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電動汽車安全相關問題研究(上)
2016-10-08 14:37:00
關鍵詞:電動汽車動力電池安全報告

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  中國電動汽車百人會在8月21日舉辦的中國電動汽車百人會夏季論壇(2016)上,發布了《電動汽車安全相關問題研究課題報告》(以下簡稱《安全報告》)。

  客觀認識電動汽車安全問題

  一、保障安全是產業發展的首要目標

  當前全球電動汽車發展勢頭迅猛,但也要注意到近些年來,尤其是2015和2016年,電動汽車安全事故發生次數較多。這固然與電動汽車保有量的增加有關,但更與產業發展初期,各界對安全問題的認識不足有關。為了支持電動汽車產業,政府已經投入了幾百億,社會投資更是踴躍。安全問題如果得不到重視,出現了大問題,就有可能對電動汽車產業產生毀滅性的打擊。因此,各方不能只關注量的增長而忽略質量的提升,需要保持理性,應當在滿足市場需求的同時,對安全問題絕對不能放松;不能像產業發展初期那樣,將研發環節當成市場環節,把不成熟的產品投入到市場中,拿消費者做試驗。

  電動汽車正從初創期進入到穩步上量的階段,這個時候更要堅持“安全第一”的原則,發展速度要以安全為前提保證。但也要看到,安全問題不能無限放大,更不能因為安全被重視就否定了電動汽車。從新興產業發展的一般規律來看,在發展初期,產品容易出現一些問題,這是正常的。應當對初創產品持包容的態度,允許發生一些錯誤,給出一定的空間和時間,不能因為出現錯誤,就限制其發展。

  二、安全問題是系統的、動態的問題

  電動汽車的安全問題不完全是技術問題,涉及的面較廣,包括企業、政府、消費者等主體,也包括公交、出租、充電等多個領域,是個跨行業、跨學科的系統性問題。沒有規矩不成方圓,政府部門應當組織開展電動汽車安全問題的系統性研究,從標準、認證、檢測、監管等諸多方面予以規范。安全問題也不是一個孤立的產品質量問題,還應當包括使用過程中的安全監管。政府部門研究制定相應的安全標準和法規來約束上市產品的同時,還需要加強事中事后監管,對已經上市的電動汽車安全狀態進行定期檢查,將安全隱患消滅在萌芽狀態。另外,除了產品本身的安全以外,還要考慮到操作人員安全、維修人員的專業培訓等。安全應當貫穿在電動汽車全生命周期當中,是動態的,而不是靜態的。

  三、安全問題的解決要依靠技術進步和創新突破

  安全問題是電動汽車產業發展的核心問題,真正解決安全問題還是要依靠技術進步和創新。企業需要對電動汽車安全事故進行分析研究,從機理上找到事故發生的原因,并在此基礎上研究出防范措施。安全問題是個系統性問題,不能只考慮產品本身,更要從整體出發,研究系統性的安全解決方案。這就需要加快技術攻關和創新研究,如制定電池系統安全標準、整車碰撞時動力電池箱的防護標準、著火時乘員逃生時間設定、車載滅火裝置研發、安全操作規范等。電動汽車產業如果要快速并健康的發展,必須加強安全技術創新方面的攻關。

  四、安全問題的解決還需要建立配套管理體系

  安全問題不能僅依靠產品質量無限制地提升來解決,它同時也是一個管理問題。安全管理如果執行不到位或者不落實,就容易引發安全事故,給人們的生命財產造成損失,而且在客觀上也阻礙了社會生產力的提高。因此應當從電動汽車全生命周期建立安全管理體系,包括產品認證、運行安全、維護保養、退役回收等環節,以及有關的安全標準和法規等。

  電動汽車安全相關問題現狀

  一、電動汽車產業發展現狀

  電動汽車近幾年發展迅速,繼2014年爆發式增長之后,2015年再創歷史新高,達到37.9萬輛,根據工信部公開數據統計,截至2015年12月底,我國電動汽車產量已經突破50萬輛。伴隨電動汽車的快速發展,動力電池需求量急劇增加,據高工鋰電的數據,2015年我國車用動力電池出貨量達到15.7GWh,同比增長3.2倍。

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  圖1  2010-2016年6月我國電動汽車產量(單位:輛)

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  圖2  2010-2016年4月我國動力電池出貨量(單位:GWh)

  二、電動汽車安全事故統計分析

  隨著電動汽車保有量的快速增長,電動汽車安全事故開始增多,引起了廣泛關注。表1是通過網絡資料整理的2011年-2016年7月全球電動汽車典型安全事件的不完全統計。

  表1  電動汽車典型安全事件

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  以上49例典型電動汽車著火事件中,2015年火災發生事故為14例,2016年1-7月15例,2015年至今已經超過一半,著火事件發生頻率呈上升趨勢。


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  圖3  電動汽車安全事故年發生次數統計(單位:例)

  以上電動汽車著火事故中,由自燃導致的火災事故最高,為23例子,占比約47%,充電、碰撞、浸水導致的分別為7例、6例和3例,其他零部件引起的6例,不明原因的4例。

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  圖4  電動汽車安全事故誘因(單位:例)

  從以上電動汽車著火事故的車型構成來看,新能源客車22例,占比約45%,全部為國內車型,轎車為27例,國內車型中,新能源客車發生事故次數比轎車多。由于新能源客車承載人數多,乘客需要的逃生時間較長,火災事故影響嚴重。

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  圖5  電動汽車安全事故車型分布(單位:例)

  三、充電安全新舊標準轉換期存在問題

  充電基礎設施安全性和互聯互通新國標出臺后,使得新建基礎設施與充電系統在安全方面得到了提升,但前期已經安裝的符合采用舊標準的系統升級較為遲緩,在一定程度上,這些電動汽車產品也存在一定的安全隱患。某一電動汽車品牌對新標準的符合性進行了車樁匹配試驗發現,目前市場上很多充電產品未能滿足新標準的要求,一些產品甚至沒有絕緣診斷等功能。

  表2  某廠家車樁匹配試驗

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  四、電動汽車產品準入存在的問題

  我國自2009年實施《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》之后,對電動汽車企業及產品采取公告管理,強調了企業的研發能力和產業基礎,并要求電動汽車符合常規汽車和電動汽車專項檢驗標準,雖然采取了準入管理的制度,但是產品安全門檻并不高,導致我國推薦目錄中出現了大量車型。比如2009-2015年《節能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》中,共發布了3409款車型,尤其是中小型客車,2015年發布532款,較2014年的87款增加6倍,2016年實施的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》3批名單中,共1022款新能源車型入選,其中客車為760款,超過了70%。然而我國部分新能源客車企業的產品類似常規車的拼裝,產品質量參差不齊,有些產品的高壓熔斷器、IGBT等元器件可靠性不高,接插件阻燃性達不到要求,BMS對充電管理存在缺陷,這些都有可能導致電動汽車事故的發生。

  五、電動汽車智能網聯化帶來新的安全性挑戰

  汽車智能化、網絡化將會成為汽車未來發展的大趨勢,而電動汽車將是實現汽車智能化、網絡化的最佳載體。隨著電動汽車的智能化和網聯化發展,汽車信息安全將會逐漸顯露。首先是信息安全,黑客可以通過與總線通訊交換車輛數據,控制車輛部分功能;其次,環境感知部分的各類傳感器,也是汽車為了感知外部環境新設的數據入口,黑客可以模擬超聲波、毫米波、激光雷達的返回波模擬外部環境,使車輛對周圍障礙判斷失誤,從而引發安全事故;第三,充電時充電基礎設施及BMS也存在被外界控制的風險。黑客可以利用汽車系統的漏洞及對車輛相關環境設施的控制對車輛進行攻擊。

稿件來源: 中國電動汽車百人會
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