1引言

越野車具有機(jī)動性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點，在民用和非民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其中，在野外勘探、搶險救災(zāi)、移動通信、林業(yè)生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)让裼妙I(lǐng)域，越野車備受青睞，這些領(lǐng)域?qū)τ谲囕v的性能有一些個性化需求^[1]。因新能源汽車能夠為用戶帶來更舒適和更豐富的駕乘體驗，越來越多的越野用戶選擇了新能源越野車型。目前，新能源越野車安全設(shè)計主要存在兩大挑戰(zhàn)：一是尚未對越野場景建立標(biāo)準(zhǔn)，車型難以根據(jù)使用場景的差異化劃分不同的越野等級；二是動力電池設(shè)計及驗證與客戶實際越野場景不完全匹配。襄陽達(dá)安汽車檢測中心有限公司（以下簡稱達(dá)安）基于軍民越野車的開發(fā)經(jīng)驗，構(gòu)建了相應(yīng)的越野分級及電池測試方法。

2 越野分級方法

從客戶使用角度及越野車全使用場景分析，達(dá)安提出了一種越野汽車測評分級方法，包括兩個單元：越野能力和安心易控。

2.1越野能力

越野能力從整車基礎(chǔ)越野素質(zhì)和不同地形下的通過性兩個維度進(jìn)行評價。其中，基礎(chǔ)素質(zhì)涵蓋整車設(shè)計的通過性參數(shù)、越野的脫困性能以及坡道安全性三個方面，并按照可測量、可對比的原則建立10項子項進(jìn)行測試評價；越野地形的通過性則將客戶實際越野可能遇到的所有地形識別出來，包括垂直臺階、水平壕溝等15項，并確定了對各地形下越野難度的唯一對比參數(shù)，如使用最大可通過的高度來確定越野車通過垂直臺階的能力、使用最大可通過的寬度來確定越野車通過水平壕溝的能力。 

2.2 安心易控

安心易控主要包含三個維度：越野安心、越野操縱和越野輔助，如圖一。越野安心是從機(jī)械設(shè)計上考慮越野過程中因磕碰等濫用場景對車輛部件造成損害的評估，主要包括底盤系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等；越野操縱則從整車的動力性、制動性以及操作便利性等方面，對越野車的性能及人機(jī)便利性進(jìn)行評價；越野輔助主要對越野車的輔助性智能化控制功能進(jìn)行評價，主要考核常規(guī)配置的陡坡緩降、上坡輔助等創(chuàng)新功能。

2.3 評級方法

針對越野能力和安心易控兩大維度的各級指標(biāo)，達(dá)安建立了完整的評價系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)測試模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、綜合評估模塊三部分。

數(shù)據(jù)測試模塊：對越野能力和安心易控兩個單元的三級指標(biāo)進(jìn)行測試，測試結(jié)果根據(jù)相關(guān)功能按照相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。

數(shù)據(jù)處理模塊：用于分析和處理數(shù)據(jù)測試模塊中各三級指標(biāo)的數(shù)據(jù)，計算各項三級指標(biāo)的得分。

綜合評估模塊：用于根據(jù)各項三級指標(biāo)的得分和權(quán)重計算得到二級指標(biāo)得分；再根據(jù)二級指標(biāo)的得分和權(quán)重計算得到一級指標(biāo)得分，最終根據(jù)一級指標(biāo)的得分和權(quán)重計算得到越野能力和安心易控兩個單元的得分。

通過各指標(biāo)計算得分，可以將車型對應(yīng)劃分為由輕到重不同程度的越野類型。

3 電池測試方法

構(gòu)建新能源汽車全生命周期電池安全，是推動行業(yè)進(jìn)步和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要素。相較傳統(tǒng)燃油車，新能源越野車的電池安全則是實現(xiàn)安心越野的基礎(chǔ)性技術(shù)保障。

3.1 動力電池法規(guī)發(fā)展歷程

過去15年內(nèi)，動力電池產(chǎn)業(yè)作為一種新質(zhì)技術(shù)實現(xiàn)了從無到有再到快速發(fā)展的過程，對應(yīng)的測試技術(shù)及法規(guī)也隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)了全體系建設(shè)。

產(chǎn)業(yè)萌芽階段，通過QC/T 743—2006《電動汽車用鋰離子蓄電池》，約束了電池單體和模塊在容量、性能、可靠性及安全測試等方面的底線要求，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供了重要的技術(shù)參考。之后，隨著GB/T 31486—2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》等包括性能、循環(huán)壽命及安全在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，動力電池測試方法也得以進(jìn)一步完善。最近10年，針對新能源汽車在售后市場出現(xiàn)的自燃問題，國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 38031—2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》替代了原來的GB/T 31485—2015《電動汽車用動力蓄電池全要求及試驗方法》和GB/T 31467.3—2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測試方法》標(biāo)準(zhǔn)，并提出熱失控測試方法及要求，進(jìn)一步完善了電池法規(guī)及測試體系，為后續(xù)新能源動力電池及汽車的安全穩(wěn)定發(fā)展提供了重要保障。 

3.2 法規(guī)后續(xù)演變方向

圖二 2015—2025(1—7月)國產(chǎn)新能源汽車滲透率

2020—2025年，新能源汽車市場進(jìn)入了高速增長期，動力電池標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)也進(jìn)入了發(fā)展期，如圖二。這一時期，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)在提升行業(yè)技術(shù)門檻、解決電動車市場痛點方面發(fā)揮了重要作用，如GB 38031—2025《電動汽車用動力蓄電池安全要求》（發(fā)下簡稱“GB 38031—2025”），在2020版的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善和補(bǔ)充了電池包熱失控和振動、底部沖擊等試驗項目，不僅更加貼近車輛實際使用中的風(fēng)險工況，也能夠更好地保證用戶安全。

除了安全之外，針對電池循環(huán)耐久壽命，GB/T《動力電池整車耐久性要求及試驗方法（征集意見階段）》要求整車在試驗道路或底盤測功機(jī)上運(yùn)行，工況采用GB/T 18352.6—2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》定義的道路循環(huán)（SRC）。它由7個運(yùn)行循環(huán)組成，每個循環(huán)的行駛里程為6公里，試驗溫度包括高溫、低溫和常規(guī)溫度，以最大程度地還原客戶真實使用場景下實車電池包的循環(huán)耐久。

3.3 越野車電池測試思考

法規(guī)測試是動力電池系統(tǒng)進(jìn)入市場的最后一道防線，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用^[2]。根據(jù)不同分級的越野車實際使用工況，為保證車輛全生命周期內(nèi)安心越野，基于國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)安形成了一套綜合性更強(qiáng)、更貼實際使用工況的電池測試方法，其中，機(jī)械振動和老化熱失控測試最為典型。 

3.3.1 機(jī)械振動

GB 38031—2025標(biāo)準(zhǔn)對電池包的測試主要分為兩種：一是針對M1類(包括駕駛員座位在內(nèi)，座位數(shù)不超過9座，專門用于載客的機(jī)動車輛)和N1類(最大設(shè)計總質(zhì)量不超過3500千克的載貨汽車，主要用于貨物運(yùn)輸，如輕型卡車、小型貨車等)車型；二是除第一類外的所有車型。每種測試方法采用同一隨機(jī)振動曲線，對安裝在振動臺上的電池包每個方向分別施加隨機(jī)和定頻振動載荷,按照一定的順序完成z 軸隨機(jī)、z 軸定頻、y 軸隨機(jī)、y 軸定頻、x軸隨機(jī)、x 軸定頻(汽車行駛方向為x 軸方向,另一垂直于行駛方向的水平方向為y軸方向)測試。因是法規(guī)，從可實施性上無法根據(jù)車型的技術(shù)特性進(jìn)行量身定制的測試。

基于此，達(dá)安構(gòu)建了多軸振動測試方案：一是對被測車輛按照越野分級識別其典型工況；二是根據(jù)電池包掛點的設(shè)計方案在實際道路上完成對實車典型工況的載荷數(shù)據(jù)采集，通過載荷數(shù)據(jù)分析構(gòu)建多軸臺架上的測試方案，主要包括隨機(jī)振動時長、頻率以及功率譜密度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。同時，參照國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)完成振動和浸水試驗，以及是否起火、爆炸、絕緣故障、泄露等檢核項目。

 3.3.2 老化熱失控測試

為探究循環(huán)老化對電池?zé)岚踩匦缘挠绊?，目前，相關(guān)學(xué)者針對不同類型的鋰離子電池已經(jīng)開展了大量研究。Zhang等^[3]研究了電池在深度老化后的安全性變化，結(jié)果表明，老化電池內(nèi)部的固體電解質(zhì)界面（SEI）膜增厚和析鋰是電池?zé)岱€(wěn)定性降低的主要原因。與新電池相比，老化電池的自產(chǎn)熱溫度更低，產(chǎn)熱速率更快。GB 38031—2025要求電芯快充循環(huán)后的安全測試，能夠?qū)﹄娦緦蛹壍睦匣療崾Э剡M(jìn)行檢核，電池包層級并沒有類似老化熱失控測試。為保證安心越野，對于極限越野級別車型，達(dá)安參考電芯老化測試方法構(gòu)建了電池包級別測試，并參照GB 38031—2025評價試驗結(jié)果。

4 結(jié)論

本文針對客戶越野場景提出了一種越野汽車分級方法，并參考GB 38031－2025標(biāo)準(zhǔn)，針對越野車型實際使用場景和工況，構(gòu)建了電池系統(tǒng)機(jī)械振動及老化熱擴(kuò)散等測試方法，以核查不同越野分級車型對應(yīng)的機(jī)械組織和電池安全，最大程度為用戶安心越野提供技術(shù)保證。文中的電池包測試以方法論為主，達(dá)安將基于此方法論適配越野車使用場景，構(gòu)建完善測試體系，以確保越野汽車電池安全。

引言

近年來，新能源汽車產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了快速增長，市場滲透率持續(xù)提升。在這一背景下，鋰離子動力電池憑借高能量密度、較長循環(huán)壽命及較高能量效率，成為新能源汽車核心動力源。然而，其安全性問題也成為制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。鋰離子電池在制造環(huán)節(jié)中可能存在不可避免的工藝缺陷，同時在過充、過放、機(jī)械沖擊及高溫等極端運(yùn)行條件下極易發(fā)生熱失控，進(jìn)而誘發(fā)熱量和氣體的快速釋放，在嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致燃燒甚至爆炸等嚴(yán)重安全事故^[1]。

通過對420余起典型電動汽車火災(zāi)案例的系統(tǒng)性分析發(fā)現(xiàn)，里程與熱管理方式對事故風(fēng)險的影響日益凸顯。進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn)，約48%的事故與電池本體失效直接相關(guān)；起火前荷電狀態(tài)（SOC）越高，失效概率亦顯著增加，其中44%的事故發(fā)生在SOC超過90%的條件下^[2]。此外，熱管理方式對風(fēng)險水平具有決定性影響：約60%的事故車輛采用自然冷卻，而采用液冷、風(fēng)冷或直冷等強(qiáng)化散熱措施的車輛，其事故發(fā)生率明顯降低。

動力電池安全問題不僅是新能源汽車技術(shù)發(fā)展的核心瓶頸之一，也直接關(guān)系到用戶信任度與產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。由此產(chǎn)生三個亟待回答的問題，即：動力電池?zé)崾Э氐膬?nèi)在物理化學(xué)機(jī)理是什么？哪些故障模式是導(dǎo)致熱失控的主要觸發(fā)因素？當(dāng)前的預(yù)警與防護(hù)體系是否足以應(yīng)對復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境中的潛在風(fēng)險？

1 電池系統(tǒng)里有哪些“會出事”的點

動力電池系統(tǒng)由電芯、管理系統(tǒng)（BMS）、傳感器和連接部件等構(gòu)成，其運(yùn)行安全性取決于上述子系統(tǒng)的協(xié)同作用。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，均可能引發(fā)失效鏈條，最終演變?yōu)闊崾Э鼗蚧馂?zāi)等嚴(yán)重事故。現(xiàn)有研究普遍將風(fēng)險因素劃分為系統(tǒng)級故障和電池本體故障兩類。

1.1 動力電池系統(tǒng)級故障

系統(tǒng)級故障主要來源于監(jiān)測、控制與連接環(huán)節(jié)的異常。BMS作為動力電池的“中樞”，負(fù)責(zé)采集電壓、電流和溫度信號并據(jù)此執(zhí)行均衡、充放電管理與熱調(diào)節(jié)，一旦其硬件或算法失效，將直接削弱系統(tǒng)的保護(hù)邊界。與此同時，連接件在服役過程中易受振動和老化影響而出現(xiàn)松動或接觸不良，其后果是等效內(nèi)阻升高和動態(tài)電壓差擴(kuò)大，進(jìn)一步導(dǎo)致局部發(fā)熱積累。這類故障往往以間接形式作用，通過削弱監(jiān)控與防護(hù)體系使電池更容易暴露于不利工況之下。

1.2 動力電池本體故障

電池本體故障直接源于電芯內(nèi)部材料與結(jié)構(gòu)的失效，是熱失控最主要觸發(fā)源。制造過程中形成的隔膜針孔、極片毛刺或涂布不均等缺陷，在循環(huán)中可能演化為內(nèi)短路；在使用階段，過充、過放、機(jī)械沖擊或高溫暴露也可能引起隔膜收縮甚至熔化，導(dǎo)致電極直接接觸并觸發(fā)劇烈副反應(yīng)。此外，老化過程中的活性物質(zhì)損耗、固體電解質(zhì)界面（SEI）膜增厚與鋰枝晶沉積，不僅會造成容量衰減，還會削弱體系的熱穩(wěn)定性。尤其在高荷電狀態(tài)下，這些隱患更易轉(zhuǎn)化為不可控的熱事件，從而在極短時間內(nèi)推動電池進(jìn)入熱失控階段。

系統(tǒng)級故障與本體故障具有不同的作用機(jī)理：前者使監(jiān)測、保護(hù)能力降低導(dǎo)致風(fēng)險暴露概率增加，后者則是直接導(dǎo)致事故發(fā)生的根本原因。因此，動力電池安全研究需要在兩個層面同時發(fā)力，既要提升監(jiān)控與防護(hù)環(huán)節(jié)的魯棒性，也要深入理解電芯內(nèi)部的失效機(jī)理，從而實現(xiàn)多層次安全保障。

2 熱失控到底是什么

動力電池?zé)崾Э氐谋举|(zhì)，是電芯內(nèi)部產(chǎn)熱與散熱之間的失衡^[3]。一旦放熱反應(yīng)的速率超過了系統(tǒng)的散熱能力，熱量便會在電池內(nèi)部不斷積累，最終突破熱穩(wěn)定邊界，引發(fā)自燃甚至爆炸。如Semenov模型所示，其提供了一個直觀的解釋框架：在該模型中，曲線代表電池放熱速率，直線則表示不同條件下的散熱能力。當(dāng)產(chǎn)熱曲線與散熱直線存在交點時，系統(tǒng)可能處于平衡態(tài)。若交點對應(yīng)的是“穩(wěn)定平衡點”，小幅溫度波動會被系統(tǒng)自動修復(fù)；而當(dāng)電池運(yùn)行在“非穩(wěn)定平衡點”附近時，輕微升溫即可導(dǎo)致產(chǎn)熱速率大于散熱速率，從而進(jìn)入正反饋，最終滑向熱失控。

鋰離子電池?zé)崾Э豐emenov原理圖

進(jìn)一步來看，Semenov圖中的臨界環(huán)境溫度（TNR）是決定電池能否保持穩(wěn)定的關(guān)鍵。當(dāng)散熱條件不足時，曲線與直線無交點，電池不再具備任何平衡狀態(tài)，必然發(fā)生熱量積聚和自燃現(xiàn)象。因此，提升散熱能力對于電池安全具有重要意義。

除了熱力學(xué)平衡的視角，電池?zé)崾Э剡€可以用“三步反應(yīng)時序”來刻畫其演變路徑。首先，SEI膜在約69℃時開始分解，釋放初始熱量；其次，負(fù)極活性材料與電解液接觸，進(jìn)一步放熱；第三，當(dāng)溫度升至約120℃時，隔膜收縮甚至熔化，導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸，觸發(fā)劇烈反應(yīng)。此后，正極材料與電解液發(fā)生強(qiáng)烈分解反應(yīng)，熱量呈指數(shù)級釋放，溫度急劇飆升，系統(tǒng)迅速坍塌至熱失控狀態(tài)。

Semenov模型和反應(yīng)時序共同揭示了動力電池?zé)崾Э氐奈锢肀举|(zhì)：這是一個由電化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動、由熱力學(xué)條件決定的臨界過程。理解其機(jī)理不僅有助于解釋事故發(fā)生的根源，更為電池結(jié)構(gòu)設(shè)計和熱管理策略的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

3 “漸變”還是“猝死”：

電池內(nèi)短路的兩種安全風(fēng)險

在電池?zé)崾Э卣T因中，內(nèi)短路（ISC）是最典型且最具破壞性的故障模式^[4]。根據(jù)接觸對的差異及其等效阻值水平，內(nèi)短路可表現(xiàn)為“漸變型”和“猝死型”兩種。

3.1 “漸變型”熱失控

“漸變型”熱失控多由正極—負(fù)極活性材料或正極—銅集流體之間的接觸引發(fā)。這類短路的等效阻值處于百歐姆或十歐姆量級，導(dǎo)致電壓緩慢下降，表面溫度幾乎無明顯升高，表現(xiàn)為一種“隱匿性”的退化過程。盡管外部觀測難以及時察覺，但長期能量不平衡的積累會顯著增加電池的潛在風(fēng)險。

3.2  “猝死型”熱失控

“猝死型”熱失控則表現(xiàn)出極強(qiáng)的突發(fā)性。在滿電狀態(tài)下，若發(fā)生鋁銅—集流體接觸，內(nèi)短路阻值僅約0.1Ω（歐姆），數(shù)十秒內(nèi)電壓便驟降至0V（伏特），電池最高溫度可達(dá)100℃，并伴隨鼓脹與冒煙現(xiàn)象；若為鋁—負(fù)極接觸，則阻值約1Ω，但反應(yīng)劇烈程度更高，可直接觸發(fā)氣體噴射和明火燃燒，溫度飆升至300℃以上，事故烈度遠(yuǎn)超漸變型。這類事故往往在觸發(fā)前毫無明顯征兆，行業(yè)普遍采用“事故前5分鐘未觸發(fā)報警閾值”作為“猝死型”熱失控的判別標(biāo)準(zhǔn)。

內(nèi)短路既可能源于制造與材料缺陷等“先天”問題，也可能由過充、機(jī)械沖擊或高溫濫用等“后天”因素觸發(fā)。在實際場景中，機(jī)械、電氣與熱三類濫用條件往往交織作用，使電芯更容易跨越安全邊界。

4 預(yù)警怎么做？五條技術(shù)路線各有長處

熱失控一旦發(fā)生，往往在數(shù)秒到數(shù)分鐘內(nèi)迅速惡化，給車輛和乘員帶來不可逆的嚴(yán)重后果。因此，如何在事故發(fā)生前捕捉到早期征兆、建立可靠的預(yù)警體系，成為動力電池安全研究的核心課題。與單純的被動防護(hù)相比，主動預(yù)警不僅能夠為用戶爭取寶貴的處置時間，也能為電池管理系統(tǒng)提供反饋，從而觸發(fā)降載、斷電或緊急冷卻等措施^[5]。

4.1  基于知識的方法

基于知識的電池預(yù)警方法主要依賴專家經(jīng)驗與邏輯推理，其典型代表是車載診斷系統(tǒng)（OBD）。它通過實時監(jiān)測電壓、電流、溫度和SOC等參數(shù)，并結(jié)合專家系統(tǒng)設(shè)定的閾值，實現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)快速判別與風(fēng)險抑制^[6]。此外，模糊邏輯方法可引入內(nèi)阻與增量容量等特征量，對過充、過放及低溫工況進(jìn)行模糊推理^[7]，較傳統(tǒng)閾值法具有更高的靈活性。但這類方法主要依賴專家知識庫，難以覆蓋復(fù)雜隨機(jī)的故障模式。

4.2  基于統(tǒng)計的方法

統(tǒng)計學(xué)方法以閾值判定和殘差分析為核心，廣泛應(yīng)用于工程實踐。通過設(shè)定電壓、電流、溫度等多維參數(shù)的閾值，或計算觀測量與模型預(yù)測值的殘差，可實現(xiàn)實時預(yù)警^[8]。其優(yōu)勢在于易于實現(xiàn)和工程可行性強(qiáng)，但問題在于閾值無法隨電池老化過程動態(tài)適配，導(dǎo)致難以及時捕獲早期隱性故障。

4.3  基于先進(jìn)傳感器的方法

先進(jìn)傳感器方法在電池內(nèi)引入光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)和電化學(xué)等智能嵌入式傳感器，全面監(jiān)測電池使用過程中的參數(shù)變化和副反應(yīng)機(jī)理，為熱失控預(yù)警提供了新的有效手段。相關(guān)研究表明，基于空芯反諧振光纖的拉曼氣體傳感裝置，能夠在60秒內(nèi)檢測到CH₂（甲烷）、C₂H₂（乙烯）、CO₂（二氧化碳）、H₂（氫氣）等多種產(chǎn)氣信號，檢測精度可低至5ppm（百萬分之五），實現(xiàn)對熱失控的敏感捕捉^[9]。同時，光纖傳感器本身具備體積小、重量輕、耐腐蝕和抗電磁干擾等優(yōu)勢，可在電池內(nèi)部原位監(jiān)測溫度、壓力和氣體組分等多維參數(shù)，對副反應(yīng)機(jī)理的解析尤為有價值。但受限于車載空間、成本以及可能引入的二次失效風(fēng)險，該方法目前更多用于實驗室研究和高端應(yīng)用場景。

4.4  基于物理模型的方法

物理建模方法通過建立等效電路、熱模型或電化學(xué)—熱耦合模型，結(jié)合狀態(tài)估計與殘差分析實現(xiàn)預(yù)警。無跡卡爾曼濾波（UKF）和遞推最小二乘法可對SOC、內(nèi)阻與核心溫度進(jìn)行實時估算^[10]，在實驗中已經(jīng)能夠在熱濫用觸發(fā)18分鐘內(nèi)識別出異常征兆。該類方法具有較強(qiáng)的機(jī)理可解釋性，但建模與參數(shù)標(biāo)定要求高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

4.5  基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法

隨著大數(shù)據(jù)與人工智能的發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動方法正快速興起。研究表明，通過對電壓、電流等運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)建模，可以有效識別早期異常。其中，動態(tài)編碼器模型^[11]對來自347輛電動汽車、約69萬段充電數(shù)據(jù)的訓(xùn)練與驗證中，故障檢測精度達(dá)88.6%，顯示出強(qiáng)大的特征提取與異常識別能力。BERTtery（面向電池系統(tǒng)的雙向Transformer架構(gòu)）模型^[12]通過引入位置嵌入和工況嵌入，并利用時序編碼器與通道編碼器兩條分支進(jìn)行表征學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了多場景、多級別的故障等級預(yù)測。這類方法尤其適合車云一體化架構(gòu)，能夠借助云端算力和大規(guī)模樣本實現(xiàn)跨車型、跨工況的預(yù)警。但其效果高度依賴于數(shù)據(jù)質(zhì)量與規(guī)模，同時在算力開銷、數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)方面仍面臨挑戰(zhàn)。

目前，動力電池?zé)崾Э仡A(yù)警方法呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢，且各有利蔽?；诖?，多路線融合應(yīng)用是未來趨勢：在車端部署統(tǒng)計與模型方法進(jìn)行快速響應(yīng)，在云端引入數(shù)據(jù)驅(qū)動與知識方法實現(xiàn)長期預(yù)測與多車協(xié)同，進(jìn)而構(gòu)建覆蓋實驗室、車端與云端的全鏈路預(yù)警體系，為動力電池安全提供更系統(tǒng)和持久的保障。

5 工程防護(hù)與系統(tǒng)設(shè)計：把運(yùn)行點“拉回安全區(qū)”

在預(yù)警手段提供“提前發(fā)現(xiàn)”的同時，工程防護(hù)則是最后的物理屏障。只有二者結(jié)合，才能真正降低熱失控演化為事故的概率。從工程角度來看，電池系統(tǒng)能否在失效初期避免進(jìn)入熱失控，關(guān)鍵在于其熱管理與結(jié)構(gòu)設(shè)計。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，約60%的起火車輛采用自然冷卻方式，而配備液冷、直冷、風(fēng)冷或車載空調(diào)輔助冷卻的電池系統(tǒng)則顯著降低了事故概率。以液冷系統(tǒng)為例，在多個實驗與實車對比中，其溫度控制能力優(yōu)于自然冷卻系統(tǒng)，在極端充放電和環(huán)境高溫工況下可將最高細(xì)胞溫度降低約10?20℃，并顯著延緩熱失控起始時間^[13]，這表明散熱能力的提升是防護(hù)設(shè)計的核心。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，以刀片電池為代表的新一代構(gòu)型，通過顯著增加電芯表面積、減小單體厚度，從而提高與環(huán)境的換熱效率。與此同時，電池包內(nèi)部的微流道布置使冷卻介質(zhì)能夠均勻流經(jīng)關(guān)鍵部位，避免局部過熱。這些手段的共同目標(biāo)在于提高散熱能力、拉開與臨界溫度的距離，使運(yùn)行點始終處于熱平衡的穩(wěn)定區(qū)。

同時，隨著動力電池單體容量加大，系統(tǒng)面臨熱擴(kuò)散與短路電流增大的挑戰(zhàn)。高能量密度單體在失效時釋放的熱量更大，若結(jié)構(gòu)設(shè)計未設(shè)立熱擴(kuò)散阻斷邊界或者包殼、模塊間隔設(shè)計不合理，則單點失效易導(dǎo)致連鎖反應(yīng)／級聯(lián)失火。

熱管理與系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)成了工程防護(hù)的雙重支撐，其核心目標(biāo)是在物理層面延緩或阻斷熱失控的觸發(fā)條件，進(jìn)而為監(jiān)測與干預(yù)爭取關(guān)鍵響應(yīng)時間窗口。唯有與預(yù)警機(jī)制形成“前端識別+后端約束”的協(xié)同閉環(huán)，才能真正構(gòu)建起從單體電芯到系統(tǒng)級的多層次安全防線，為新能源汽車大規(guī)模應(yīng)用提供堅實的技術(shù)保障。

6 結(jié)論與展望

通過上述梳理可以看出：動力電池安全從來不是某一個單一技術(shù)的獨(dú)角戲，而是監(jiān)測機(jī)制、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料優(yōu)化與系統(tǒng)工程的融合。當(dāng)預(yù)警能夠在早期發(fā)現(xiàn)隱患，同時工程設(shè)計切實提升熱管理與結(jié)構(gòu)防護(hù)，將電池運(yùn)行點穩(wěn)定在安全區(qū)間內(nèi)，那么，發(fā)生熱失控事故的可能性會顯著降低。隨著實驗室技術(shù)與道路應(yīng)用不斷對接，有理由期待，未來的新能源汽車將以續(xù)航與性能為基礎(chǔ)，更以安全與可靠贏得廣泛信任。

來源：《消費(fèi)指南》2025.10 總第303期、中國消費(fèi)品質(zhì)量安全，基于分享的目的轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載文章的版權(quán)歸原作者或原公眾號所有，如有涉及侵權(quán)請及時告知，我們將予以核實并刪除。