新能源汽車的電池是一個復雜的系統，包括單個的電芯，電芯組成的電池包再加上熱管理系統。

電芯層面

▲單個電芯

鋰電池以高功率密度、高能量密度、壽命長、環保在電動汽車電池中廣泛應用。

能量密度越高的電池，越不穩定。鋰離子電池的危險性，主要體現在熱失控，俗稱失火。

電芯由正極材料、負極材料、電解液構成。鋰離子電池在封閉空間中既有還原劑又有氧化劑，不需要外界空氣就可以充分自燃。

在電池原理上未有突破的情況下，我們短期能做的就是盡可能地提高電芯穩定性、安全性。

當下的技術手段主要是提高正、負極材料的穩定性，在電解液中采用阻燃添加劑，采用高安全性隔膜，降低隔膜熱收縮率、提高隔膜崩潰溫度，降低針刺與過充下熱失控的保護裝置。

如何隔離開發生熱失控的電芯也是一個難題。當熱失控發生，如果能夠將發生問題的電芯或模組隔離開，就能夠有效降低損失，避免自燃。

電池包層面，即PACK層面

▲電池包及模組

單個電芯的容量比較低，需要很多個電芯集成成模組、一個電池系統包含多個模組。通常一個電池系統中包含上百個，甚至上千個電芯。

如果說電芯層面是在關注電池本身的特性，那么PACK層面則重在關注電池與環境的關系，包括加熱、擠壓、針刺、浸水、震動等等。

PACK層面的安全性，主要由國家/國際標準來保證。

國家標準：GB/T31485-2015，GB/T31467.3-2015，GB/T31498-2015等

國際標準：ISO12405-2014，IEC62133-2015,UL2580-2010

核心：以GB/T31485-2015，IEC62133，SAEJ2464

只有通過機械安全設計和電氣安全設計，才滿足嚴格的測試標準。防護結構、防水設計、防呆設計、防火阻燃設計，接觸防護、外短路防護、過流保護設計、高壓互鎖檢測、絕緣檢測。

理論上講，通過層層測試的都不會有什么問題，但僅僅是理論上：

系統架構不合理：對外部系統有依賴、所設計的架構開發難度過高

可靠性未達標：硬件的可靠性未達到相應風險的嚴格程度

開發流程不合理：軟件開發流程、開發人員資質、測試驗證的獨立性

都是潛藏的不安全因素。

電池包的設計制造自然是避免熱失控的基本要求，相關措施包括改善電池包的框架設計如降低電池包振動、防火層阻隔、加裝鋼板、防水防塵等等。

愛馳汽車在電池包的結構上采用了“三明治結構”。

動力電池的冷卻方式主要分為風冷與液冷，這與汽柴油發動機非常相似。無論是汽柴油車還是純電動車，風冷都是最為經濟、最為輕便的解決方案，然而空氣的比熱容非常有限，水冷這個更為高效的解決方案成為業界公認的高階結構。

然而，“水”與“電”可是一對不愿握手見面的矛盾體，電池水冷結構的安全性成為了業界的難題。為了同時實現高效溫控與安全防護，愛馳汽車對其“三明治哲學體系”進行了技術開發，讓電池包內的模組成為“兩片面包”之間夾著的部分。

▲愛馳汽車的電池包

愛馳汽車經過大量的分析和調研，通過采用低密度、高傳熱效率的導熱材料，完美解決了熱傳導的難題。從實測的結果看，采用A/B/C三明治結構的電池包，其散熱效果與沒有B隔離板的電池包基本一致。

電池三明治電池的電池模組(A主料)所在的箱體是獨立密封的，下部的整體焊接成型的冷卻板(C醬料)被隔離到另外一個獨立密封的箱體中，兩個箱體之間還有隔離板(B隔層)。

▲愛馳汽車的車身及電池模塊組

系統層面

所謂熱失控是是由各種誘因引發的鏈式反應，發熱量可使電池溫度升高上千度，造成自燃。一旦電池的管理不當，后果會是災難性的。

熱失控的誘因有三類，分別是機械電氣誘因、電化學誘因和熱誘因。

熱失控的誘因是多元的，為此需要做出多重的預防措施，來避免熱失控的發生。從電芯的設計和生產，電池包結構設計，電池管理BMS算法開發等多個方面的研究。

▲BMS系統框架

BMS(BatteryManagementSystem電池管理系統)在整車中主要任務有：

1、保護電芯和電池包不受到損害;

2、使電池工作在合適的電壓和溫度范圍內;

3、在保持電池在合適的條件運行后，滿足整車的需求。

BMS賦予了電池耳目(傳感器)、大腦(決策)、手腳(執行器)，為新能源汽車提供功能

本職功能：例如，輸出與接收能量(從而驅動車輛行駛)，為是電池的基本功能

監控功能：例如，國家標準GB/T-27930在規定非車載充電時電池管理系統與充電機的通訊協議時，就設計了過流、過壓、通訊中斷等故障下的安全措施，實際上就是電池系統的一種安全監控設計。

這些安全監控功能做得是否充分、是否全面，就決定了電池系統應對故障、將熱失控扼殺在搖籃之中的能力。因為熱失控常常發生在滿電、過充狀態下，所以特別關鍵的環節就是充電，已經做成了國家標準GB/T-27930

電池的狀態不容易估計，單是剩余電量(SOC)這一指標，則通常要使用算法來進行估計。清華大學所開發的電池狀態的聯合估計算法，在電池狀態間相互耦合的關系基礎上，同時估計電池的多個狀態，包括SOC(StateofCharge)、SOH(StateofHealth)、SOP(StateofPower)和SOE(StateofEnergy)等狀態的高精度聯合估計。電池狀態的精確估計，有助于實時監測電池的充放電狀態，避免過充放造成的熱失控。

特斯拉真正的絕密技術是高效的電池控制管理系統，其借鑒了互聯網程序管理控制成百上千臺服務器的模式，引入了分層管理的方法控制這些「活躍的圓柱體」。

特斯拉開發的電池管理系統的優勢在于能夠準確估測電池單體的荷電狀態(StateofCharge，SOC)，保證SOC維持在合理的范圍內，防止由于過充電或過放電對電池造成損傷。