電動汽車高壓安全設計需求

我們都知道，電動汽車動力系統(tǒng)結構與傳統(tǒng)汽車差異顯著。主要區(qū)別在于電動汽車由高壓電池系統(tǒng)、高壓電驅動系統(tǒng)提供動力輸出，大部分用電器，比如空調壓縮機、空調加熱器、動力分配單元、慢充充電器等等都是高壓零部件。

這里說的高壓普遍都在300Vdc~500Vdc之間（小知識1：安全電壓小于60Vdc），而且這些用電器的工作電流高達幾百安培（小知識2：人體所能承受的電流小于0.023A）。正因為這些高電壓和高電流的存在，如高壓安全防護設計不到位或使用不當，在長時間的使用過程中可能存在高壓系統(tǒng)受損、絕緣性降低、高路短路、電池起火等隱患，對人身財產(chǎn)造成極大的危害。

由此可見，電動汽車在安全設計方面不止要滿足傳統(tǒng)汽車所需的要求，還應當重點關注高壓電安全的防護設計，確保高壓電安全風險處于可控狀態(tài)。那么蔚來在這方面做的到底怎么樣？一輛開了10萬公里的ES8可能會告訴我們答案。

蔚來ES8高壓安全設計狀態(tài)解析

一款產(chǎn)品的功能性決定了這款產(chǎn)品能不能用、以及用起來爽不爽，這就好比一塊剃須刀片和一個全自動剃須刀的區(qū)別；而一款產(chǎn)品的安全耐久性可不可靠，將直接決定這款產(chǎn)品有沒有未來的問題，就像一個玻璃瓶扔地上，要么碎一地、要么完好無損。

安全和耐久是什么？這是個很抽象的名詞，我用一個粗淺的比喻，它就像是女朋友的心思，起初都是很難捉摸的，但是日久見人心，隨著時間的推移，我們總能分得出好壞。因此，我認為其實拆解一輛開了10萬公里的電動車，其實是很具有參考意義的，我們能通過它長期使用后積累的狀態(tài)，來判斷其好壞。當然，其背后所承載的設計理念，更值得我們關注和思考。

Ⅰ蔚來ES8的高壓安全設計狀態(tài)——結構布局合理

上車啟動嘎吱響，丈母娘兩眼淚彷徨。好的整車和高壓系統(tǒng)結構布局合理性極大的影響了高壓系統(tǒng)的安全可靠性。如果整車高壓系統(tǒng)結構布局不合理或者車身結構強度不足，在車輛長時間的使用過程中可能導致車身 結構扭曲變形，高壓零部件固定安裝點受力移位，進而導致高壓零部件密封安全性降低，在下雨或者車輛涉水時進水引發(fā)高壓回路短路、發(fā)熱起火等安全風險。

后來我拿到了ES8的現(xiàn)場拆解圖，主要看高壓電池包的高壓對接口、高壓功率分配單元和其他高壓零部件，這幾個關鍵部位并沒有任何進水、腐蝕或者摩擦變形的跡象。

高壓電池包接插件口無異常刮蹭、變形情況

高壓功率分配單元結構無任何變形，密封面干凈整潔，無任何水跡或霉變現(xiàn)象

蔚來ES8的結構可靠性主要來自完全正向開發(fā)的先天優(yōu)勢。正向開發(fā)的好處在于不受限整車固有結構，可以優(yōu)先保護重要零部件（比如三電系統(tǒng)），從蔚來ES8的整車結構布局圖中可以發(fā)現(xiàn)，高壓電池和電驅動系統(tǒng)均布置在碰撞和擠壓安全核心區(qū)域，受力防撞結構相對規(guī)整，受力傳遞路徑可靠。

Ⅱ蔚來ES8的高壓安全設計狀態(tài)——設計冗余

人生很多時候都在追求對的時間遇上對的人，追求這種“剛剛好”的狀態(tài)，但是做產(chǎn)品開發(fā)設計是不能僅滿足于“剛剛好”，特別是電動汽車的高壓系統(tǒng)耐久安全設計。

電動汽車相較于傳統(tǒng)燃油汽車，擁有復雜的高壓零部件、高壓線束、高壓接插件等大功率高壓用電器。這些大功率高壓用電器在使用過程中由于長時間通過幾十甚至幾百安培的大電流，根據(jù)熱量累計公式Q=不難發(fā)現(xiàn)，隨著通過大電流的用電器電阻R的增大，高壓用電器的發(fā)熱量也會增大，在超過一定安全閾值的情況下，可能導致高壓用電器燒蝕和起火。

基于此風險， 就要求在高壓用電器的設計和選型時，必須考慮實際的使用需求和冗余保護。比如線束線徑設計是否足夠大、線束內阻是否足夠小、高壓連接接頭和觸點是否足夠牢靠、高壓連接螺栓扭矩是否足夠等等。

高壓接插件接口狀態(tài)完好

電池主高壓線束狀態(tài)完好

高壓銅排螺栓連接點狀態(tài)完好

如不滿足以上要求，從實車表現(xiàn)來說，將存在因虛接打火導致高壓連接點燒蝕變色甚至發(fā)黑、高壓線束外皮發(fā)熱變形發(fā)黑或碳化等現(xiàn)象。

從蔚來ES8的拆解結果來看，即便是開了10萬公里，所有高壓線束的外觀狀態(tài)完好，高壓接插件的接口位置光潔、高壓銅排的螺栓連接點完好，未發(fā)現(xiàn)任何燒蝕或者變黑的痕跡。基于此可以判斷，蔚來ES8在高壓系統(tǒng)耐久安全方面還是做了很多冗余設計的。

（小知識3：冗余設計，指產(chǎn)品設計過程中在滿足實際需求的情況下留出余量，比如實際最大使用電流為100A，但是選用能耐150A的線束。合理的冗余設計可極大的提高產(chǎn)品的可靠性，唯一的缺點就是成本更高。）

Ⅲ蔚來ES8的高壓安全設計狀態(tài)——線束固定可靠

電動汽車高壓用電器遍布車身各處，與之連接的高、低壓線束貫穿車身，形成了類似于人體血管網(wǎng)絡的復雜結構。高、低壓線束的走向不同、粗細不同、工作狀態(tài)也不同。任何一根線束出現(xiàn)問題都有可能像血管出現(xiàn)問題一樣導致心臟受損，從而引發(fā)身體不適，嚴重的甚至可能會危及生命。

另外，根據(jù)消防統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年機動車火災約為27136起，其中約占35%的事故是由于電氣火災導致，26%的事故是由于自燃導致，而電氣火災和自燃與線束固定可靠性有很大的關系。若高、低壓線束固定不可靠，在使用過程中可能發(fā)生磨損、干涉等，存在短路、漏電、發(fā)熱起火等安全隱患。

由此可見，在電動汽車的高壓系統(tǒng)耐久安全設計中，線束固定可靠性極為關鍵。電動汽車在研發(fā)階段會做一些測試，模擬各種高速、顛簸、沙石等振動路況，從而驗證高、低壓線束的固定可靠性。但是，當車輛轉交到用戶的手里，是否能經(jīng)受住種種“非人”的折磨，比如這輛ES8一年半開個100000公里，日均200多公里的考驗，確實是個值得關注的問題。

拆解之后可以看到，蔚來ES8對于高、低壓線束的保護還是很全面的。高、低壓線束平均每100mm就有一個可靠的固定點或固定卡扣，這樣做的目的是有效避免在車輛使用過程中出現(xiàn)線束震蕩或者撞擊導致受損的情況。

蔚來ES8的高壓線束均采用多層絕緣防護設計，在某些易磨損位置采用了波紋管、毛氈布等防割、防磨損結構設計，低壓線束在固定點位置采用加強絕緣防割材料纏繞包覆，很大程度上降低固定點的磨損風險。從拆解的結果來看，日均200公里的行駛工況，ES8的高低壓線束狀態(tài)還算完好，未出現(xiàn)破皮、干涉的情況，線束固定的可靠性值得肯定。

蔚來ES8高壓安全設計狀態(tài)總結

老王一直強調，安全是條不可逾越的紅線，是所有新能源產(chǎn)品開發(fā)的最高原則。新能源汽車安全開發(fā)是一項復雜的系統(tǒng)性工程，只有充分的考慮到系統(tǒng)特性，并針對產(chǎn)品使用場景進行全面的失效模式分析，保證產(chǎn)品全生命周期安全性得到充分的驗證。不管是高壓安全、碰撞安全、起火安全還是涉水安全風險，都只是新能源汽車安全開發(fā)設計中的部分內容，還有很多未羅列的風險需要各個企業(yè)和從業(yè)者進一步考慮。

我們通過一次對10公里蔚來ES8的拆解展示，可以讓大家從對蔚來ES8的早期認識過渡到了中期的理解，或許還是會有質疑的聲音，但我認為需要更客觀公正去看待它背后的努力。從蔚來ES8高壓安全設計狀態(tài)幾大條目解析來看，蔚來在針對其產(chǎn)品高壓安全可靠性的設計及背后的設計理念上面還是非常值得肯定的。當下不能代表未來，但是當下卻能看到未來。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。祝福蔚來。