“电子产品不要沾水”，几乎已经成为了每个人都下意识遵循的生活常识，哪怕是智能手机、智能手环或是运动耳机，就算厂商往往将防水性能作为宣传重点，但在实际使用中一旦触水，依然有一定的报销概率，一些厂商对进水的电子产品甚至会注明不予返修。
在这一背景下，在行驶过程中需要保持高压通电的纯电动汽车，其在涉水过程中的安全性更是车主们最关心的问题。纯电动车究竟能不能涉水、涉水高度限制是多少、又是否能真正做到防水防电呢？
为啥锂电池怕水？
谈纯电动车防水之前，先聊聊锂电池为啥怕水。大家常见的锂电池鼓包、冒烟、燃烧、爆炸都是源于热失控，根据能量守恒定律，电池热失控就是电池的生热速率高于散热速率，热量大量堆积无法即使排出去引起的。从本质上而言，“热失控”有点类似核裂变的链式反应，是量变引起质变的典型案例。当出现一些异常导致微小升温后系统开始变热，变热又导致锂电池活性加强，温度进一步升高，当到达某一极限温度，内部SEI膜开始分解，一步步逐渐失控，变成剧烈燃烧。
图锂离子电池热失控过程图
根据一些专家的解读，电池热失控可以分为三个阶段：
1内部热失控阶段
由于内部短路、外部加热，或者电池自身在大电流充放电时自身发热，在冷却系统没有正常工作下，电池内部温度升高到90℃～℃左右，锂盐LiPF6开始分解，在充电工况下异常活跃，导致表面的SEI膜分解，嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂会发生反应，进一步把电池温度推高到℃，此温度下负极开始与电解液反应，进一步催化有机溶剂发生分解反应等。
2电池鼓包阶段
当电池温度达到℃之上时，正极材料分解，释放出大量热和气体，持续升温。-℃嵌锂态负极开始与电解液发生反应。
3电池热失控，爆炸失效阶段
在反应发生过程中，充电态正极材料开始发生剧烈分解反应，电解液发生剧烈的氧化反应，瞬间释放出大量的热，产生高温和大量气体，发生燃烧爆炸。
图不同种类锂电池热失控反应动力学机制研究
而这些容易导致热失控的因素中，最致命的就是内部短路，内部短路会瞬间让锂电池热失控，从开始失控到爆炸可能就几十秒的时间，而水是导致内部短路最容易的因素之一，因此对水的密封性至关重要。虽然我们常说“水火不容”，但是锂电池领域，水是真的会让电池着火的。
国家标准有哪些对电动车防水性能的要求呢？
事实上，早在年，国家就制定了相应了标准，以定义电动车防水性能。目前国内新能源车的动力电池防护等级一般都达到了"IP67"，也就是汽车动力电池被浸泡在一米深度的水中，持续30分钟，电池确保不因浸水造成损坏。目前新能源汽车也拥有整车的涉水测试标准，例如上海市对于纯电动汽车的准入政策中有一条强制性的DB31T-标准，该标准将模拟车辆行驶中的涉水环境，要求纯电动汽要在15cm的深度中，以大于等于30km/h的速度行驶，涉水总时间10分钟；然后在30厘米的水深中，以大于等于5km/h的速度进行前进、后退行驶，涉水总时间10分钟。；通过这项测试，尽可能确保新能源汽车具备一定的安全行驶涉水能力。
这个是国家标准或者地方的标准，要求还是比较低的，只是行业的下限。抛开一些老年代步车和早些年吃螃蟹的产品不谈，目前在售的主流电动车都能满足这个标准。目前主机厂对高压电部件的要求基本都是IP67了，意思是在1m的水深处能够坚持30分钟以上没有问题；有的甚至做到了IP68，可以在更深的地方坚持更长的时间。
图防护安全级别定义
行业应对电池涉水安全有哪些措施？
行业应对电池涉水安全的技术也在不断进步，从简单粗暴走向电气化和智能化。最简单粗暴的方式就是类似目前的三防手机，提高硬件密封性能，通过结构性密封来防水。
图三防手机通过结构性密封来防水
结构性密封安全是基础，通过使用大量的密封材料来确保。但是电池包的密封材料也在不断进步，要考虑到实际使用环境、密封的寿命、密封性能、价格等因素。目前行业内也开始用原始的橡胶密封圈开始转变为密封剂和泡棉胶带配合的密封方案。
图目前电池包领域的密封材料
对于电动车来说，光靠硬件“硬怼”是不够的，调整BMS控制策略进行主动安全保护也是一大方向，BMS是BatteryManagementSystem的缩写，是电池与用户之间的纽带，主要就是为了能够提高电池的利用率。通常一个纯电动车的电池系统中包含上千个单体电池，如何保持每个电池工作都在合适的区间内，管理系统将发挥着重要的作用。系统主要通过对电池电压、温度、电流等信息进行采集，实现高压安全管理、电池状态分析、能量管理、故障诊断管理、电池信息管理等功能，将严格监控电池状态，当有突发情况出现时，系统也将第一时间作出反应。
图BMS对安全相关的设计内容也在不断增加
行业内的动力电池供应商也在进行更严苛的涉水安全研究，比如宁德时代（沃尔沃XC-40纯电版使用该电池）研究电池组泡水安全，打开上盖模拟密封失效，将盐水（3.5%氯化钠）慢慢注入模拟车辆涉水过程，并要确保稳定的热量释放，不爆炸，无明显异常，留给充足的逃生时间。
「拆车实验室」中XC-40纯电动版防水性表现与技术解析
我们看看「拆车实验室」中XC-40纯电动版的防水性表现，有几个细节，首先是车辆浸泡在1.7米深水中4分钟内，可保持正常状态并且可以行驶。
这里说明不仅仅是电池包的密封性能优异，其他接插件、线束、电控单元等等零件密封性能都很优秀，才能做到完全浸泡后还能行驶。其次，4分钟后部分传感器检测到车辆处于非正常状态，会开启自动断电保护，车辆无法正常行驶。这里就是BMS的功劳了，BMS通过各类传感器判断整车处于涉水或者浸水状态。
第三就是整车浸泡12小时后，电池包无进水无漏电无热失控，这个标准已经是国标的24倍了，电池包的密封等级也远远超过了IP68的要求。
通过拆解视频，可以看到XC-40的电池包采用了组合密封设计，密封垫圈+密封剂+泡棉胶带组合，这种组合设计可以兼顾成本和各种密封材料的优劣势。
图沃尔沃XC-40纯电动版使用的密封方案
除了电池包壳体会做严密的防水设计，沃尔沃的BMS电池管理系统也发挥了应有的作用。它处理的信号足够丰富，包括：电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等等。通过监控电池情况，如果电池包里边进水了发生绝缘电阻下降，会发信号给整车控制器（VCM），使电动车下电，无法行使，从而避免乘客发生触电事故。XC-40纯电动版的BMS在4分钟的时间检测出来，此时电池并没有渗水，应该是识别到某些接插头或者压力传感器的信号，从而判断车辆异常，监控进行断电保护，BMS系统反应还是非常快速的。
并且如果整车浸泡时间更长，出现热失控，XC-40纯电动版也能通过防火和防爆设计给乘员留出安全时间。通过介绍看出它可以做到热失控后超过20分钟没有明火出现。远高于国标要求的5min的报警逃生时间。此外细节设计上也有一些提高安全性的措施，比如排气阀和隔热棉孔洞设计，即使出现电池热失控，也能将电池包内部急剧升高的压力和烟气定向泄放，延缓电池鼓包和爆炸的时间，给乘员逃生正确安全时间。
图沃尔沃XC-40纯电动版一些安全冗余设计
小结
沃尔沃一直以来都是行业安全的标杆，通过此次拆车实验室不难发现，即使在电动车领域，沃尔沃依然保持着远高于国标的安全性，尤其是它的多重安全冗余设计也是尽可能将电动车安全做到极致。我们也希望沃尔沃的优秀安全设计理念给更多新能源车带来参考，提升纯电动车整体行业安全水平。
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