[摘要] 动力电池作为新能源汽车的核心部件，其质量安全对消费者生命财产安全、产业可持续发展及国家 “双碳” 战略目标实现至关重要。本文以东风股份新能源汽车（以下简称“东风股份”）研发实践为基础，从电池设计开发、整车集成优化、仿真分析、多级别测试验证、大数据智能管控等维度，系统阐述整车视角下动力电池质量安全保障体系的构建路径。同时，针对业内物理和电接口界面不统一问题提出标准化建议，旨在为新能源汽车行业动力电池安全性能提升及产业高质量发展提供参考。
[关键词] 动力电池；质量安全；整车集成；测试验证；界面标准化
王亚磊
高级工程师，有丰富的新能源系统和电子电器系统设计开发经验。
先后主导过东风汽车股份有限公司皮卡、MPV、轻型商用车等系列车型的电子电器系统和新能源系统开发工作，
主导修建了公司多项设计规范和设计流程，申请了多项发明专利。
1 引言
在新能源汽车产业快速发展的背景下，动力电池质量安全成为制约产业健康发展的关键因素。优秀的动力电池产品需通过整车集成与应用才能充分发挥价值，这要求产业链上下游协同创新、深度融合。东风股份从整车视角出发，通过 “强电芯与电池包”“优整车集成保护”的“金蛋与蛋巢”模式，构建全过程、多维度动力电池质量安全保障体系，实现新能源产品的安全、可靠与高效。
2 构建从研发到测试验证全流程保障体系
2.1 动力电池设计开发阶段的安全保障
东风股份与电池供应商从“强”“阻”“控”三个核心维度，提升电芯与电池包的整体安全性能，构建“金蛋”，为后续整车集成奠定坚实基础。
2.1.1 “强”：强化研发与结构设计
以安全为首要准则，在正负极材料选型、高安全电解液开发、单体设计、电池单体和包的仿真分析及整体电池包结构优化集成等方面，构建强大研发能力。如采用极片安全涂层技术，显著提升电芯热力学稳定性；设计一体式高度集成框体结构，为电池包提供基础安全保障，增强电池包在复杂工况下的抗风险能力。
2.1.2 “阻”：阻止热失控与阻断热扩散
在电池包材料选用与结构设计上，重点实现阻燃与热失控阻断的安全防护。选用耐高温绝缘阻燃材料，确保电池出现问题时燃烧可控；在电池单体间设置航空级热阻层，大幅提升热阻，有效隔断热扩散，避免单体失控引发连锁反应；通过结构优化在包内设置气流道和防爆阀，引导气流按设计意图流通泄压，防止系统级安全事件发生。
2.1.3 “控”：全流程管控与风险预警
建立覆盖全流程的安全管控体系，从安全可靠性指标分解、目标达成分析，到生产制造过程、产品交付各环节，均通过标准化流程、规范及信息化手段实现可靠管控。此外，结合预警模型建立与大数据收集、处理及反馈机制，实现安全风险提前预警，确保电池从设计、制造到市场应用的全生命周期安全可控。
2.2 整车集成阶段的安全防护优化
在整车端，围绕结构安全、高低压电安全、信息功能安全及高效热管理四大方向，构建全方位“蛋巢”保护体系，保障动力电池在整车运行中的安全。
2.2.1 结构安全：远离风险与碰撞防护
在电池包布置中，优先保证电池包离地高度，从空间上减少电池包与地面障碍物接触的风险。当结构限制无法实现离地高度最大化时，在电池包前方布置防撞结构，此举既能在意外路况下保护电池包，又能及时预警驾驶员，降低碰撞对电池的损伤概率。
2.2.2 高低压电安全：提升防护与规范管理
受布置结构限制时，为电池包高低压电接口增加防护罩，提升整体防护性能。同时，采用更高耐温等级材料、更强防护措施、更严格布置规范及更高精度数据采集技术，确保电池安全与系统可靠运行，避免因高低压电问题引发安全事故。
2.2.3 信息安全和功能安全：构建全价值链安全体系
建立涵盖企业级管理规范、风险识别与评估、信息安全测试、漏洞检测与上报、供应商管理及信息安全产品开发规范的全价值链信息安全管理体系。同时，满足整车外部链接、通讯、软件升级及数据等安全技术要求，为电池安全构建稳定的信息安全通道。
2.2.4 高效热管理：为电池打造全工况“舒适区”
采用空气源+水源+WPTC（水暖驱动型正温度系统热敏电阻加热系统）热管理系统架构，实现更精确的控温与更高的效率。该系统架构在节能的同时，为电池提供全工况下的适宜工作温度环境，避免因温度过高或过低影响电池性能与安全，保障电池在不同工况下的稳定运行。
2.3 整车标定：确保电池与整车系统契合
整车标定是实现电池系统与整车各系统完美契合的关键环节，通过实验室环境以及极寒与极热环境下的多场景标定，验证电池在不同环境下的可靠性。
2.3.1 低温标定：极寒环境下的性能和安全保障
每年组织车队前往我国极寒地区黑龙江黑河市，在白天平均气温-20℃、夜晚最低温度超-28℃的环境下，开展为期两个月的低温标定工作。针对电池系统进行29个场景、44项功能的标定测试，确保电池在低温环境下可靠运行，优化低温场景下电池在充放电、续航里程等方面的性能。
2.3.2 高温标定：酷热环境下的性能和安全保障
每年7—8月组织车队前往极热地区新疆吐鲁番市，在平均气温超37℃、地表温度超70℃的环境下，进行为期 两个月的高温标定。针对电池系统在高温环境下开展17个场景、35项功能的标定测试，验证电池系统与热管理系统的功能性融合，保障电池在高温环境下的性能与安全性，避免高温引发的热失控风险。
2.3.3 实验室初步标定：缩短周期与降低成本
为减少开发周期、降低开发成本，在环境转鼓舱内针对电池系统的47个场景和80多项功能进行初步标定测试。通过实验室环境模拟，提前发现电池与整车系统匹配中的潜在问题，为后续实地标定奠定基础，提升标定工作的效率与经济性。
2.4 仿真分析：提前洞察安全隐患
仿真分析作为动力电池质量安全保障的重要技术手段，通过多维度、多场景的仿真，提前洞察电池系统、安装结构及热管理中的安全隐患，有针对性地进行优化改进。
2.4.1 电池系统仿真：全方位 “体检”
涵盖电芯级到电池包级的多维度分析，包括电芯级失效分析、单体性能仿真及电池包性能仿真。同时，对电池包进行强度、模态、疲劳耐久仿真分析，模拟电池包在各种受力、振动等工况下的表现；结合电池本征特性、使用负荷、历史数据及机器学习模型，开展电池包循环寿命仿真分析，准确预测电池包寿命循环次数，从源头上保障电池安全可靠。
2.4.2 安装结构仿真：筑牢结构支撑
开展超过国家标准的结构强度、模态、疲劳耐久分析，确保安装结构符合国家标准要求；基于路谱进行仿真分析，使电池安装结构更好地适应车辆在不同道路上的行驶载荷；进行基于工况的结构强度、模态分析，全方位验证安装结构在实际极限工作场景下的稳定性和可靠性，为电池提供牢固可靠的安全保障。
2.4.3 热管理仿真：精准调控温度
通过 4 个方向 、13 大场景的精细仿真，了解不同温度相关工况对电池系统热状态的影响，确保电池始终处于适宜的工作温度范围内，避免因过冷或过热影响电池性能，甚至引发安全问题，为电池高效、安全运行提供环境保障。
2.5 多层级测试验证：实物阶段安全和性能的保障验证
从零部件级到系统级的测试验证，是实物阶段保障动力电池质量安全的关键环节，通过严苛的测试标准与全面的测试场景，确保电池及相关系统的可靠性与安全性。
2.5.1 电池试验：核心目标 “不起火、不爆炸”
基于国家标准开展结构强度、模态、疲劳耐久测试，检验电池结构稳定性；全面检验电池电性能，包括容量、充放电、冷启动、能量密度等，保障电池使用体验与效能；开展挤压、针刺、过充、过放、短路、热稳定性、火烧、低气压等安全性能测试，验证电池在极端情况下的安全性；进行震动、冲击、温度负荷、湿热循环、盐雾、化学负荷等可靠性测试，模拟电池在实际使用中的复杂环境，确保电池长期可靠运行。
2.5.2 系统试验：全方位保护电池
将车架、电池包、电池包支架结合，开展系统级测试，如系统级扭曲对电池包及固定系统影响的测试验证，以此充分考量车辆使用过程中不同结构间的相互作用对电池的影响，提前发现并解决潜在问题，为电池打造安全稳定的工作环境。
2.5.3 系统功能验证：系统级功能保证
搭建三电联调、热管理系统级测试台架等，开展整车功能、系统安全策略、整车通信、失效等测试，全方位验证系统功能是否符合要求，确保电池系统及车辆安全高效运行。
2.6 整车测试与验证：终极安全考验
整车测试与验证是对电池系统以及整车安全性能的终极考验，通过更严苛的测试标准与全面的测试场景，确保整车在各种工况下的安全可靠。
2.6.1 防水性测试：筑牢雨水环境防线
强化对新能源车防水性能检验。通过每天3次淋雨测试，以及每5公里1次的涉水、溅水测试和模拟五月雨等雨水测试场景，全方位模拟车辆在雨水相关环境下的状况，确保电池等关键部件不会因进水出现故障，保障整车在雨水环境中的安全运行。
2.6.2 拓展场景测试：覆盖多样苛刻使用场景
挖掘客户使用过程中可能出现的滥用场景，开展深度涉水、高压冲洗、误用及充电扫桩等测试。覆盖车辆实际使用中的各类特殊情况，提前验证整车和电池系统在这些场景下的表现，保障车辆在多样场景中安全可靠运行。
2.6.3 耐久测试：极端环境下的长期验证
东风轻卡系列车型在气温约-30℃的黑龙江黑河进行低温标定和耐久测试。
路面耐久测试：采用21倍强化系数，路面涵盖比利时路、石块路、综合路、高环路、涉水池等复杂路面，累计测试里程达107万公里。整车台架测试：根据设定工况和路普开展整车台架测试，进行整车级别强度和抗扭曲验证。极端温度耐久测试：在高温（环境温度50℃、地表温度75℃）与高寒（环境温度-30℃）环境下，累计开展了18万公里的耐久测试，充分验证整车在极端温度条件下的可靠性和安全性，确保电池系统和整车长期安全稳定运行。
2.7 大数据与智能管控：全生命周期安全守护
在大数据和智能时代，通过数据采集、处理与界面交互的协同，构建 “云、管、端”一体化智能管控体系，实现动力电池全生命周期的安全守护。
2.7.1 数据采集：安全获取基础数据
进行更全面的电池信息采集，采集过程严格符合信息安全规范；通过协议加密及鉴权等手段保障CAN总线（控制器局域网总线）安全，确保数据在传输采集过程中不被非法获取或篡改，为后续电池安全保障提供可靠数据基础。
2.7.2 数据处理：精准分析与预警
开展身份认证、数据加解密、数字签名验签、脱敏处理等操作，保证数据安全性与有效性；利用精准模型及迭代算法对电池健康状态（SOH）、行驶速度、充电次数、充电方式、充电电量等数据进行深入分析，精准预警电池可能出现的问题，将安全隐患消灭在萌芽状态。
2.7.3 界面交互：友好智能的用户服务
通过客户端为用户提供驾驶建议，降低能耗，提升电池循环寿命。同时，给出充电建议，助力延长电池使用寿命。另外，构建故障预警系统，提前预警安全风险，将安全事件降级为故障，最大程度保障电池使用安全，让用户更安全、节能的使用车辆。
3 行业建议：推动物理和电接口界面标准化
当前，电池包物理和电接口界面存在不一致问题，给整车厂、电池包生产企业及上下游产业链带来诸多困扰，制约产业高效发展。
3.1 接口界面不一致的弊端
安装接口尺寸不一致，导致整车布置及适配过程中需使用多种尺寸支架，不利于平台化发展。同时，支架生产工艺落后、制造效率低，无法形成规模化效果；高低压电接口界面不统一，使高低压线束无法实现平台化设计，阻碍平台化推进，增加成本和质量风险。
3.2 标准化建议
建议建立统一的物理和电接口界面标准。在安装接口方面，规范安装孔孔径及位置尺寸，形成电池包安装固定孔相应的标准；在电接口方面，针对不同形状端子结构，统一端子形状及位置尺寸。统一接口界面标准后，可有效推动整车平台化发展，实现高低压线束平台化设计，优化成本，提高开发效率，降低质量风险，为行业高质量发展提供支撑。
4 结论
动力电池质量安全是新能源汽车产业发展的核心基石。东风股份从轻型商务车视角出发，通过设计开发、整车集成、整车标定、仿真分析、系统测试验证、整车测试验证及大数据智能管控等全流程、多维度的保障措施，构建了完善的动力电池质量安全保障体系。同时，针对行业接口标准化问题提出建议，旨在推动新能源汽车行业动力电池安全性能提升与产业可持续发展，为消费者提供更安全、可靠的新能源汽车产品，助力国家 “双碳” 战略目标实现。未来，随着技术的不断创新与行业标准的逐步完善，动力电池质量安全保障体系将进一步优化，为新能源汽车产业持续健康发展保驾护航。
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