引言 |安全備援很重要
12月8日，成都市某小區地下停車場發生了一起車輛冒煙事件，涉事車輛為一台沃爾沃S90插電混動車型。算上11月30日南京的XC90起火，沃爾沃十天内連續發生兩起新能源車安全事件。
雖然最終消防部門的結論還沒有給出，但還是讓人不禁問：作為燃油車時代的安全标杆，步入電動化時代後為何屢屢惹火上身？
實際上并不隻是沃爾沃有起火事件，無論北汽、廣汽、比亞迪等傳統車企，還是特斯拉、蔚來、威馬等新勢力都有起火記錄。據公開文檔「新能源汽車起火記錄小組」的不完全統計，截至10月7日，2021年發生了68起可知的起火事件。
涉及的電池品牌除了沃爾沃使用的LG化學，還有甯德時代、比亞迪、松下等一衆主流電池商。看來，電池安全是一個行業問題。那如何改善呢？
不妨看下通用Ultium平台的電池設計，或許多個思路。
1不止針刺，電池安全應覆寫全生命周期
提起動力電池的安全性，很多人知道磷酸鐵锂比三元锂更安全，但穩定性要弱不少。還有人知道比亞迪的“刀片電池”經住了針刺試驗。其實動力電池相當複雜，針刺試驗隻是檢驗熱失控的一種方式。
Ultium電池對熱失控的檢驗有三種：首先也是針刺法，采用鋼針或者陶瓷針穿刺電池，在短時間内電池的溫度變化曲線要滿足相關要求。第二是外部加熱法，通過外部加熱，去觸發電池内部一系列的負反應，在試驗條件下可以保持電池性質穩定。第三是過充法，這個更實用，因為充電狀态下起火的比例相當大，就是因為在電池滿電之後繼續對電池補電，容易引發電池内部鍊矢反應。
通過了這三種檢測的動力電池，才能進入通用的供應鍊。
除了熱失控之外，Ultium電池還有專門的熱擴散評價名額，嚴格遵循新國标中的「熱擴五級」評價體系。先對電池進行熱失控觸發，情景一：未導緻熱失控，測試通過。情景二：發生了熱失控，但沒有檢測到熱蔓延、熱擴散，測試通過。情景三：發生了熱失控，也發生了熱蔓延，但沒有造成任何危害，也算通過。
最不好的情況是：發生了熱失控，發生了熱蔓延，并且造成了危害，這個時候還有兩個評價名額：
情景四：如果發出報警的時間距離發生危害的時間超過5分鐘，那算給駕乘人員留足了逃生時間，也能通過測試。情景五：如果間隔不足5分鐘，那麼這個測試不能算通過。這就是階梯式五級評價名額。
通用Ultium電池沒有回避動力電池出問題的可能，畢竟現實中什麼工況都有；而是強調要留有足夠的安全備援，增設一層層保障，來降低起火風險。
還有一個問題不容忽視。目前的動力電池都是通過模組組合在一起，即通過電芯成組，再通過模組成包。是以除了電芯本身的安全性，輔材的可靠性也很重要。
比如電池熱管理的導熱凝膠、導熱墊片，電芯包裹的絕緣膠帶、電池模組中用到的絕緣熱壓膜和高強度冷貼膜等等，它們的耐磨度、穩定性要滿足至少15年的要求。可以說，通用Ultium電池的安全設計覆寫了電池的整個生命周期。
多數廠家都有類似做法，但把它提高到戰略層面的不多，通用算一個。
2無模組設計誘人，但安全備援需留足
現在湧現出一系列新型電池包，最流行的就是CTP電池包。Cell To Pack的意思是讓電池單體直接組成動力電池組，省去或簡化中間的模組結構，讓機關空間内放下更多電芯，通過實體方式來提升整個電池包的能量密度。
這樣做的好處是：顯著降低材料成本、制造成本，并提升能量密度、續航裡程。于是很多人覺得CTP就是先進的象征，其實不一定。
CTP本質上是一種極端的大模組方案，省去了中間模組，讓整個電池包就變成了一個大電芯。這好比，一個茶廠之前把茶葉先裝到小袋中，再把幾袋茶葉放到一個罐子中；現在是不要小包裝袋，直接把茶葉裝到罐子中。
顯然，這樣操作容量更大、成本更低，但問題是茶葉的保鮮度會打折扣。高檔的茶葉，更多以「先袋後罐」的形式出現。至于袋的大小與多少，看各自需求。
以通用的動力電池模組發展為例，最早采用的是355型模組，逐漸過渡到390和590模組。這些數字都是指尺寸，390和590模組分别在橫向尺寸上有所增強，尤其是590模組成組效率更高，尺寸更大，可進一步降低成本。
比如，355模組能量密度為192kWh/kg，成組效率為91%；390模組能量密度有所提高，達195kWh/kg，590能量密度可以顯著提高到221kWh/kg。通過減少模組的形式進一步減少了零部件的數量，進而提高了能量密度。
這就對電池的一緻性提出了更高要求，缺少了一些結構件甚至監測裝置，導緻後期維修拆解的成本也提高了。從355到無模組，任何一項汽車新技術的發明和應用都應優先考慮安全性，都需要做到創新與成本的平衡。
通用的觀點是，無模組設計不一定代表最先進，隻有在保障安全前提下的技術創新，才是真的先進。這些方案通用在前期都嘗試過，最後選出了最适合目前市場的解決方案：既要實作盡可能大的電池包能量密度，又要最大限度保障安全。
它位于上海唐鎮的新能源試驗大樓，于2021年年初啟用。按照通用汽車試驗室最高标準和流程體系來建設，覆寫新能源車型核心三電零部件、電池、電驅和電控系統的主要驗證和試驗能力。
目前試驗室有專門的的電芯/模組性能台架，可支援電芯、模組和整包級的性能及耐久測試，是目前國内合資企業中唯一具備電池安全開發能力的主機廠。是以通用Ultium電池方案不一定是最時髦的，但應該是可靠的。
3wBMS無線電池管理系統，告别大鍋飯
除了在電池測試、成組方面下足功夫外，通用還專門打造了一套先進的wBMS無線電池管理系統。
傳統動力電池的内部連接配接非常複雜，電池模組之間采用相應的線束連接配接，不僅讓結構更加臃腫，還帶來了磨損老化等安全隐患。而通用通過多年的技術攻關，推出了wBMS無線電池管理系統，它将電源管理、電池管理、射頻通信管理以及電池系統功能全部內建到了一套電信系統中。
這種新型的設計減少了90%的低壓線束，減少了控制器之間的線束連結，避免了震動時接插件松動或者短路的可能性。而且系統的擴充性更好，更換模組更容易，電池系統安裝及維修更加友善。
另外，電池的健康和效率管理更細緻，每個模組都能根據該模組的實際情況，進行充放電管理、熱管理，更安全高效。
wBMS系統的本質，是将原來繁雜的一整套電池控制以及連接配接系統，劃分成了一個大腦和若幹智能節點。智能節點不僅起到連接配接作用，還能随時檢視電池的電量、發熱、故障等情況，然後通過短程無線通信技術對故障部分進行優化，保證每個模組單獨最優、整體穩定。
有了這套系統的加持，通用Ultium電池不必像內建式那樣進行大鍋飯管理――隻有整個電池包出問題時系統才能“覺察”。而是通過點陣式監控，将風險消除于未然，效率明顯更高。
而且wBMS系統還有一項“妙用”，就是一旦這項技術普及，使用者可以根據它的資料，對二手車的電池進行性能評估，促進二手電動車市場的規範化。
車聚小結
新能源汽車發展太快了，各種新概念、新技術不但讓消費者眼花缭亂，也容易讓從業者迷失。回頭看，電池安全抓住兩點就好：安全備援、先進技術。
通用在電動化方面早而不快，一直有大廠的穩健，又沒放松對新技術的探索。Ultium奧特能電池算是這種思路的一個樣本，挺期待它市場表現究竟如何？
沒人能保證誰家電池一定不出事，但追求更安全的态度還是要有的。