“電動化、智能化、網聯化、共享化”的疊加融合、相互賦能，推動著汽車產業(yè)迎來百年未有的大變革。
在這場變革中，電動化是第一步。就在剛結束的2019世界新能源汽車大會上，全球汽車產業(yè)主要相關方達成了博鰲共識：力爭到2035年全球新能源汽車的市場份額達到50%，全球汽車產業(yè)基本實現電動化轉型。
要實現這樣的目標，從動力電池的角度來看，信心與挑戰(zhàn)共存，一方面，包括能量密度、壽命、快充、低溫等核心性能指標正在被逐個攻破，足以支撐起電動車性能超越傳統(tǒng)車。
但硬幣的另一面是，頻繁發(fā)生的電動汽車安全事故，已經成為電動汽車走向市場化的“阿克琉斯之踵”，2019年以來，包括蔚來、特斯拉等明星車企頻繁發(fā)生的電動汽車安全事故引發(fā)了消費者的恐慌與擔憂。
“安全事故已經成為當前新能源汽車發(fā)展的致命隱患，必須盡快解決。”
中國科學院院士、清華大學歐陽明高教授表示，長期來看，安全既是影響電動汽車可持續(xù)發(fā)展的生命線，也是市場競爭和品牌塑造的一個主旋律。新一代電動汽車不是靠動力性，而是要靠安全性。誰安全可靠，讓用戶放心，誰將來才能贏得客戶。
圖片來源：歐陽明高演講PPT
他山之石，可以攻玉。在2019世界新能源汽車大會上，包括歐陽明高、寧德時代董事長曾毓群等在內的多位學術界和產業(yè)界領袖都提將日產Leaf車型作為電動汽車安全的典型案例被多次提及，并呼吁產業(yè)鏈企業(yè)學習借鑒其在安全設計和防范上的經驗。
被當做標本被反復提及，這與日產Leaf推出9年來在全球打造的零安全事故記錄密不可分。
日產汽車副社長坂本秀行在大會上介紹，截至目前，日產Leaf全世界賣了41.5萬臺，單臺車有288個電芯，單車裝載電量60kWh，加在一起超過8000萬個電芯，目前保持了零事故的記錄。
日產汽車副社長坂本秀行
圖片來源：坂本秀行演講PPT
電動汽車領域資深從業(yè)者朱玉龍也證實了坂本秀行的介紹，他曾專門檢索統(tǒng)計過日產Leaf的安全事故，在公開的檢索中的三起事故中，主要都是外部因素（地震、山火、充電樁起火）引發(fā)，但即便是在如此劇烈的外部環(huán)境下，其動力電池系統(tǒng)都沒有出現燃燒起火。
零事故背后，是日產及其動力電池供應商對于在安全上的出色把控。
坂本秀行坦言，日產在經過了長時間的電池研究之后發(fā)現，實現電池能量密度的提升其實并沒有那么難，難點在于保障電池的安全性，這也是日產開發(fā)電動汽車時最為重視的一點。
2007年，日產汽車與NEC集團成立合資公司AESC，主要目的就是結合電動化的開發(fā)需求，將NEC的電芯技術以合資的方式快速導入到電動汽車上，而日產Leaf所使用的動力電池，正是 AESC所設計和開發(fā)。2019年4年，遠景集團宣布完成收購AESC，并基于AESC原有團隊和體系成立了遠景AESC。
坂本秀行在大會接受群訪時也回應，Leaf上所采用的遠景AESC電池，除了在構造上與其他的電池有顯著差異之外，還擁有在發(fā)生高強度劇烈撞擊時的自我處理機制，以及防止劣化方面的特殊設計。
高工鋰電獲悉，日產Leaf所使用的電池，其在電芯、模組、BMS、Pack、整車等各個層級的設計中，都針對可能發(fā)生的安全風險，做了系統(tǒng)化的設計和防范。
坂本秀行介紹，動力鋰電池安全防范最重要的三點分別是：如何設計電池包；如何控制電池本身的散熱；如何設計失效管理系統(tǒng)以應對突發(fā)狀況。圍繞這三點，日產汽車和遠景AESC共同進行了針對性的開發(fā)。
電池包的整體設計涵蓋了電芯、模組、pack三個層級。在電芯環(huán)節(jié)，首先是確?；瘜W穩(wěn)定性，要選擇穩(wěn)定的材料，并通過上千次的各類評估來測試它的穩(wěn)定性，例如過充、振動、熱沖擊、甚至針刺等等。
坂本秀行介紹，從電芯角度看，液態(tài)電解質和電池正負極材料的選擇非常關鍵。同時，電芯內部的短路與隔膜材料的選擇緊密相關，因此，遠景AESC在電芯內部材料上都做了特殊的設計。
在模組和Pack環(huán)節(jié)，通過結構來保護電芯免受到沖擊。這包括了整體外殼ip67保護設計、自然風冷散熱系統(tǒng)、分離式充電系統(tǒng)設計、利用熱傳導使整個車身都變成電池散熱體等，同時，其還充分考慮了FMEA，確保設計留安全余量。
值得注意的是，在Pack環(huán)節(jié)，除了物理上的保護措施，關鍵是要通過BMS對電芯模組進行故障診斷，監(jiān)測異常發(fā)生，并預測可能出現的問題，從而通過斷電來阻止問題發(fā)生。
高工鋰電注意到，在BMS環(huán)節(jié)的保護策略上，Leaf可以說是整個行業(yè)的先行者，其通過一類/二類/三類故障的定義來對BMS檢測到的故障進行分類。整體思路是，從行車的限制、充電的限制和故障顯示三方面來分成四種不同的故障模式。
根據監(jiān)測到的不同情況，日產Leaf上的BMS會以不同的形式來對電池系統(tǒng)進行防護，這包括從動力源頭切斷任何充電和放電的過程，主要響應比較高等級的故障；考慮電池的故障在一定范圍內之類，限制電機輸出功率，在充電模式下充電停止（阻止了能量回收）；限制電池包的輸入和輸出功率。
基于BMS安全保護策略而建立的電池包失效安全系統(tǒng)設計，讓Leaf在使用中明確了電池使用安全邊界，并可以實現實時報警，從而避免了熱失控發(fā)生，并起到了失效防護的作用。
根據歐陽明高團隊對于動力電池熱失控的誘因分析，一是由于機械變形、擠壓、撕裂，隔膜破裂、極端過熱等各種原因導致的內短路。這需要從上述系統(tǒng)本身安全性和材料體系的角度，進行單體電池熱安全設計。二是過充、快充、老化電池、低溫充電等導致的析鋰，針對后者，則需要通過對于充電算法進行改進和優(yōu)化。
而在充電算法上，日產Leaf同樣做了大量的數據積累和實驗，歐陽明高就介紹，其團隊和日產在充電的算法上有合作，其充電算法是基于大量數據MAP圖進行，通過大量實驗數據支撐，使充電算法能夠考慮各種各樣的影響因素，這使得其避免了很多熱失控問題。
高工鋰電了解到，日產Leaf的充電安全管理也設置在BMS系統(tǒng)里，可以在充分理解及大量測試結果的支持下，定義明確清晰的充電電流電壓邊界，以此管控整個充電過程，保障充電的安全。
要最終達到電動汽車的安全，僅靠在產品開發(fā)設計上的投入還遠遠不夠，還需要在生產制造環(huán)節(jié)做好把關。
可供參考的一組數據是，國家市場監(jiān)督管理總局介紹，截至2019年5月，國內新能源汽車共召回12.3萬輛。其中由于三電系統(tǒng)故障導致的召回占比為50%，在這之中設計原因占到40%，生產制造原因占到60%。
產品設計得再好，但是要穩(wěn)定、高質量生產這又是另一回事，這就要求核心零部件企業(yè)需要有較高的工程能力，這里的工程能力是指生產制造和質量體系。
針對作為電動汽車心臟的動力電池的生產，高工鋰電向日產Leaf的動力電池供應商遠景AESC做了深入調研，詳細了解了其在生產制造和質量體系的建立上如何實現安全把控。
遠景AESC介紹，除了在產品設計上下功夫之外，在工程能力的積累也是保證日產Leaf零事故的重要原因。
“AESC的安全體現在它的工程能力與質量控制能力，因為脫胎于整車廠，擁有整車多年積累的工程能力，因此，我們一直嚴格遵循汽車行業(yè)的標準，同時，在滿足汽車行業(yè)通用標準的前提下（IATF16949和VDA標準），AESC還針對動力電池設定了更為嚴苛的控制體系。”
遠景AESC負責人向高工鋰電介紹，其從項目管理控制，供應商控制，來料控制，生產過程控制和客戶和市場端質量控制都有著嚴苛的標準和控制監(jiān)督體系。
而在AESC被遠景集團收購后，同樣將這種嚴苛的工程及制造標準體系得到延續(xù)，依托于此前AESC的日本核心團隊，在位于無錫江陰的中國工廠里，其整個生產制造和質量體系也在快速建立。
以生產過程為例，遠景AESC做到了770多項的質量監(jiān)控，每一個項目都是在一套PDCA循環(huán)中開展的。這意味著每一個控制項目都有一個團隊在后面進行計劃執(zhí)行監(jiān)控和控制。
圖片來源：遠景AESC發(fā)布會
此外，從電芯到模組再到電池包，遠景AESC共設置了45個萬數據采集點。僅電芯制造層面，每一塊電芯就具備超過2千個數據采集點。海量的數據節(jié)點形成了遠景AESC獨有的可追溯管理系統(tǒng)，這套系統(tǒng)收集并監(jiān)控大量工藝及電池狀態(tài)參數。
這些數據和其從前端客戶那里收集到的數據形成一個閉環(huán)，這樣可以幫助電池設計留更精準的余域，遠離安全極限狀態(tài)，在此基礎上制定更為精準的BMS控制策略。
在標準化制造上，遠景AESC于2010年建廠之初就實現完全標準化運營生產，在2012年，遠景AESC將這套技術和生產流程轉移至海外，在美國、英國設立電池生產基地，保證生產出相同品質、相同產品性能的電池產品。
在供應商選擇及采購環(huán)節(jié)，遠景AESC也始終將安全和質量放到第一位，而沒有一味追求成本，對此，其思路是，過度追求成本可能反倒會帶來巨大的成本投入。
以此次蔚來召回為例，共召回電動汽車4803輛，根據行業(yè)平均值來算，其單車電池成本可能在8——9萬元，這意味著，僅在動力電池方面的花費預計在3.84億元以上，再加上其他費用，業(yè)內保守估計，此次召回整體成本將超過5億元。
而更為巨大的損失是召回帶來的品牌影響，遠景AESC上述負責人坦言，配套日產Leaf8000萬個電芯零安全事故其實也是一種品牌價值，遠景AESC的愿景之一就是，繼續(xù)延續(xù)在動力電池零安全事故，助力除了Leaf之外的更多品牌電動汽車實現“極致安全”。
