。这从侧面说明三元锂电池的高镍比例，虽然容量更大，但会导致更大的热失控风险。

图9 热失控随温度的变化过程

4、应对电池可能存在的电池安全风险

应对电池可能存在的电池安全风险，可以从四个层级、七个维度来考虑电池的安全，四个层级指电芯、模组、电池包、整车，七个维度包括可靠连接、高压防护、机械挤压、过充、布置形式、短路和热失控，在每个维度跟层级都有对应的防护措施，全方位有效的保护电池安全。

新能源 汽车 发生冒烟起火的场景一般为车辆静置时充放电和车辆行驶中发生碰撞，下面我们基于锂离子动力电池在机械挤压这个维度来讲解下目前开展的一般研究方法，探究整车碰撞中电池包的受力形态与损伤（失效、起火、爆炸）机理。

本研究从卷芯到单体到模组再到电池包共4个层级，每个层级的研究又分为试验和仿真两个方面，通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应，以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响，全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理；借助对试验结果的认知，开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型，并以卷芯模型为基础，逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型，以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证，为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。

图10 研究总体框架

1）卷芯层级研究

卷芯是组成单体进而构成模组的基础，也是电池包里面最基本的电化学单元，了解卷芯的力学性能，及其力学失效和电化学失效之间的联系，有助于深入认识电池包在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理。锂离子电池的正极材料通常以铝质集流体为基底，涂布钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）和磷酸铁锂（LiFePO4）等锂离子活性物质。负极材料通常以铜质集流体为基底，涂布石墨或硅层。而隔膜则常为由聚乙烯或聚丙烯等材料制成的多孔薄膜。通过对卷芯中的正极复合体、铝箔、隔膜、负极复合体、铜箔等进行拉伸、压缩、穿孔试验，得到相应材料的材料卡片，为卷芯的精细化建模搭好基础。

图11 卷芯组分研究流程图 研究总体框架

2）单体层级研究

电池单体是向下集成卷芯、向上构成模组的结构，每一个单体都是一个可以独立工作的电化学集合体。目前车用锂离子动力电池单体，通常采用卷绕或叠片式卷芯（交替布置的正负电极和电极间的隔膜）和液态电解质，用金属外壳封装成圆柱形（a）或方形硬壳电池（b），或用镀金属塑料膜封装为软包电池（c）单体层级研究。

图12 (a) 圆柱形硬壳电池单体 (b) 方形硬壳电池单体

(c) 软包电池单体

为了全面了解电池单体在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理，研究同样对单体进行了不同加载方向和不同加载速度的挤压试验。

图13 （a）Z向圆柱挤压 (b) Y向圆柱挤压 (c) X向圆柱挤压

(d) Z向球头挤压 (e) Z向锥面挤压

通过实验，可以得到对应的力-位移-电压曲线，结合对样件电镜扫描结果，来研究响应规律和失效机理，和建立了单体的有限元模型。

图14 某工况下单体力-位移-电压曲线

对于电池单体，我们通过多种方向和多种不同的加载速度的组合试验对其力电响应进行了测试，可以发现，单体也有着明显的各向异性和应变率效应。其次，单体的短路行为也具有明显的各向异性，相比于Y向和X向，Z向是单体最容易发生短路失效的挤压方向。借助对试验结果的认知，开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为且兼顾仿真精度和计算效率的单体模型。

图15 单体有限元模型

3）模组层级研究

模组是将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合，并作为电源使用的组合体。其研究方法与单体基本一致，但由于其结构比单体更加复杂多元，研究中需要考虑多种失效形式，包括单体之间的粘胶，壳体撕裂，端板断裂的现象。

图16 模组测试系统

图17 模组试验形式及样件变形情况

通过研究发现，相比单体内短路（卷芯断裂）压降失效而言，模组试验中更多的是由于结构失稳或外部侵入而发生的外短路；由于蓝膜、胶层和铝合金在冲击下韧性明显下降，更易发生失效破坏，而这些失效形式是导致模组发生外短路的关键因素，进而使得模组压降对应的力和位移的响应在准静态和存在较大差异。

图18 某工况下单体力-位移-电压曲线

通过模组多工况试验标定，建立模组有限元模型。

图19 模组有限元模型

4）电池包层级研究

通过对锂离子从卷芯到单体到模组的研究，对电池本身具备充分的了解，包括电池在冲击下的变形和失效规律，内部损伤发生的历程和机理，在发生严重损伤前所能承受的载荷、变形、能量等的最大限度，以及损伤发生过程中机电热的相互耦合和作用关系等。基于仿真模型，便可以开展多工况下电池包层级的研究与对标工作。

图20 电池包系统多工况研究

在新能源 汽车 安全开发过程中，电池包作为更加复杂的系统，不同的试验工况下，会有多种不同的失效形式，其产生的原因和所造成的危害也不尽相同。

图21 常见的动力电池失效形式

5、结语

锂离子电池凭借其能量密度大、循环寿命长、充电效率高等优点，被广泛应用于纯电动或混合动力 汽车 的储能系统。然而，锂离子电池在能量密度迅速增长的同时，对于整车的安全性设计又提出了新的挑战。特别是在经受复杂且严峻的碰撞工况时，为最大程度地发挥电池系统防护结构的作用，最大限度地在碰撞防护和轻量化设计之间寻求平衡，必须首先深入研究锂离子电池的机械性质和碰撞安全性，不但能够对新能源车辆设计和制造提出指导性的建议，也有利于新能源车辆的后期维护和事故处理等工作的进行。

为解决电池单体在机械加载下的力学响应与损伤行为预测问题，开发预测电池包力学响应和失效行为的工具，最终服务于电动 汽车 碰撞安全设计，第一阶段针对典型的车用动力电池开展了从卷芯到单体再到模组共三个层次，逐步深入的研究。每个层次的研究又分为试验和仿真两个方面，通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应，以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响，全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理；借助对试验结果的认知，开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型，并以卷芯模型为基础，逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型，以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证，为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。