2020 年1 月目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)新能源汽車(chē)過(guò)熱問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。研究了鋰離子電池充放電過(guò)程中的熱特性；研究了低壓環(huán)境對(duì)鋰電池?zé)崾Э蒯尫艤囟鹊挠绊?；研究了鋰離子電池模組結(jié)構(gòu)因素對(duì)熱失控傳播的影響；研究了電池連接方式對(duì)熱失控傳播的影響；研究了基于阻抗相移快速監(jiān)測(cè)法的三元鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警策略；提出了一種串聯(lián)電池組接觸電阻故障診斷策略，及時(shí)預(yù)警識(shí)別熱失控風(fēng)險(xiǎn)。新能源汽車(chē)過(guò)熱問(wèn)題的機(jī)理、解決方法（結(jié)構(gòu)、策略）2個(gè)方面的研究已經(jīng)得到了一定的完善，但是對(duì)過(guò)熱問(wèn)題原因、減少過(guò)熱問(wèn)題措施的研究還有很大的拓展空間。文章從用戶因素、服務(wù)站因素及車(chē)企因素進(jìn)行了過(guò)熱問(wèn)題的原因分析并提出了解決措施。

1 過(guò)熱問(wèn)題原因分析

1.1 用戶因素

1.1.1 充電方式

由于三元鋰電池的高能量密度特性，使得其成為新能源乘用車(chē)廣泛采用的電池。然而三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差，一旦過(guò)熱（達(dá)到70～120 ℃），單體電池會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)釋放易燃有毒氣體。因此把電池包的溫度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)是減少過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。目前市場(chǎng)上新能源汽車(chē)分為家用版和運(yùn)營(yíng)版。為了減少成本，部分家用版新能源汽車(chē)電池包內(nèi)部沒(méi)有安裝冷循環(huán)系統(tǒng)。在夏季高溫環(huán)境下，用戶若經(jīng)常采用直流快充方式充電，鋰電池內(nèi)部溫度會(huì)因大電流充電工況而急劇升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)存在過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.2 用戶改裝

正常工況下新能源汽車(chē)的行駛狀態(tài)和各控制器狀態(tài)都已經(jīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，達(dá)到了比較理想的狀態(tài)。部分用戶為了給其他設(shè)備供電，可能會(huì)私自改裝線纜連接、飛線充電，這會(huì)導(dǎo)致整車(chē)的平衡狀態(tài)被打破，續(xù)駛里程發(fā)生變化，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致電氣故障，引發(fā)過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.3 使用場(chǎng)景

雨天行駛是汽車(chē)常見(jiàn)工況，新能源汽車(chē)是電氣高度集成化的產(chǎn)物，絕緣故障檢測(cè)是過(guò)熱問(wèn)題管控的重中之重。新能源汽車(chē)通常會(huì)經(jīng)過(guò)一系列的浸水測(cè)試，但是由于車(chē)輛生產(chǎn)過(guò)程中的不一致性，車(chē)輛在長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)過(guò)涉水路段或者在暴雨天氣時(shí)泡水，可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)身控制器的常電電路進(jìn)入異物，造成接插件端子間發(fā)生微短路并逐漸產(chǎn)生銅綠腐蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生火弧燒蝕，存在過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。雨天充電也是較為常見(jiàn)的充電使用場(chǎng)景，它對(duì)充電樁的絕緣要求很高。在雨天充電時(shí)，若發(fā)現(xiàn)充電槍口磨損嚴(yán)重，無(wú)法確認(rèn)其密封性時(shí)，應(yīng)換樁充電，避免過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 服務(wù)站因素

目前，新能源汽車(chē)發(fā)展較快，但其售后維修市場(chǎng)卻發(fā)展緩慢。各個(gè)服務(wù)站維修水平參差不齊，大部分服務(wù)站都缺乏專(zhuān)業(yè)的高級(jí)維修工程師，這可能會(huì)帶來(lái)一些潛在的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

1.2.1 軟件角度

由于新能源汽車(chē)發(fā)展較快，各控制器軟件版本更新?lián)Q代隨之加快。部分服務(wù)站在給新能源汽車(chē)刷寫(xiě)最新版軟件時(shí)，存在將其他車(chē)型的控制器軟件版本更新到保養(yǎng)車(chē)輛的現(xiàn)象。由于軟件版本不一致，在充電過(guò)程中會(huì)存在動(dòng)力電池過(guò)充風(fēng)險(xiǎn)，即單體電壓達(dá)到截止電壓（4.2 V）時(shí)，汽車(chē)仍在充電。動(dòng)力電池過(guò)充會(huì)導(dǎo)致單體電池正極材料嚴(yán)重脫鋰，使正極材料與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量，若電池模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致熱量無(wú)法傳播，引發(fā)熱失控。

1.2.2 硬件角度

新能源汽車(chē)故障從硬件角度可以分為高壓線束故障和系統(tǒng)部件故障。

高壓線束接插件接插需要遵循插拔力標(biāo)準(zhǔn)。服務(wù)站在進(jìn)行排查維修復(fù)原時(shí)，如果高壓接插件接插不到位，汽車(chē)在顛簸路況行駛時(shí)產(chǎn)生的劇烈抖動(dòng)以及大油門(mén)時(shí)刻產(chǎn)生的大電流2 個(gè)因素會(huì)造成高壓線束接插件部分產(chǎn)生電弧，引發(fā)燒蝕，帶來(lái)過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

系統(tǒng)部件故障分為電池包內(nèi)、外故障。1）電池包內(nèi)故障：目前新能源汽車(chē)電池包由幾千個(gè)單體電池組成，幾個(gè)單體電池組成一個(gè)電池模組，每個(gè)電池模組之間用銅排連接。服務(wù)站在拆解、維修、更換電池模組時(shí)，如果對(duì)高壓銅排連接的螺栓未擰緊或者固定不到位，可能會(huì)導(dǎo)致行駛過(guò)程中銅排螺栓處抖動(dòng)，產(chǎn)生電弧引發(fā)燒蝕，嚴(yán)重時(shí)有整包過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)；2）電池包外故障：電機(jī)控制器及高壓分線盒中存在大量的電子元器件，服務(wù)站在拆裝維修完電機(jī)控制器或者高壓分線盒時(shí)，如果沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行清潔，可能會(huì)導(dǎo)致一些異物（例如小螺釘、鐵絲或汗珠等）進(jìn)入系統(tǒng)部件，進(jìn)而導(dǎo)致行車(chē)中高壓短路，引起過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 車(chē)企因素

1.3.1 設(shè)計(jì)問(wèn)題

隨著新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，部分車(chē)企技術(shù)積累不足的缺點(diǎn)逐漸暴露。導(dǎo)致過(guò)熱的設(shè)計(jì)問(wèn)題主要是電池包設(shè)計(jì)不合理，主要包括：

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。電池包內(nèi)部由眾多電池模組、低壓線束、配電銅排及控制器組成，設(shè)計(jì)時(shí)若未考慮到極端工況下的使用情況，可能會(huì)導(dǎo)致電池包內(nèi)部出現(xiàn)干涉，進(jìn)而引發(fā)過(guò)熱問(wèn)題。某新能源汽車(chē)在電池包設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮到電池模組采樣線束與模組上蓋板擠壓干涉的可能性，導(dǎo)致汽車(chē)在一些極端工況下，采樣線束會(huì)被擠壓磨損，進(jìn)而引發(fā)短路，導(dǎo)致過(guò)熱問(wèn)題。

2）功能及可靠性測(cè)試問(wèn)題。部分車(chē)企為了獲得政府補(bǔ)貼，盲目追求項(xiàng)目進(jìn)度，縮短了電池包功能及可靠性的測(cè)試驗(yàn)證時(shí)間，導(dǎo)致工程解決方案不成熟，這是造成售后產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)的根本原因，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱問(wèn)題。

1.3.2 制造問(wèn)題

生產(chǎn)制造問(wèn)題是新能源汽車(chē)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象的重要原因，可以分為供應(yīng)商制造問(wèn)題和車(chē)企制造問(wèn)題。

供應(yīng)商制造問(wèn)題表現(xiàn)為高壓線束問(wèn)題和電池模組問(wèn)題。1）高壓線束問(wèn)題：新能源汽車(chē)在使用過(guò)程中電流達(dá)到幾百安，絕緣層失效、高壓線束電纜與接插件端子的壓接高度、長(zhǎng)度不達(dá)標(biāo)，都會(huì)導(dǎo)致新能源汽車(chē)高壓上電時(shí)發(fā)生短路，引起火弧。2）電池模組問(wèn)題：電池模組主要由串并聯(lián)的單體電芯、溫度傳感器、采集信號(hào)板等組成，導(dǎo)致過(guò)熱的失效模式主要有模組裝配故障和模組焊接故障。a.模組裝配故障：?jiǎn)误w電芯串并聯(lián)集成模組時(shí)采用機(jī)械結(jié)構(gòu)件固定，預(yù)緊力會(huì)使電芯之間的絕緣層互相擠壓，行車(chē)過(guò)程中劇烈的抖動(dòng)會(huì)加劇該現(xiàn)象，造成模組絕緣（藍(lán)膜）破損；b.模組焊接故障：模組中電芯的極耳是通過(guò)激光或者超聲波焊接，若焊接過(guò)程中存在虛焊或者焊渣，都可能會(huì)導(dǎo)致極耳連接片過(guò)熱，出現(xiàn)模組漏電的現(xiàn)象。

車(chē)企制造問(wèn)題主要有電池包制造問(wèn)題和整車(chē)制造問(wèn)題。電池包制造過(guò)程中，新能源汽車(chē)存在的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)主要是由于高壓接插件裝配不良。電池包由幾十個(gè)電池模組串聯(lián)而成，電池模組通過(guò)銅排連接。由于銅排裝配螺栓過(guò)多，會(huì)存在螺栓未擰緊或者未擰現(xiàn)象，造成行駛過(guò)程中抖動(dòng)帶來(lái)的大電流燒蝕現(xiàn)象。整車(chē)制造問(wèn)題主要是高壓線束與系統(tǒng)部件的接插裝配和螺栓裝配問(wèn)題，兩者都受人為因素影響較大，極易流到售后市場(chǎng)導(dǎo)致過(guò)熱故障。

2 減少過(guò)熱問(wèn)題措施

2.1 用戶及服務(wù)站層面

在條件允許的范圍內(nèi)，用戶應(yīng)盡量選擇交流慢充的充電方式；夏季進(jìn)行充電時(shí)，選擇陰涼的地點(diǎn)或者選擇在晚上充電，避免高溫天氣暴曬；避免私自改裝車(chē)，若需改裝應(yīng)到專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)評(píng)估實(shí)施；在使用場(chǎng)景方面，避免暴雨天氣充電，汽車(chē)泡水后應(yīng)第一時(shí)間到服務(wù)站進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

服務(wù)站應(yīng)積極參加車(chē)企或者國(guó)家組織的新能源汽車(chē)維修培訓(xùn)，定期開(kāi)展維修技術(shù)討論，形成持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，積極引導(dǎo)用戶規(guī)范用車(chē)。

2.2 車(chē)企層面

2.2.1 設(shè)計(jì)角度

車(chē)企在進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守政策法規(guī)，保證試驗(yàn)驗(yàn)證的充分性，避免出現(xiàn)驗(yàn)證周期短導(dǎo)致后期質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)的現(xiàn)象。電池包內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮到電池包內(nèi)部干涉問(wèn)題（是否有壓傷的風(fēng)險(xiǎn)、模組與線束在長(zhǎng)期行駛中是否有磨損的風(fēng)險(xiǎn)）、內(nèi)部結(jié)構(gòu)散熱合理性（模組結(jié)構(gòu)可有效減緩電池模組熱失控反應(yīng)的發(fā)生速率，再通過(guò)適當(dāng)?shù)碾姵乜刂撇呗砸?guī)避過(guò)熱模組擴(kuò)散至其他電池模組）；采用具有電池包熱失控?cái)U(kuò)散時(shí)間預(yù)測(cè)的模型策略，及時(shí)預(yù)警；合理布置電池包內(nèi)部冷卻回路結(jié)構(gòu)。針對(duì)售后反饋的浸水電池包，制定零部件評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)浸水程度確定電池包更換標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 制造角度

針對(duì)已發(fā)生過(guò)熱問(wèn)題的電池模組，車(chē)企聯(lián)合國(guó)家大數(shù)據(jù)平臺(tái)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，評(píng)估找出電池模組生產(chǎn)制造過(guò)程中過(guò)熱發(fā)生比例較高的工藝點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化整改或者制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)電池包中高壓銅排連接處螺栓未擰緊或者松脫的現(xiàn)象，在研發(fā)角度，設(shè)計(jì)螺栓連接不良故障策略，如通過(guò)對(duì)相鄰單體電池采樣數(shù)列的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，診斷螺栓連接松脫故障；在制造工藝角度，采用高精度傳感器式螺栓擰緊設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控螺栓力矩曲線數(shù)據(jù)，保證螺栓擰緊到位，避免歪斜、假貼合現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 國(guó)家層面

政府可以通過(guò)政策驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)、加大監(jiān)控三方面對(duì)新能源過(guò)熱問(wèn)題進(jìn)行管控。1）政策驅(qū)動(dòng)：在汽車(chē)行業(yè)安全評(píng)分指標(biāo)中，針對(duì)新能源汽車(chē)將動(dòng)力電池的安全表現(xiàn)增加分項(xiàng)，鼓勵(lì)車(chē)企將電動(dòng)汽車(chē)安全性作為第一核心要素；制定車(chē)輛檢查政策，要求車(chē)企定期對(duì)新能源車(chē)輛進(jìn)行檢查維護(hù)，排除安全隱患。2）強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)：加強(qiáng)加嚴(yán)安全測(cè)試工況，覆蓋更多的極限工況（如下雨天充電及行車(chē)、過(guò)積水路段時(shí)間及次數(shù)、下雨天滑車(chē)、碰撞、充電后不拔槍或者軟件策略異常導(dǎo)致不拔槍引起的過(guò)充等）；加快實(shí)施新能源汽車(chē)安全強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建立新能源汽車(chē)召回等制度。3）加大監(jiān)控：加大督察力度，采用地方和行業(yè)自查、政府多部門(mén)聯(lián)合進(jìn)行不定期實(shí)地督察形式；通過(guò)大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)對(duì)各車(chē)企新能源車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行后臺(tái)監(jiān)控，設(shè)置過(guò)熱故障預(yù)警機(jī)制，及時(shí)處理過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)車(chē)輛。

3 結(jié)論

隨著新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，過(guò)熱問(wèn)題已經(jīng)成為售后市場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)的重要問(wèn)題之一。文章主要研究了造成過(guò)熱問(wèn)題的原因及減少過(guò)熱問(wèn)題的措施。根據(jù)當(dāng)前售后市場(chǎng)所表現(xiàn)出的過(guò)熱問(wèn)題，提出用戶習(xí)慣引導(dǎo)、服務(wù)站維修能力提升等措施，可以防止售后市場(chǎng)新能源汽車(chē)過(guò)熱問(wèn)題的流出；車(chē)企技術(shù)積累創(chuàng)新、國(guó)標(biāo)加強(qiáng)加嚴(yán)是解決新能源汽車(chē)過(guò)熱問(wèn)題的根本。