新冠肺炎疫情爆發之後，被困狹小的居室內接近3周，平時不曾過多關注的路上風景，現在卻令我感受到了久違的新鮮氣息。值得慶幸的是作為有車一族的我可以自駕上班，遠離公共交通，避免交叉感染，一輛愛車給復工的我帶來了全方位的保護。
可以說，在抗疫期間，一輛車子可以為自己、為家人帶來除口罩之外的雙重安全保護。
提到安全保護，作為汽車行業業內人士，相比傳統燃油車，新能源電動汽車的安全表現也是我的重點關注對象。電動化狂潮下，2020年，合資大廠品牌、國內自主品牌、外資品牌也會按照戰略規劃，相繼推出自己的旗艦新能源車型。
電動車在面向市場之前，與傳統燃油車一樣，會經歷繁複、嚴苛的安全測試和認證。大眾、通用、本田、豐田都在深耕電動車方向，其中電動車的安全性更是重中之重。
利益相關，作為業內人士，接觸通用系的項目最多。說起來，通用在中國推純電動車也就是近十幾年才開始發展起來，其實早在一個世紀之前，通用汽車就已經開始探索電氣化的未來之路，可以說是電動車鼻祖之一。
1996年，通用汽車正式推出了業界首款量產電動車EV1
據悉，2020年2月底通用即將上市“雪佛蘭雪佛蘭暢巡”車型。定位純電城際轎跑的雪佛蘭暢巡，融合了上汽通用汽車母公司雙方在新能源及車聯網技術方面的優勢資源，區別於傳統驅動技術，動力採用智能三電系統，即高性能電驅動系統、3x3電控系統、三元鋰電池系統構成。三種系統有效配合，駕乘者體驗到前所未有的駕駛感，更告別能耗負擔，成為環保先行者。
2020款雪佛蘭雪佛蘭暢巡
那麼，通用的工程師們又是運用這些三電黑科技保證每一位乘客的安全呢？
作為業內人士，通過各路渠道拿到了一部分內部消息，在這裡劃重點：雪佛蘭暢巡的三電系統，嚴格按照高於功能安全的系統安全要求開發，電池組全新配備智能水循環溫度管理系統，電池包滿足遠超國標要求的的極限安全檢驗，並配以3重物理防護結構設計，全面滿足整車安全性。
總結下來就是：行業領先的電池管理系統以及高完全、高可靠的動力電池包。
1、什麼是三電？三電是電動車的核心繫統
簡單一句話概括：動力電池、電驅系統、電控系統。
汽車三電示意圖
聽起來很簡單，理解起來也不難。姑且先在這裡給大家簡單科普下三電知識。
1.1動力電池
目前，汽車動力電池基本上由以下5個系統組成：動力電池模塊、結構系統、電氣系統、熱管理系統、BMS電池管理系統（電控）
對照人體，模塊就是動力電池的“心臟”，負責儲存和釋放能量，為汽車提供動力。鋰電池模組是由幾顆到數百顆電池芯經由並聯及串聯所組成的多個模組，除了機構設計部分，再加上電池管理系統和熱管理系統就可組成一個較完整的鋰電池包系統。
目前主流使用的動力電池模塊有以下幾類：
• 鈷酸鋰18650電池：生產技術成熟，電池能量密度高，接近同級別磷酸鐵鋰電池的兩倍，但是高溫狀態下的穩定性較其他電池差，易發生電池著火。代表車型 Tesla Models
• 硫酸磷鐵電池：是車用鋰電池中安全性和穩定性最高的，在極端情況下，最大限度保證車上乘客不會因為電池爆炸或二次著火受到傷害。代表車型比亞迪秦、唐。
• 三元鋰電池：安全性以及能量密度介於磷酸鐵鋰電池和鈷酸鋰18650電池之間，各方面相對均衡，低溫時電池更加穩定。代表車型比亞迪混動宋、元，北汽EV200、EV260以及特斯拉Model 3
• 鎳氫電池：壽命長，充放電次數多，無需保養維修，可長時間內維持相對較好的性能指標的優點，但是體積大，能量密度小。代表車型豐田Prius、福特Escape、雪佛蘭Malibu，本田Civic Hybrid。
結構系統
主要由電池包上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是電池包的“骨骼”，起到支撐、抗機械衝擊、機械振動和環境保護（防水防塵）的作用。
電氣系統電氣系統
主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池包的“大動脈血管”，將動力電池系統心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中，低壓線束則可以看作電池包的“神經網絡”，實時傳輸檢測信號和控制信號。
熱管理系統
主要有4類：風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例，熱管理系統主要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當於是給電池包裝了一個空調。電池充放電的過程實際上就是化學反應的過程，化學反應會釋放大量的熱量，電池需要熱管理系統將熱量帶走，讓電池處於一個合理的工作溫度範圍內，以提高電池的壽命和可靠性。
BMS電池管理系統
BMS可視作電池包的“大腦”，主要由CMU和BMU組成。電池管理系統能及時檢測調整電池的工作狀態，保證電池的工作安全，以達到增加續航里程，延長使用壽命的目的。
CMU單體監控單元，負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數，同時還有均衡等功能。當CMU測量到這些數據後，將數據通過前面講到的電池“神經網絡”傳送給BMU。
BMU電池管理單元。負責評估CMU傳送的數據，如果數據異常，則對電池進行保護，發出降低電流的要求，或者切斷充放電通路，以避免電池超出許可的使用條件，同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據先前設計的控制策略，判斷需要警示的參數和狀態，並且將警示發給整車控制器，最終傳達給駕駛人員。
上海自燃的特斯拉汽車殘骸
以特斯拉為例，特斯拉擁有全球領先電池管理技術，Model S共使用了7104塊18650電池，每74節並聯為一個電池包，每6個電池包串聯為1塊電池組，16塊電池組再串聯排布，整體組成特斯拉的動力電池。BMS對每級實時監控，為每一個電池單元進行及時的冷卻，降低彼此的溫差，以防自燃。然而特斯拉能做到對每一個電池單元的監控，卻無法解決電池包被衝擊力極端破壞下產生燃燒爆炸的情況，這也就是今年美國兩起特斯拉汽車二次著火的原因。
1.2電驅系統
電驅系統則主要由三部分構成：傳動機構、電機、逆變器。
傳動機構
目前國內外電動車的傳動機構都是單機減速，即沒有離合、沒有變速。未來各電動車企業將會在傳動機構上增加複雜性，同時降低對電機、電機變阻器的需求，即提高性能，降低成本。
電機
新能源汽車採用的電機主要有兩種：永磁同步電機、異步電機。永磁電機，顧名思義就是帶磁芯的電機。永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機，永磁體作為轉子產生旋轉磁場，三相定子繞組在旋轉磁場作用下通過電樞反應，感應三相對稱電流。
永磁同步電機的轉子作為永磁體本身產生固定方向的磁場，定子旋轉磁場“拖動”轉子磁場（轉子）轉動，因此轉子的速度一定等於定子的同步速，所以叫做“同步電機”。永磁同步電機的轉子轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過控制電機的定子繞組輸入電流頻率，電動汽車的車速可被控制。
它與異步電機最大的不同在於轉子獨特的結構，在於轉子上放有高質量的永磁體磁極。異步電機和永磁電機結構類似，只是沒有磁芯，在沒有通電的時候是沒有磁場的，所以，只有通過大量耗電才能產生磁場。它最高轉速能達到15000轉/分鐘，是高速電機，高轉速產生大功率。
異步電機相比永磁同步電機成本較低，過載能力強，結構簡單，製作方便，可靠性好，但是體積龐大，能耗較大，同等電池組容量和同等車況下，採用同步電機的汽車要比採用異步電機的汽車續航里程更多。比如特斯拉Model S P85D，整車質量超過2．1噸，就是因為異步電機的電池利用效率低體積大，所以必須多裝電池。
永磁同步電機，雖然造價比異步電機稍高，但是結構緊湊，體積小，具有較高的功率密度。有限的電池容量下可實現最佳的續航里程。雪佛蘭雪佛蘭暢巡正式使用了永磁同步電機
逆變器
逆變器是把直流電轉變成交流電的設備，若一臺電動汽車的逆變器能支持較高電壓，則相應的電壓充電流較大，功率較大，這意味著同樣電流進行充電，充電功率可以等比例放大，即充電時間會縮短。若提高逆變器的支持電壓，則相應的充電時逆變器產生的熱量會變多，那麼就需要解決逆變器中IGBT模塊的散熱問題，這是提高充電效率的關鍵問題。
1.3 電控系統
電控系統是連接電機與電池的神經中樞，主要是對整車進行動態監控，及時反饋調整各項技術參數。可分為電機控制系統和BMS兩大類，其中BMS詳見上部分。
電機控制系統作為汽車動力的指揮官，它的核心則是IGBT元件（Insulated Gate Bipolar Transis，絕緣柵雙極型晶體管芯片）。新能源汽車的動力電池提供的是直流電，而驅動電機所需要的則是三相交流電，這中間就需要電機控制系統來工作，將直流電轉換為交流電，而完成轉變的關鍵元件就是IGBT。
由於篇幅限制，本篇將主要介紹雪佛蘭暢巡的動力電池包的產品亮點，電機及電驅技術後續將繼續展開。
2、全新智能水循環溫度管理系統
雪佛蘭暢巡410版上搭配的三元鋰電池組採用了6系鋁擠出托盤，1並96串電芯的結構，電池容量52.5kWh，523三元鋰配方（鎳鈷錳），電池系統能量密度140Wh/kg
鋰離子電池的性能、壽命和安全性對溫度非常敏感，可以說溫度是影響鋰離子電池工作性能最為突出的一個因素。鋰離子電池溫度範圍應保持在25℃～40℃之間，單體電池之間溫度差應小於5℃。如果電池在充放電過程中產生的熱量沒有得到適當的釋放，由於熱量的積聚，電池的溫度會升高，極大程度上降低電池工作效率。鋰離子電池每升高1℃，電池能力消退0.2%，當溫度超過極限工作溫度時，還會加速鋰離子電池的老化。
此外，有統計數據表明電動汽車起火事件的原因中，行駛過程中的電池自燃佔比22%，停置時電池自燃佔比16%，正常充電過程中起火佔比14%，加起來共52%的比例。
電動汽車起火事件起因近五年整體分佈圖
也就是說，電動汽車起火事故最主要的三大起因是電池的自燃、充電和汽車碰撞。而這些起因所對應的內部機理是電池的內部短路、外部短路與過充電等故障及其進一步引發的熱失控。
電池熱失控誘因總結
熱失控的觸發誘因複雜，普遍認為引發電池熱失控的主要故障形式概括為四類，即：內部短路、外部短路、過充電與過放電。這些故障均會引發電池溫度驟升，隨著電池溫度的升高電池內部會發生連鎖的放熱反應。
而當電池溫度達到80～120 ℃時，覆蓋在電池負極表面的SEI 膜發生分解，隨後負極活性物質失去保護，嵌入負極的鋰金屬與電解液發生反應。溫度繼續上升會引發電池多孔隔膜閉孔，隔膜閉孔會阻斷外部短路的電流回路，起到一定的自保護作用，但如果溫度繼續上升，隔膜會在190 ℃左右解體，引發內部短路，釋放大量的電能使溫度迅速升高，進而引發正極分解與電解質分解反應，正極分解會釋放大量的熱量，將會電池包過熱融化自燃起火！
熱失控觸發機理
在這裡劃重點：以上全部總結下來，控制好電池溫度熱管理，是打造出一輛安全的新能源電動車的必要條件！
值得慶幸的是，通用將自主研發的行業領先的全新電池組智能水循環溫度管理系統應用到了雪佛蘭暢巡上面，打造出了一輛真正省心安全的好車。
全新電池組智能水循環溫度管理系統
• 液冷及電池加熱技術，通過智能水溫控制來穩定電池電芯保持在高效穩定的工作區間：在極寒環境中，系統驅動加熱器對電池冷卻液進行加熱，提升充電效率；在高溫環境中，通過冷卻水循環使電芯溫度維持在更適的工作區間（30℃-40℃，不主動溝通），進一步增強了車輛的環境適應性。
• 通過製冷劑側的壓力傳感器採集製冷系統蒸發壓力，配合電池冷卻液溫度傳感器進行雙重溫度校驗。通過製冷、制熱模塊和水泵的雙重精確控制，實現電池溫度精準監控。
• 獨立的電池溫度管理模塊：通過智能溫控算法，實時精準的進行能耗分配，始終滿足電池溫控需求的同時，實現乘車艙的舒適度控制。
另外，有研究表明，電池內部溫度與實際環境溫度之間的溫度差，以及電池組內部各單體電池之間的溫度差等原因都會對電池的性能、壽命和安全產生不利的影響。所以，單體電池的內部構造、擺放位置、冷卻條件等因素，導致電池組在產生熱量、傳遞熱量、散失熱量時無法滿足整個電池組的溫度範圍穩定、熱量均勻分佈
而雪佛蘭暢巡的電池組中電芯之間採用了航天級納米溫控材料氣凝膠，通過納米微孔有效鎖止並控制溫度，對單體電池期間的溫度差控制以及溫度隔離起到了極大的輔助。且模組與模組之間鋪設了防火毯，有效的提升了阻燃能力，以進一步保證電池本身的穩定性，為防止熱失控提供“硬件”基礎。
電池包按照通用全球標準訂製：在電芯配方、規格、封裝、防護等方面均達到行業最高標準，並且電芯之間佈置航天級氣凝膠、模組間和殼體內則佈置高性能複合隔熱材料，覆蓋電芯級、模組級和殼體級的三重防護措施，有效提升了隔熱與阻燃性能，提升電池包的一致性與安全性
電芯之間佈置航天級氣凝膠
整套智能水循環溫度管理系統加航天級納米溫控材料氣凝膠的應用同時改善了充電速度，使直流快充10分鐘，即可行駛100KM（限定工況：25℃+4%SOC起充，新電池）。
3、電池包更安全、更可靠
我們同時還可以發現，電動汽車起火事件的原因中，碰撞後短路起火的佔比14%，這一部分也是普通消費者相比於傳統燃油車對新能源電動車安全的最大關注點。
即：新能源電動車碰撞後的電池安全性能如何，電池會不會因為受到擠壓變形爆炸自燃！
碰撞後起火14%
答案當然是否定的！
動力電池在設計之初設計就考慮了碰撞、著火、防水、極端溫度等極限情況，以應對突發情況的發生。
圖片來自知乎用戶@法哥請進
以方形電池製造基本流程為例子。每一階段都經歷設計、測試、驗證方面的極限安全考量。為了在發生碰撞或拖底時，電池受到外力擠壓能及時排出內部產生的氣體和壓力，方形電芯設計了防爆閥。同樣的為了，碰撞時通過內、外部共同疏導，在極端情況時保護車輛和電池的安全，電池底殼也在設計時專門留有一定的潰縮量。
那麼雪佛蘭暢巡的電池安全表現呢？通用的工程師又是如何保證電池安全的呢？
我國動力電池有6項國家標準：GB/T 31484-2015。6項國標從機械安全、環境安全、電安全三個維度對電池單體、電池模塊以及電池包/系統進行測試，並給出相關判定標準。且國標測試的難度也異常苛刻：在極端溫度測試時，國標要求電動車電池在零下20度到零上50度，接近70度的劇烈變化下還能正常穩定的發揮作用。在擠壓和針刺考驗中，要求電池受到10噸重的外力擠壓，還能倖免於難；由1根近1釐米粗的鋼針從幾何中心穿過，電池處於短路狀態，還不能爆炸，不起火。
針刺測試
擠壓測試，擠壓力100KN
相比於國標，通用及其配件廠商對電池測試要求更加嚴苛，種類和難度都遠超國標。通用在雪佛蘭雪佛蘭暢巡上對鋰電池組進行了13類極限安全檢驗：穿刺（超出國標的模組級熱擴散試驗）、擠壓、浸泡、火燒、過充、過放、短路等7重極限安全檢驗、過溫、碰撞、振動、溫度衝擊、溼熱衝擊、鹽霧，達到IP67級別。
以火燒檢驗為例子，國標要求電池火燒130秒無爆炸，在雪佛蘭暢巡搭配的動力電池包上，這個標準被提高到了火燒130秒還能正常工作、火燒1個小時無爆炸危險。
火燒測試
值得一提的是，通用在整車級別創新增加鐵軌、跌落和高於法規要求的橫向柱碰實驗，確保日常使用的安全性和穩定性。
此外，雪佛蘭暢巡的電池包上採用了3重物理防護結構設計。因為相較於傳統車輛，純電動汽車前端吸能空間減少，大剛度、大質量電池的安裝位置與傳統發動機安裝位置有較大差異，同時，電動汽車不同於傳統燃油車的特殊部件也對其碰撞安全性能提出了更高的要求。
所以，雪佛蘭暢巡在車架上增加了高強度和超高強度鋼打造的下防撞梁（高強鋼）、雙框架結構設計（超高強鋼）和橫向多條貫穿式梁結構設計（超高強鋼），為高壓電池包提供充足的保護，從而避免碰撞中高壓電池包受到碰撞、擠壓。相較於傳統5星燃油車，多了前面兩條橫向貫穿式梁和電池包周邊的防護梁，全方位滿足安全要求。
尾言：
電池安全是新能源電動車安全的重要指標，只有通過最高標準設計、測試、製造的電池，才稱得上安全的豪車。
尤其針對三電系統來說，高標準的設計-製造-檢驗-驗收，在純電汽車產品上更為重要。在樹立消費者信心的關鍵階段，太多企業的半成品在使用過程中發生意外事故，留存了許多隱患。這就是整體流程體系不成熟佈下的種子，甚至會對整個市場造成影響。
而對於通用雪佛蘭這樣具備完整成熟體系的品牌，雖然在國產化電動車產品的路上走的稍顯慢了一些，但依我看來在核心技術上是有能力做到萬無一失的。
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