3月27日,中國電動汽車百人會召開了“電動汽車熱點問題系列研討會Ⅰ”,對電動汽車安全問題進行了探討和分析。目前國內電動汽車安全問題主要體現在電池使用、材料構成和充電安全方面。上下游產業發展不平衡、企業盲目重量輕質是造成這些安全問題的主要因素,此外,監管監控存在漏洞、政府相關政策不全也是原因之一。
因此,電動汽車相關企業必須嚴抓質量環節、進行技術創新、加強監管監控、不能冒進求成;政府相關部門也應重視電動汽車安全問題,在相關政策法規上進行逐步完善,確保各部門之間協同合作,促進電動汽車行業有序、健康、穩定的發展。
一、電動汽車安全事故成因
2011年-2015年,我國新能源汽車共發生了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:
(一)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,導致各項參數發生改變,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,發生事故。
(二)電池材料不過關
目前我國大多數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,使電池內的鋰離子暴露在空氣中,引發火災。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,電池漏液現象時有發生。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。
(三)動力電池系統存在缺陷
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;有的電池系統防護設計欠缺,抗擠壓能力較差,一旦受到擠壓會發生變形、外殼破裂、內部支架損壞、接插件松動、高低壓線束磨損等,造成安全隱患。
(四)充電引發起火
我國發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
根據對電動汽車安全事故的調查和成因分析,電動汽車發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、穩定、長久發展的主要因素,具體有以下幾點:
(一)生產環節重量輕質
2013年—2015年,國內整車生產合格數量達到49.7萬輛,進入了高速發展時期,這也對配套的電池行業帶來了生產壓力,電池生產廠商為了保證供應量,在生產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,包括溫度監控裝置、機械鎖、電子鎖等,但依然有部分企業的零部件產品無法達標。以充電槍為例,目前幾乎沒有廠家能夠提供達標的產品。
此外,在充電過程中的通訊協議存在著中斷充電指令失效、繼續進行充電的情況;電池管理系統(BMS)也出現對充電設施發送錯誤的信號和命令的現象,如在電池充滿之后還發出充電的指令,最終造成過充保護失效,導致充電事故發生。
在充電樁方面,隨著大量充電設施企業的涌入,出現了產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生漏電、過流等事故,存在一定的安全隱患。
(二)動力電池技術有待提高和創新
據測試機構的數據顯示,現有的動力電池系統中,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。如果單體電池出現熱失控,三元材料比磷酸鐵鋰材料出現的火花、著火的情況要大很多,這不僅是已發生事故中出現的問題,也是潛在的安全隱患。
另一方面,電池系統的整體設計缺乏合理性,各部件設計空間都沒有統一的規劃,事故風險概率非常高。據調查,國內新能源零部件系統領域排行前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安全防護方面也缺少合理、統一的規劃。
(三)監控系統流于形式
在部分地區,電動汽車的監控系統并沒有起到真正的監控安全的作用,更多的是作為數據采集工具而不是對系統安全進行預警和報錯,有些監控系統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商,各自為戰,缺乏完整的監控能力。
(四)整車系統設計存在問題
在整車設計方面,對于電池組與車內空間缺少規劃,整車防護不足,一旦出現電池著火現象,車內人員疏散時間太少,逃生機會變低。這在純電動大客車的安全事故上較為明顯,出現的問題也比較多。
(五)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。安檢方面的缺失導致政府無法監管和檢測到電動汽車的動力安全及相關問題。
(六)專業知識培訓缺失
在電動汽車的基礎設施建設中,很大一部分從業人員缺少電動汽車相關專業知識。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民,完全不具備電動汽車相關專業知識,裝出來的充電樁不僅不規范,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展之本。從電動汽車動力系統的特殊性、基礎設施的聯動性和市場應用中的實踐經驗來看,加強電動汽車安全,減少各環節中存在的安全隱患刻不容緩。
(一)保持市場理性,加強質量建設
近年來,我國電動汽車的發展取得了良好的成績,但是在加快發展的同時也不能忽視安全問題。企業在面對政策利好時應保持冷靜,不能盲目進行數量的擴張和產能擴大,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。
因此,無論是整車、零部件還是基礎設施,都不可盲目建設,相關企業應高度重視產品質量和安全問題,嚴格執行國家標準,進行安全性測試,對于出現安全事故的產品應及時召回、整頓。另一方面,政府要制定、完善相關考核標準,讓產品質量有標準可以參照,并嚴格進行認證和檢測,規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效應,一輛車起火很有可能造成大面積的損失。一旦出現大型事故,對于電動汽車整個行業的發展是致命的。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。
(二)重視技術創新,促進產品迭代
在現有電池技術上,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。
在新電池技術研發方面,要將精力主要放在技術攻堅上。不能盲目提高現有電池的能量密度,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。在研發過程中,不能只關心產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品、最大程度地實現電池安全。另一方面,政府和企業要在資金、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乃至全固體電池的研發,通過更新迭代產品,保證電動汽車使用的安全。
(三)加大監管力度,建立監控體系
目前,我國在傳統汽車領域對于整車廠的監管相對來說比較健全,在新能源領域雖然監管的條目比較多,但是不夠具體、不夠充分。在監管過程中,不能僅針對某個環節,而應該對整車管理和控制進行體系監管。
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、多級聯動。對于電動汽車行業的各個方面、各個環節要實現“檢測——預警——控制”的監控鏈,做到實時、有效、多級聯動的系統化防控體系,防控體系的各個環節都應發揮作用,不能流于形式。
(四)政府部門應加強協同,完善相關政策
電動汽車的發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,在加強電動汽車安全問題方面,也需要各個政府部門協同合作,完善相關標準和監督問題。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了解和研究。
在安檢方面,動力系統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進行系統討論,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系,通過政策規范,保證電動汽車行業的有序、安全、穩定發展。
(五)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從業人員的知識儲備完善和職業資格提升,借鑒國內外企業的成功經驗,對相關人員進行系統培訓和資格認定,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,或延緩燃燒速度,保證車內乘客有足夠的時間逃生;同時還要安裝滅火裝置,一旦發生火災可迅速控制或延緩火勢蔓延。
除此之外,還可效仿國外經驗,引入保險機制,與國內保險公司商談合作,在事故發生之后盡量減少損失,獲得一定保障。