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CMIC:电动汽车的发展需以安全性为前提

发布时间:2016-10-27 09:30:39

来源:赛迪智库

作者:黄玉垚 高宏

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  【CMIC讯】2016年8月16日,特斯拉电动汽车再次发生自燃事故。截至目前,发生在国内的新能源汽车的起火事故已经达到了37起(如图1),其中纯电动汽车的起火事故竟达到28起。自2010年以来,随着电动汽车及充电产品的迅猛发展,其市场规模在不断壮大,越来越多的企业投身于电动汽车领域。但接踵而来的起火爆炸事故,让安全性成为了电动汽车所要面临的首要问题,更是引起了业界的强烈质疑和揣测,在一定程度上造成人们对电动车发展路线的反思,同时也为整个行业敲响了警钟。

图

 

  一、电动汽车安全问题困扰及成因
 
  安全问题已经成为消费者购买电动汽车时的首要关注点,其关注度超越了续航里程不够和充电设施不足等问题。根据统计,截至2015年底,我国电动汽车的事故率达0.17‰,比世界平均水平高出1倍多。另据数据(图2)显示,自2010年以来,随着我国电动汽车的发展,其火灾事故呈现不断上升的趋势,已经严重影响了我国电动汽车行业的发展,造成起火的成因主要由以下三点:

图

 

  (一)动力电池问题是引发安全事故的主因
 
  在目前已经报道的电动汽车的安全事故中,由动力电池问题引起的占据着很高的比例。首先,大多数电动汽车都以锂电池为主要电池原料,锂电池由于采用有机电解质体系,易燃也易氧化,如果发生碰撞或挤压可能导致电池正负极材料冲破隔膜,瞬间会产生超高电流,导致电池发生短路,电解液也被电解,产生气体,电池内部压力升高,最终将导致起火燃烧甚至爆炸。其次,某些动力电池质量较差,电解液会出现漏液情况,一旦遇热或与氧气接触,也会分解燃烧并引燃电池组。再次,动力电池喉箍位置不对、内部高压附件及线路排布不合理或防护设计欠缺等问题,也容易造成电池过热、短路等安全隐患。
 
  (二)充电时防护措施不当也易导致安全事故
 
  市面上的充电设备大都是采用被动充电方式,防护效果不高,当BMS(电池管理系统)出现故障时,充电机就会失去控制。这时如果过充,会使正极材料结构发生变化而使材料具有很强的氧化作用,并且这种作用是不可逆的,反应的热量如果积累会引发电池过热,引起短路,导致起火事故。2015年4月26日深圳五洲龙电动客车在充电站内起火,就是一次典型的由于过充而引发的起火事故。此外,如果在较为低温的环境下充电,由于缺乏预热措施,而引发动力电池与环境温度差较大,也是引起火灾事故的原因之一。
 
  (三)使用不当为主的其他原因也易引发安全事故
 
  电池在使用时,遇到液体浸泡、隔膜破损、绝缘损毁、使用时间过长等情况,都可能引发短路或性能参数异常,进而引起安全事故。如2016年6月3日发生在上海市于宝山的电动汽车起火事故,就是因为不正当的充电方式引发的;私自改装也容易引发起火事故,如2016年6月14日比亚迪唐汽车经车主改装后起火。
 
  二、安全事故多发背后暴露出的原因
 
  (一)部分企业为了迅速占领市场,忽视了产品质量
 
  随着国家在新能源汽车政策方面推广力度的增大以及市场的需求,新能源汽车销量增长迅速(图3)。为了搭上补贴的末班车、扩大市场份额,部分不具备产业基础、缺乏关键技术和产品研发能力的相关企业,盲目进行数量扩张和产能扩大,忽视了质量要求和安全要求,没有严格执行国家标准和安全性检测规范。

图

 

  (二)动力电池核心技术发展滞后
 
  电池是电动汽车的核心,诸多安全事故的出现,使得动力电池的安全性能越来越受到业界的关注。但是,我国动力电池研发能力不高,总体上仍达不到国际先进水平,企业技术研发持续投入也不足,缺乏关键技术创新能力,实际产能利用率较低,产品质量和性能不稳定,偶有出现漏液、变形、排气、起火、爆炸等风险事故。此外,电池的整体设计缺乏合理性,没有统一的规划,BMS系统的防护功能达不到要求的现象较为普遍。在电池技术研发方面,企业过多注重了能量密度的提高,而在安全性能方面只要求达到最低标准即可,这也无疑增大了安全事故发生的概率。
 
  (三)电动汽车的监控体系建设不力
 
  我国电动汽车的发展只有不到10年的时间,虽然监管的条例和规范较多,但与传统燃料汽车相比,还是显得不够具体和充分。不论在某个环节或是整车监控方面,都存在一定的问题。部分电动汽车的零部件和充电设施的使用监管还不到位,导致设备老化和坏损的现象时有发生,长时间充电会带来安全隐患;电动大巴的电池和整车制造商也存在各自为战的现象,缺乏整体监控能力。虽然目前电动汽车的监控水平得到了很大改善,但在部分地区,监控系统的作用并没有体现在安全事故的预警和报错方面,只作为数据采集工具。
 
  (四)政府缺乏加强电动汽车安全建设的有效措施
 
  电动汽车的安全监管不是政府某个部门的职责,而是需要多个部门协调统筹、通力合作,完善相关标准和制度。但目前来看,政府相关职能部门却缺乏对电动汽车系统的了解和研究,没有相关专业领域的人才。尽管国家已经出台了关于整车和零部件的安全监测标准,但不系统,对相关部门及企业指导性不强。技术监督部门更是没有相关标准作为依据,缺少出厂检验、入库检验等相关标准及手段。此外,电动汽车年检没有统一的标准,尤其是电驱动动力系统的年检方式的缺乏,更是加剧了安全事故的发生。
 
  (五)专业知识的匮乏
 
  在我国,电动汽车属于新兴行业,相关人才储备不足,没有系统的培训与教育体系,专业知识相对匮乏。而部分从事于电动汽车生产或研发的企业,其核心技术的掌握也相对缺失。此外,很大一部分从业人员缺少对电动汽车的系统了解,在一些基础设施建设中的施工人员只是一般的建筑工人,完全不具备从业资格,修建起来的设施不仅不规范,更在安全性上存在较大问题。而在市场层面,必要的科普宣传也相对不足,部分营销人员缺乏专业知识,不能及时的指导客户安全、正确地使用电动汽车。
 
  三、提高电动汽车安全性的建议
 
  (一)政府应加强顶层设计,完善相关政策
 
  政府部门应加强合作,加快电动汽车的相关标准、安检措施和监督体系的建立,并成立专门的部门对电动汽车的安全问题进行系统的了解、学习,加大对企业的指导力度。政府还应科学、合理的对电动汽车进行补贴,在资金和技术上进行长期投入,建立有效的车企资质认证政策和入围退出机制。把控检测关口,严格执行汽车年检制度、产品合格证制度、零部件检测制度。结合我国电动汽车发展现状和市场特点,制定行之有效的技术路线,维护其良好的发展环境,保证行业有序、安全、稳定发展。
 
  (二)加大研发力度,提高动力电池的安全性能
 
  从电动汽车的安全事故产生原因来看,动力电池引发火灾往往是重要因素。因此,提高动力电池的安全性就成了提高电动汽车安全性的首要问题。首先要从电池的研发入手,通过技术创新研发出不易燃烧的电池,如不易燃的电解质、耐高温不易变形的隔膜、低内阻低发热量的正负极材料,以及遇到不正常温升情况时能够自行隔断电化学反应的机制。其次做好模块和系统的安全设计,保持均衡与适宜的温度场,强化BMS系统的保护功能,加强电池的安全性测试,确保过充电时的安全性。此外,还要平衡电池的能量密度和安全性能设计,重视产品的更新迭代,保障电动汽车的安全使用。
 
  (三)企业要把好产品质量一关
 
  电动汽车的整车和零部件质量对于安全性十分重要。面对电动汽车市场的快速发展和利好政策,企业必须保持冷静,不能盲目的扩大数量和产能,要严格把控质量关,高度重视安全问题。每一个出厂的产品都应该严格执行国家标准,进行安全性测试,不合格的产品一律不能投入市场,已经出现安全问题的产品要及时召回、维修。此外,还要加强充电设施的建设,提高充电设备质量和水平,实现车与桩的互联互通,保证与充电机通信质量,保证车辆BMS系统功能安全,保证产品的电气安全、结构安全。
 
  (四)强化科普与知识储备力量
 
  政府和企业应采取合作的模式对相关人员进行系统培训和资格认定,加大从业人员的培训力度,提升其知识储备量和职业能力。同时,从市场角度出发,加强科普宣传,对消费者进行专门的安全辅导,加强安全知识的普及和安全意识的提升。此外,国家还要深化人才储备工作,如积极引进高水平人才,加强与国外先进车企或科研院所合作,在高校开设相关专业,建立相关培训机构,系统的完善和总结相关知识,培养适合我国电动汽车未来发展的人才。

责任编辑:拂晓晨风

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