小鵬專業課 | 為了保護充電時候的安全，小鵬汽車已拼盡全力！

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首款量產車陷入「自燃門」 威馬汽車後院起火？?

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電動汽車起火是電動車安全繞不開的一個問題，而安全，是任何一個車企都要不惜成本，首要考慮的問題。

據調查，大多數電動汽車起火都是在充電的時候。目前來說，新能源充電方式主要有快充、慢充，未來還會發展更大的充電功率，實現更快的充電速度，比如保時捷的Mission E計劃未來使用800V的電壓進行充電，遠高於目前的400V超級充電樁。

目前常見的快充樁功率範圍在15-300KW，為直流輸出，慢充樁常見為7kw，為交流輸出。電動汽車上也會配置充電盒子，功率較低，在3.3kw以下。國標《電動汽車傳導充電系統第1部分：通用要求》規定了4種充電模式，3種充電連接方式, 如下圖1所示。其中交流充電推薦連接方式B，直流充電使用連接方式C。

圖1 圖標規定的3種充電連接方式

在充電的設計開過過程，為了避免產生不可接受的風險，供電設備需要提供保護接地、連接狀態、供電控制、斷電控制、充電電流檢測等控制引導功能。汽車系統的控制軟體也是從各維度來考慮，設置合適的充電保護邏輯，一旦整車出現充電異常，根據危險等級，及時作出相應的措施：嚴重時立即切斷充電，整車斷開高壓。小鵬汽車主要從以下10個維度著手，來實現安全保護功能：

1、絕緣檢測

電動汽車的高壓電路與低壓電路之間的當量絕緣電阻是一個動態的物理量，大小與迴路中的高壓器件或用電狀態有關。充電在一個高壓環境下進行，從安全性上考慮在啟動充電前BMS需要對整車進行絕緣檢測，避免在充電過程中出現漏電、觸電的危險。國標要求絕緣電阻與電池額定電壓的比值要＞1000Ω/V，絕緣檢測正常後，才可進入下一步的充電時序交互。否則，應立即退出充電，通過提示語提示用戶：絕緣故障，請檢測維修。

小鵬汽車自主設計研發的BMS通過充電樁進行握手交互，各自響應正確的檢測時序，避免絕緣與充電樁絕緣檢測有衝突誤報故障，確保檢測絕緣性準確。

2、高壓互鎖檢測

小鵬汽車會利用高壓互鎖信號來判斷系統高壓的完整性，實時檢測高壓器件是否接觸到位。如果高壓器件連接有鬆動，容易引發漏電危險；充電過程中，也需要檢測高壓互鎖狀態，如果檢測到高壓互鎖異常，立即退出充電，切斷整車高壓系統，實現斷電保護。

3、車輛狀態鎖定

小鵬汽車所有的汽車在充電前，設置為必須處於靜止狀態，預防在充電過程中，車輛出現移動或進入可行駛狀態，出現拉斷充電線等危險操作。如果控制器識別到插槍，此時車輛需要進行鎖止，比如進入P擋或是啟動EPB，並且車輛退出行駛模式，禁止換擋行駛，保證車輛可以原地靜止，進行充電。

4、充電電流控制

不同的溫度和SOC情況下，充電電流是會有變化的。小鵬汽車自主設計研發的BMS可以根據溫度與單體電壓決定了充電電流的大小。在此基礎上，還考慮了充電樁的響應輸出能力，當充電樁無法滿足充電電流曲線時，BMS應當降低充電電流請求，與樁實現動態調節平衡，避免樁的超負荷輸出。在慢充時，考慮了CP、CC的能力，這裡包括了充電樁的輸出許用能力，充電線纜電流承受能力，實現了安全保護功能。

5、熱管理保護

充電是電芯的一種電化學反應，正極發生氧化反應，負極發生還原反應。充電過程中不可避免的會有部分電能轉化成熱能，使的電芯溫度上升，如果電芯溫度過高，對電芯會造成一定的損害，一旦熱失控，溫度劇烈上升並且集聚，並會產生起火的危險。因此，車輛的BMS熱管理至關重要。

電芯的合適工作溫度控制在25～35℃內，如果電芯溫度大於某一設定閾值，應啟動熱管理對電芯進行降溫。小鵬汽車的熱管理有風冷和水冷，如圖2，水冷一般藉助空調冷卻冷卻液，通過水泵水循環，實現快速降溫。

6、充電口溫度保護

在充電過程中，例如快充，充電電流較大，導線容易發熱，如果局部發熱量過大，有可能引起導線著火等安全問題。小鵬汽車對電動汽車傳導充電的裝置做出了規定：供電插頭金屬部件溫升不應超過50℃。因此，充電過程中，需要實時監控車輛的充電口溫度，如果溫度過高，需要停止充電或是降電流充電，實現過溫保護。

7、充電槍的鎖止裝置

充電口是充電槍與汽車連接的地方，是一個容易鬆動的地方。小鵬汽車在充電時，會在充電介面設計鎖止功能，使槍緊固不可鬆動，防止充電過程中意外斷開。當槍連接後，BMS與充電樁完成交互，此時發起鎖槍指令，將充電槍鎖止，預防充電過程中帶載拔槍，損壞充電口或是產生拉弧現象。當人為蠻力拔充電槍時，檢測到槍處於非正常全連接狀態，應當立即發送停止充電指令，退出充電。

8、BMS系統管理

小鵬汽車自主設計研發的BMS電池管理系統可以對自身進行實時監測，包括電壓、電流採樣、過壓、過流、過溫保護、均衡控制、熱管理、充電管理、故障診斷等。充電過程中，BMS檢測充電電流、單體電壓、電芯最大芯體溫度和電量均衡等，如有異常，根據異常情況判斷，進入故障模式，此時需要退出充電狀態，通過故障燈或提示語提示用戶。

9、充電樁失控處理

雖然充電樁失控的概率比較低，但是為了預防萬一，小鵬汽車對所有的充電樁都設定了相關的預處理機制。防止充電樁瞬間輸出高壓、大電流。當控制器判斷到與BMS請求的電壓、電流差值過大，立即停止充電，整車報充電故障，通過故障燈或提示語提示用戶。

10、充電規範性引導

在小鵬汽車自建的所有充電站里都設置了充電規範引導，車輛可以通過用戶操作手冊指導客戶使用正確的充電操作，我們通過設置一些圖表、動畫、文字說明，對充電的規範性進行引導，讓客戶正確的操作，符合使用安全要求。

為了避免電動汽車在充電時候發生意外起火，小鵬汽車從以上10個方面設計了電動汽車在充電過程中的安全性保護措施，使得我們的電動汽車在充電安全性方面能夠得到充分的保障。我們也相信隨著新能源汽車的發展，硬體保護設施、行業標準、規範、軟體控制成熟度等會進一步完善，從而達到更高的充電安全性。

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