電動車總出事，有何安全之策？

車云按:

作為中國電動汽車領域跨學科、跨行業(yè)、跨部門、跨所有制的政策和學術研究平臺，中國電動汽車百人會（Chinaev100）已成為國家在電動汽車領域的第三方智庫。車云網(wǎng)聯(lián)合百人會設立特約專欄，針對電動車的熱點問題，探討和分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展之策。

專欄第一篇關注的是電動車安全問題。目前國內(nèi)電動車安全主要體現(xiàn)在電池使用、材料構成和充電安全方面。上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡、企業(yè)盲目重量輕質是造成這些問題的主要因素,此外,監(jiān)管監(jiān)控存在漏洞、政府相關政策不全也是原因之一。

本文不僅對問題的產(chǎn)生進行了分析，對于解決方案也提出了具體的上層建議。

一、電動汽車安全事故成因

2011 年-2015 年,我國新能源汽車共發(fā)生了 24 例火災事故,其中純電動客車 15 例、混合動力客車 5 例、純電驅動乘用車 4 例。在 這 24 例事故中,或是自燃事故,或是碰撞事故,或是充電事故。 針對這些事故進行分析,其成因主要有以下幾點:

1、電池使用不當

電池在使用過程中遇到液體浸泡、隔膜破損、絕緣損毀的情況下會發(fā)生短路,造成電池過熱起火。隨著使用時間的增長,電池會逐步老化,導致各項參數(shù)發(fā)生改變,不安全因素增加。除此之外,部分低質量的電芯存在毛刺、錯位、雜質、污染等問題, 會導致動力電池在使用時短路,發(fā)生事故。

2、電池材料不過關

目前我國大多數(shù)電動汽車都是以鋰電池作為動力電池的主要原材料。由于鋰離子活躍、易燃的化學特性,在實際使用過程中遇到碰撞、擠壓會導致電池組受損,使電池內(nèi)的鋰離子暴露在空氣中,引發(fā)火災。此外,由于我國安裝和組裝電池組的機械化程 度不高,導致生產(chǎn)的單體電池或電池組的一致性不高,質量參差不齊,電池漏液現(xiàn)象時有發(fā)生。電解液一旦接觸氧氣,會迅速分解燃燒并引燃電池組,造成安全事故。

3、動力電池系統(tǒng)存在缺陷

有的電池喉箍(軟硬管的連接物)位置不對,容易造成電池冷卻劑泄漏,導致電池過熱起火;有的電池內(nèi)部高壓附件及線路排布不合理,受到擠壓后容易引起短路;有的電池系統(tǒng)防護設計欠缺,抗擠壓能力較差,一旦受到擠壓會發(fā)生變形、外殼破裂、 內(nèi)部支架損壞、接插件松動、高低壓線束磨損等,造成安全隱患。

4、充電引發(fā)起火

我國發(fā)生了多起電動汽車火災事故,有一部分是電動汽車過充引起的。由于充電站沒有過充保護,導致了充電過程中的起火。很多充電樁安裝在地下車庫或大型停車場,一輛電動汽車發(fā)生火災,可能會 引燃周邊其他車輛,造成不可預估的損失。在低溫時充電沒有預熱措 施導致溫度場差較高,也是造成充電安全事故的原因之一。

二、電動汽車安全事故中暴露出的幾個問題

根據(jù)對電動汽車安全事故的調查和成因分析,電動汽車發(fā)展過程中存在的一些問題也逐漸顯露出來,這些問題成為制約電動汽車安全、有序、穩(wěn)定、長久發(fā)展的主要因素,具體有以下幾點:

1、生產(chǎn)環(huán)節(jié)重量輕質

2013 年—2015 年,國內(nèi)整車生產(chǎn)合格數(shù)量達到 49.7 萬輛, 進入了高速發(fā)展時期,這也對配套的電池行業(yè)帶來了生產(chǎn)壓力, 電池生產(chǎn)廠商為了保證供應量,在生產(chǎn)過程中往往忽視了對質量的要求。

除了電池以外的零部件,也存在不符合國家標準和要求的情況。盡管國家在修訂電動汽車相關標準時增加了很多對安全方面的要求,包括溫度監(jiān)控裝置、機械鎖、電子鎖等,但依然有部分企業(yè)的零部件產(chǎn)品無法達標。以充電槍為例,目前幾乎沒有廠家 能夠提供達標的產(chǎn)品。

此外,在充電過程中的通訊協(xié)議存在著中斷充電指令失效、繼續(xù)進行充電的情況;電池管理系統(tǒng)(BMS)也出現(xiàn)對充電設施發(fā)送錯誤的信號和命令的現(xiàn)象,如在電池充滿之后還發(fā)出充電的指令,最終造成過充保護失效,導致充電事故發(fā)生。

在充電樁方面,隨著大量充電設施企業(yè)的涌入,出現(xiàn)了產(chǎn)品質量參差不齊的情況,部分充電樁在組裝設計時就未能滿足國家標準,這些問題充電樁易發(fā)生漏電、過流等事故,存在一定的安全隱患。

2、動力電池技術有待提高和創(chuàng)新

據(jù)測試機構的數(shù)據(jù)顯示,現(xiàn)有的動力電池系統(tǒng)中,單體電池的風險普遍存在,低的風險包括漏液、變形、排氣,高的風險包括火花、爆炸等情況。如果單體電池出現(xiàn)熱失控,三元材料比磷酸鐵鋰材料出現(xiàn)的火花、著火的情況要大很多,這不僅是已發(fā)生事故中出現(xiàn)的問題,也是潛在的安全隱患。

另一方面,電池系統(tǒng)的整體設計缺乏合理性,各部件設計空間都沒有統(tǒng)一的規(guī)劃,事故風險概率非常高。據(jù)調查,國內(nèi)新能 源零部件系統(tǒng)領域排行前 10 位的廠商,對于電池的模塊和電池包之間的間隙大小沒有統(tǒng)一的標準和要求,在插接件、電纜等高 壓電氣部件,以及電機控制器等整個系統(tǒng)安全防護方面也缺少合理、統(tǒng)一的規(guī)劃。

3、監(jiān)控系統(tǒng)流于形式

在部分地區(qū),電動汽車的監(jiān)控系統(tǒng)并沒有起到真正的監(jiān)控安全的作用,更多的是作為數(shù)據(jù)采集工具而不是對系統(tǒng)安全進行預警和報錯,有些監(jiān)控系統(tǒng)甚至只是作為參觀時的展示品,失去了本身應有的作用,流于形式。

對于電動汽車來說,事故的預警非常重要,這一點在大巴的應用上顯得更為突出。與乘用車具有的嚴格的風險管控措施不同, 大巴的制造是分離的,電池和整車的制造分別為不同的生產(chǎn)商, 各自為戰(zhàn),缺乏完整的監(jiān)控能力。

4、整車系統(tǒng)設計存在問題

在整車設計方面,對于電池組與車內(nèi)空間缺少規(guī)劃,整車防護不足,一旦出現(xiàn)電池著火現(xiàn)象,車內(nèi)人員疏散時間太少,逃生 機會變低。這在純電動大客車的安全事故上較為明顯,出現(xiàn)的問 題也比較多。

5、政府部門對于加強安全性相關措施存在不足

眾所周知,我國對于機動車的安檢有著相關要求和執(zhí)行標準。 在燃油車方面,有針對油耗、排量的相關安檢要求,但是對電動汽車的安檢卻不包括和安全性相關的電驅動動力系統(tǒng)。安檢方面的缺失導致政府無法監(jiān)管和檢測到電動汽車的動力安全及相關問題。

6、專業(yè)知識培訓缺失

在電動汽車的基礎設施建設中,很大一部分從業(yè)人員缺少電動汽車相關專業(yè)知識。以某項中德汽車項目為例,安裝充電樁的施工人員甚至是幾個農(nóng)民,完全不具備電動汽車相關專業(yè)知識, 裝出來的充電樁不僅不規(guī)范,在安全上也存在重大問題。在整車銷售中,對于消費者也沒有針對電動汽車的安全知識方面的專業(yè)培訓和資料。

三、提高電動汽車安全性的建議

安全是新能源汽車的發(fā)展之本。從電動汽車動力系統(tǒng)的特殊性、基礎設施的聯(lián)動性和市場應用中的實踐經(jīng)驗來看,加強電動汽車安全,減少各環(huán)節(jié)中存在的安全隱患刻不容緩。

1、保持市場理性,加強質量建設

近年來,我國電動汽車的發(fā)展取得了良好的成績,但是在加快發(fā)展的同時也不能忽視安全問題。企業(yè)在面對政策利好時應保 持冷靜,不能盲目進行數(shù)量的擴張和產(chǎn)能擴大,而對安全問題、 技術問題有所放松。一旦在質量控制管理等方面上放松,加上技術成熟度不夠,會加速擴大問題的出現(xiàn)。

因此,無論是整車、零部件還是基礎設施,都不可盲目建設, 相關企業(yè)應高度重視產(chǎn)品質量和安全問題,嚴格執(zhí)行國家標準, 進行安全性測試,對于出現(xiàn)安全事故的產(chǎn)品應及時召回、整頓。 另一方面,政府要制定、完善相關考核標準,讓產(chǎn)品質量有標準可以參照,并嚴格進行認證和檢測,規(guī)范對新能源汽車安全的管理。

需要特別注意的是充電設施方面的建設。由于電動車充電時 著火會造成連環(huán)效應,一輛車起火很有可能造成大面積的損失。 一旦出現(xiàn)大型事故,對于電動汽車整個行業(yè)的發(fā)展是致命的。因此大型停車場和地下車庫的充電樁建設及安全問題要慎之又慎。

2、重視技術創(chuàng)新,促進產(chǎn)品迭代

在現(xiàn)有電池技術上,不僅要加強電池本身的安全性,即電芯本身的電化學特性帶來的安全性,還要強化電池管理系統(tǒng)的保護 功能,加強電池的安全性測試。另外,由于電動汽車的特性,電池使用時間長、充放電次數(shù)多,在電池設計和安全性測試上還要 考慮到電池全生命周期范圍的安全,避免因電池老化造成相關的安全事故。

在新電池技術研發(fā)方面,要將精力主要放在技術攻堅上。不能盲目提高現(xiàn)有電池的能量密度,電池的能量密度越高,將來出的問題就很可能像原子彈一樣,體積小、傷害大。因此一定要兼顧能量密度和安全性,在保證安全的基礎上進行研發(fā)。在研發(fā)過程中,不能只關心產(chǎn)品是否能通過安全性檢測和相關標準,而應該重視如何設計好產(chǎn)品、最大程度地實現(xiàn)電池安全。另一方面, 政府和企業(yè)要在資金、技術和時間上進行長期投入,用于安全性更強的新一代電池的研發(fā)乃至全固體電池的研發(fā),通過更新迭代 產(chǎn)品,保證電動汽車使用的安全。

3、加大監(jiān)管力度,建立監(jiān)控體系

目前,我國在傳統(tǒng)汽車領域對于整車廠的監(jiān)管相對來說比較健全,在新能源領域雖然監(jiān)管的條目比較多,但是不夠具體、不夠充分。在監(jiān)管過程中,不能僅針對某個環(huán)節(jié),而應該對整車管理和控制進行體系監(jiān)管。

對于零部件和充電設施來說,隨著使用時間的增多,將來會出現(xiàn)設備老化和部件損壞,長時間充電帶來的安全隱患將進一步加大,尤其是充電過程中的安全事故,將造成范圍更大的影響。因此,對于充電設施安全的監(jiān)管極為必要。

對于電動汽車安全問題,應建立一體化的防控體系,預防為主、多級聯(lián)動。對于電動汽車行業(yè)的各個方面、各個環(huán)節(jié)要實現(xiàn) “檢測——預警——控制”的監(jiān)控鏈,做到實時、有效、多級聯(lián)動的系統(tǒng)化防控體系,防控體系的各個環(huán)節(jié)都應發(fā)揮作用,不能流于形式。

4、政府部門應加強協(xié)同,完善相關政策

電動汽車的發(fā)展推動以四部委為主,同時涉及住建、能源、 電力等多個政府部門和系統(tǒng),在加強電動汽車安全問題方面,也需要各個政府部門協(xié)同合作,完善相關標準和監(jiān)督問題。對于政府部門而言,應該派專人或專門的部門對電動汽車安全問題進行系統(tǒng)了解和研究。

在安檢方面,動力系統(tǒng)是電動汽車安全的重要部分,完善電動汽車的相關安檢措施也極為必要。

另外,對于電動汽車安全性問題還應繼續(xù)進行系統(tǒng)討論,并形成反饋和報告,引起相關部門的重視;在未來的交流中,應加強和政府部門的聯(lián)系,通過政策規(guī)范,保證電動汽車行業(yè)的有序、 安全、穩(wěn)定發(fā)展。

5、重視人員培訓及應急措施處理

在人員培訓上,要加強我國電動汽車行業(yè)從業(yè)人員的知識儲備完善和職業(yè)資格提升,借鑒國內(nèi)外企業(yè)的成功經(jīng)驗,對相關人 員進行系統(tǒng)培訓和資格認定,獲準之后才可上崗。另一方面,要加強在市場層面的科普宣傳,對司乘人員、社會群眾進行電動汽 車安全的專門輔導,制作安全手冊,加強對安全知識和意識的普及。

在整車設計尤其是大型客車的設計上,要合理設計乘客與電 池組的隔離,一旦電池起火,要做到火勢會被控制在電池箱內(nèi), 或延緩燃燒速度,保證車內(nèi)乘客有足夠的時間逃生;同時還要安裝滅火裝置,一旦發(fā)生火災可迅速控制或延緩火勢蔓延。

除此之外,還可效仿國外經(jīng)驗,引入保險機制,與國內(nèi)保險公司商談合作,在事故發(fā)生之后盡量減少損失,獲得一定保障。