我國(guó)電動(dòng)汽車安全分析報(bào)告

作者:電動(dòng)汽車百人會(huì) 發(fā)布時(shí)間:2016-08-24   來源:能見APP

  一、客觀認(rèn)識(shí)電動(dòng)汽車安全問題

  (一)保障安全是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)

  當(dāng)前全球電動(dòng)汽車發(fā)展勢(shì)頭迅猛,但也要注意到近些年來,尤其是2015和2016年,電動(dòng)汽車安全事故發(fā)生次數(shù)較多。這固然與電動(dòng)汽車保有量的增加有關(guān),但更與產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,各界對(duì)安全問題的認(rèn)識(shí)不足有關(guān)。為了支持電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè),政府已經(jīng)投入了幾百億,社會(huì)投資更是踴躍。安全問題如果得不到重視,出現(xiàn)了大問題,就有可能對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生毀滅性的打擊。因此,各方不能只關(guān)注量的增長(zhǎng)而忽略質(zhì)量的提升,需要保持理性,應(yīng)當(dāng)在滿足市場(chǎng)需求的同時(shí),對(duì)安全問題絕對(duì)不能放松;不能像產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期那樣,將研發(fā)環(huán)節(jié)當(dāng)成市場(chǎng)環(huán)節(jié),把不成熟的產(chǎn)品投入到市場(chǎng)中,拿消費(fèi)者做試驗(yàn)。

  電動(dòng)汽車正從初創(chuàng)期進(jìn)入到穩(wěn)步上量的階段,這個(gè)時(shí)候更要堅(jiān)持“安全第一”的原則,發(fā)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?yàn)榘踩恢匾暰头穸穗妱?dòng)汽車。從新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一般規(guī)律來看,在發(fā)展初期,產(chǎn)品容易出現(xiàn)一些問題,這是正常的。應(yīng)當(dāng)對(duì)初創(chuàng)產(chǎn)品持包容的態(tài)度,允許發(fā)生一些錯(cuò)誤,給出一定的空間和時(shí)間,不能因?yàn)槌霈F(xiàn)錯(cuò)誤,就限制其發(fā)展。

  (二)安全問題是系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的問題

  電動(dòng)汽車的安全問題不完全是技術(shù)問題,涉及的面較廣,包括企業(yè)、政府、消費(fèi)者等主體,也包括公交、出租、充電等多個(gè)領(lǐng)域,是個(gè)跨行業(yè)、跨學(xué)科的系統(tǒng)性問題。沒有規(guī)矩不成方圓,政府部門應(yīng)當(dāng)組織開展電動(dòng)汽車安全問題的系統(tǒng)性研究,從標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證、檢測(cè)、監(jiān)管等諸多方面予以規(guī)范。安全問題也不是一個(gè)孤立的產(chǎn)品質(zhì)量問題,還應(yīng)當(dāng)包括使用過程中的安全監(jiān)管。政府部門研究制定相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)來約束上市產(chǎn)品的同時(shí),還需要加強(qiáng)事中事后監(jiān)管,對(duì)已經(jīng)上市的電動(dòng)汽車安全狀態(tài)進(jìn)行定期檢查,將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。另外,除了產(chǎn)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(yè)培訓(xùn)等。安全應(yīng)當(dāng)貫穿在電動(dòng)汽車全生命周期當(dāng)中,是動(dòng)態(tài)的,而不是靜態(tài)的。

  (三)安全問題的解決根本上要依靠技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新突破

  安全問題是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題,真正解決安全問題還是要依靠技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新。企業(yè)需要對(duì)電動(dòng)汽車安全事故進(jìn)行分析研究,從機(jī)理上找到事故發(fā)生的原因,并在此基礎(chǔ)上研究出防范措施。安全問題是個(gè)系統(tǒng)性問題,不能只考慮產(chǎn)品本身,更要從整體出發(fā),研究系統(tǒng)性的安全解決方案。這就需要加快技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新研究,如制定電池系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)、整車碰撞時(shí)動(dòng)力電池箱的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、著火時(shí)乘員逃生時(shí)間設(shè)定、車載滅火裝置研發(fā)、安全操作規(guī)范等。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)如果要快速并健康的發(fā)展,必須加強(qiáng)安全技術(shù)創(chuàng)新方面的攻關(guān)。

  (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(chǎn)品質(zhì)量無限制地提升來解決,它同時(shí)也是一個(gè)管理問題。安全管理如果執(zhí)行不到位或者不落實(shí),就容易引發(fā)安全事故,給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成損失,而且在客觀上也阻礙了社會(huì)生產(chǎn)力的提高。因此應(yīng)當(dāng)從電動(dòng)汽車全生命周期建立的安全管理體系,包括產(chǎn)品認(rèn)證、運(yùn)行安全、維護(hù)保養(yǎng)、退役回收等環(huán)節(jié),以及有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)等。

  二、電動(dòng)汽車安全相關(guān)問題現(xiàn)狀

  (一)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

  電動(dòng)汽車近幾年發(fā)展迅速,繼2014年爆發(fā)式增長(zhǎng)之后,2015年再創(chuàng)歷史新高,達(dá)到37.9萬輛,根據(jù)工信部公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2015年12月底,我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量已經(jīng)突破50萬輛。伴隨電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,動(dòng)力電池需求量急劇增加,據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù),2015年我國(guó)車用動(dòng)力電池出貨量達(dá)到15.7GWh,同比增長(zhǎng)3.2倍。

圖12010-2016年6月我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量(單位:輛)

圖2 2010-2016年4月我國(guó)動(dòng)力電池出貨量(單位:GWh)

  (二)電動(dòng)汽車安全事故統(tǒng)計(jì)分析

  隨著電動(dòng)汽車保有量的快速增長(zhǎng),電動(dòng)汽車安全事開始增多,引起了廣泛關(guān)注。表1是通過網(wǎng)絡(luò)資料整理的2011年-2016年7月全球電動(dòng)汽車典型安全事件的不完全統(tǒng)計(jì)。

表1電動(dòng)汽車典型安全事件

  以上49例典型電動(dòng)汽車著火事件中,2015年火災(zāi)發(fā)生事故為14例,2016年1-7月15例,2015年至今已經(jīng)超過一半,著火事件發(fā)生頻率呈上升趨勢(shì)。

圖3電動(dòng)汽車安全事故年發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計(jì)(單位:例)

  以上電動(dòng)汽車著火事故中,由自燃導(dǎo)致的火災(zāi)事故最高,為23例子,占比約47%,充電、碰撞、浸水導(dǎo)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。

圖4電動(dòng)汽車安全事故誘因(單位:例)

  從以上電動(dòng)汽車著火事故的車型構(gòu)成來看,新能源客車22例,占比約45%,全部為國(guó)內(nèi)車型,轎車為27例,國(guó)內(nèi)車型中,新能源客車發(fā)生事故次數(shù)比轎車多。由于新能源客車承載人數(shù)多,乘客需要的逃生時(shí)間較長(zhǎng),火災(zāi)事故影響嚴(yán)重。

圖5電動(dòng)汽車安全事故車型分布(單位:例)

 

  (三)充電安全新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換期存在問題

  充電基礎(chǔ)設(shè)施安全性和互聯(lián)互通新國(guó)標(biāo)出臺(tái)后,使得新建基礎(chǔ)設(shè)施與充電系統(tǒng)在安全方面得到了提升,但前期已經(jīng)安裝的符合采用舊標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)升級(jí)較為遲緩,在一定程度上,這些電動(dòng)汽車產(chǎn)品也存在一定的安全隱患。某一電動(dòng)汽車品牌對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的符合性進(jìn)行了車樁匹配試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),目前市場(chǎng)上很多充電產(chǎn)品未能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求,一些產(chǎn)品甚至沒有絕緣診斷等功能。

表2某廠家車樁匹配試驗(yàn)

  (四)電動(dòng)汽車產(chǎn)品準(zhǔn)入存在的問題

  我國(guó)自2009年實(shí)施《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》之后,對(duì)電動(dòng)汽車企業(yè)及產(chǎn)品采取公告管理,強(qiáng)調(diào)了企業(yè)的研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),并要求電動(dòng)汽車符合常規(guī)汽車和電動(dòng)汽車專項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),雖然采取了準(zhǔn)入管理的制度,但是產(chǎn)品安全門檻并不高,導(dǎo)致我國(guó)推薦目錄中出現(xiàn)了大量車型。比如2009-2015年《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型目錄》中,共發(fā)布了3409款車型,尤其是中小型客車,2015年發(fā)布532款,較2014年的87款增加6倍,2016年實(shí)施的《新能源汽車推廣應(yīng)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(guó)部分新能源客車企業(yè)的產(chǎn)品類似常規(guī)車的拼裝,產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,有些產(chǎn)品的高壓熔斷器、IGBT等元器件可靠性不高,接插件阻燃性達(dá)不到要求,BMS對(duì)充電管理存在缺陷,這些都有可能導(dǎo)致電動(dòng)汽車事故的發(fā)生。

  (五)電動(dòng)汽車智能網(wǎng)聯(lián)化帶來新的安全性挑戰(zhàn)

  汽車智能化、網(wǎng)絡(luò)化將會(huì)成為汽車未來發(fā)展的大趨勢(shì),而電動(dòng)汽車將是實(shí)現(xiàn)汽車智能化、網(wǎng)絡(luò)化的最佳載體。隨著電動(dòng)汽車的智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展,汽車信息安全將會(huì)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(shù)據(jù),控制車輛部分功能;其次,環(huán)境感知部分的各類傳感器,也是汽車為了感知外部環(huán)境新設(shè)的數(shù)據(jù)入口,黑客可以模擬超聲波、毫米波、激光雷達(dá)的返回波模擬外部環(huán)境,使車輛對(duì)周圍障礙判斷失誤,從而引發(fā)安全事故;第三,充電時(shí)充電基礎(chǔ)設(shè)施及BMS也存在被外界控制的風(fēng)險(xiǎn)。黑客可以利用汽車系統(tǒng)的漏洞及對(duì)車輛相關(guān)環(huán)境設(shè)施的控制對(duì)車輛進(jìn)行攻擊。

  三、影響電動(dòng)汽車安全的關(guān)鍵技術(shù)解析

  (一)動(dòng)力電池安全性技術(shù)

  動(dòng)力電池作為高能量載體,在不需要外部能量輸入的情況下,本身就能夠因能量非正常釋放而產(chǎn)生巨大破壞力,因此動(dòng)力電池安全是電動(dòng)汽車安全技術(shù)的重中之重。

  1.動(dòng)力電池安全性分類

  動(dòng)力電池安全性包括:結(jié)構(gòu)安全、電安全、熱安全、化學(xué)安全、環(huán)境安全、三防安全、生命周期安全。

  結(jié)構(gòu)安全:振動(dòng)、機(jī)械沖擊、跌落、擠壓、翻轉(zhuǎn)、碰撞、刺穿;

  電安全:過充電、過放電、短路、低溫充電、電擊(系統(tǒng))、灰塵污染、涉水、水淹、火燒、濕氣;

  熱安全:外部高溫、大阻抗;

  化學(xué)安全:腐蝕性、可燃性;

  功能安全(動(dòng)力電池系統(tǒng)):BMS冗余功能、電磁兼容;

  環(huán)境安全:溫度沖擊、濕熱循環(huán)、高海拔、電磁兼容;

  生命周期安全:全生命周期內(nèi)動(dòng)力電池(系統(tǒng))的機(jī)械安全、電安全、熱安全、濫用安全、環(huán)境安全和三防安全性能。

  從電池系統(tǒng)安全來講,最終的結(jié)果是關(guān)注熱安全和電安全,在這兩個(gè)終極目標(biāo)的外圍是前幾道防線:

  (1)正常工作情況下防護(hù)(防塵防水、防結(jié)構(gòu)侵入和損失、正常環(huán)境載荷:溫度沖擊、濕熱循環(huán)、高海拔、耐干擾);

  (2)濫用情況下的防護(hù)(過充、過放、短路、低溫充電、高溫用電);

  (3)事故情況下(跌落、擠壓、翻轉(zhuǎn)、碰撞、針刺、火燒、熱失控、海水浸泡。

  動(dòng)力電池安全性問題來自其能量釋放,形式包括電能釋放和化學(xué)能釋放。電能釋放形式形成的安全性問題表現(xiàn)為電擊(主要指6V以上的高壓系統(tǒng))?;瘜W(xué)能釋放引起的安全性問題最終表現(xiàn)形式為熱失控和熱失控?cái)U(kuò)展引起的燃燒或爆炸。

  2.動(dòng)力電池?zé)崾Э嘏c擴(kuò)展分析

  所謂熱失控(thermalrunaway)是指單體電池放熱連鎖發(fā)硬引起電池自溫升速率急劇變化,不可逆,引起過熱、起火、爆炸現(xiàn)象。熱失控?cái)U(kuò)展(thermalrunawaypropagation)是指電池包,或者電池系統(tǒng)內(nèi)容的單體電池或者電池模組單元熱失控,并觸發(fā)電池系統(tǒng)中相鄰或其他部位的動(dòng)力電池的熱失控的現(xiàn)象。圖1為清華大學(xué)得到的某款常見材料的鋰離子動(dòng)力電池?zé)崾Э氐臋C(jī)理,可以看到熱失控發(fā)生時(shí),各種材料相繼發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng),放出大量的熱量,形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)效應(yīng),使得電池體系內(nèi)部溫度不可逆快速升高。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程中,電解液氣化及副反應(yīng)產(chǎn)氣造成電池體系內(nèi)壓力升高,電池噴閥破裂后,可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃發(fā)生燃燒反應(yīng)。單體電池的熱失控特性表現(xiàn)為其組成材料反應(yīng)熱特性的疊加。

圖6鋰離子動(dòng)力電池單體熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理(引自清華大學(xué)研究結(jié)果)

  (1)熱失控誘因

  熱失控主要誘因包括:機(jī)械誘因、電誘因和熱誘因,如圖7所示。以上誘因可單獨(dú)或者結(jié)合引發(fā)熱失控。

圖7熱失控誘因

  機(jī)械誘因引發(fā)的熱失控及擴(kuò)展引起火災(zāi)的典型案例包括全球銷量領(lǐng)先的美國(guó)通用公司的VOLT插電式混合動(dòng)力轎車在碰撞后發(fā)生著火的研究結(jié)果,如圖8所示。以及全球最受歡迎的純電動(dòng)轎車特斯拉ModelS運(yùn)行過程中由于底盤被路上突出物刺穿,引發(fā)著火,如圖9所示。

圖8碰撞引發(fā)VOLT插電式電動(dòng)汽車著火

圖9底盤刺穿引發(fā)特斯拉著火

  電誘因引發(fā)的電動(dòng)汽車著火的案例中典型代表是中國(guó)某品牌公交車在充電站由于過充電引發(fā)著火事件(如圖10所示),以及特斯拉ModelS在冬季低溫充電發(fā)生著火的事故等,如圖11所示。

  電動(dòng)汽車高壓系統(tǒng)在水浸泡可觸發(fā)熱失控,從而引起電動(dòng)汽車著火,典型案例是南京純電動(dòng)公交車在大雨過后的積水里浸泡后一段時(shí)間后著火,如圖12所示。熱觸發(fā)熱失控引起電動(dòng)汽車起火的典型例子是一輛豐田普銳斯插電式混合動(dòng)力轎車在運(yùn)行中起火,其原因是一個(gè)連接部件的松動(dòng)使得系統(tǒng)產(chǎn)生高溫,從而引發(fā)電池包的熱失控與擴(kuò)展。

圖12純電動(dòng)客車在水中浸泡一段時(shí)間后著火

  以上熱失控誘因是直接可觀的,除此之外,對(duì)于使用中的電動(dòng)汽車有一個(gè)生命周期安全性問題,比如使用一段時(shí)間的電動(dòng)汽車在無任何觸發(fā)事件情況下會(huì)發(fā)生由電池部件的熱失控引發(fā)的自燃,如圖13所示公交車在場(chǎng)站靜置??繒r(shí)自燃,并且引燃了附件??康墓卉?,造成較大損失。

圖13??吭谡緝?nèi)的電動(dòng)公交車電池包自燃(生命周期安全問題)

 ?。?)熱失控機(jī)理

  在外部誘因作用下,經(jīng)過演變過程,電池事故將會(huì)進(jìn)入“觸發(fā)”階段。一般地,進(jìn)入觸發(fā)階段之后,鋰離子動(dòng)力電池內(nèi)部的能量將會(huì)在瞬間集中釋放,此過程不可逆且不可控,即熱失控。熱失控后的電池發(fā)生劇烈升溫,在高溫下可以觀察到冒煙、起火與爆炸等危險(xiǎn)現(xiàn)象。

  當(dāng)然,從廣義的“安全性”的定義來看,電池安全事故中,也可能不發(fā)生熱失控。比如電池發(fā)生碰撞事故后并不一定發(fā)生熱失控;而電池組絕緣失效造成人員高電壓觸電,電池漏液產(chǎn)生異味造成車載人員身體不適等情況下,電池也不會(huì)發(fā)生熱失控。在動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)當(dāng)中,以上情況都需要考慮。而熱失控則是安全性事故最常見的事故原因,也是鋰離子動(dòng)力電池安全性事故特有的特點(diǎn)。

  大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,熱失控后的電池不一定會(huì)同時(shí)發(fā)生冒煙、起火與爆炸,也可能都不發(fā)生,這取決于電池材料發(fā)生熱失控的機(jī)理。圖14與圖15展示了某款具有三元正極/PE基質(zhì)的陶瓷隔膜/石墨負(fù)極的鋰離子動(dòng)力電池的熱失控機(jī)理。圖14為該款鋰離子動(dòng)力電池絕熱熱失控實(shí)驗(yàn)中的溫度與電壓曲線,根據(jù)其熱失控溫度變化的特征,將熱失控過程分為了7個(gè)階段。在不同階段,電池材料發(fā)生不同的變化,圖15通過一系列的圖片解釋了各個(gè)階段電池材料的變化情況。

圖14某款三元鋰離子動(dòng)力電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)

圖15某款三元鋰離子動(dòng)力電池?zé)崾Э夭煌A段的機(jī)理示意圖

  對(duì)于冒煙的情況而言,在階段V,如果電池內(nèi)部溫度低于正極集流體鋁箔的熔化溫度660oC,電池正極涂層就不會(huì)隨著反應(yīng)產(chǎn)生的氣體噴出,此時(shí)觀察到的會(huì)是白煙;而如果電池內(nèi)部溫度高于660oC,正極集流體鋁箔熔化,電池正極涂層隨著反應(yīng)產(chǎn)生的氣體大量噴出,此時(shí)觀察到的會(huì)是黑煙。對(duì)于起火的情況而言,熱失控事故中的起火一般是由于電解液及其分解產(chǎn)物被點(diǎn)燃造成的。所以,從階段II開始,從安全閥泄漏出來的電解液就有可能被點(diǎn)燃而起火。從燃燒反應(yīng)的三要素(可燃物,氧氣,引燃物)來看,可燃物即是電解液;氧氣在電池內(nèi)部存在不足,因此電解液需要泄漏出來才會(huì)發(fā)生起火;引燃物可能來自于電池外短路產(chǎn)生的電弧,也可能來自熱失控時(shí),高速噴出的氣體與安全閥體摩擦所產(chǎn)生的火星。對(duì)于爆炸的情況而言,爆炸一般表現(xiàn)為高壓氣體瞬間擴(kuò)散造成的沖擊。電池內(nèi)部具有高壓氣體積聚的條件,而安全閥則是及時(shí)釋放高壓積聚氣體的關(guān)鍵。安全閥體如能在電池殼體破裂之前開啟,并釋放足夠多的在熱失控過程中產(chǎn)生的高壓氣體,電池就不會(huì)發(fā)生爆炸;安全閥體如不能及時(shí)開啟,就可能會(huì)發(fā)生爆炸事故。

  3.動(dòng)力電池安全性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求

  安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于提升動(dòng)力電池的安全性水平尤為重要?;谏鲜鰟?dòng)力電池安全性問題的梳理,對(duì)相應(yīng)的安全性技術(shù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)提出了迫切的需求。目前國(guó)內(nèi)采用的動(dòng)力電池安全性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)主要包括GB/T31485-2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法和GB/T31467。3-2015電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測(cè)試方法。

  GB/T31485-2015主要考核動(dòng)力電池單體和模組的安全指標(biāo),圍繞化學(xué)能的防護(hù),給出了一系列濫用情況以及極端情況下的安全要求和檢驗(yàn)規(guī)范。GB/T31467側(cè)重于電池包或電池系統(tǒng)級(jí)的檢驗(yàn)規(guī)范。GB/T31467。3-2015主要針對(duì)安全要求和測(cè)試方法做了明確的規(guī)定。結(jié)合GB/T31485-2015,構(gòu)成了從電池單體、模組、到動(dòng)力電池包和動(dòng)力電池系統(tǒng)的完整的化學(xué)能防護(hù)規(guī)范。目前,總體上動(dòng)力電池相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)較國(guó)外嚴(yán)格。

表3GB/T31485-2015標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試內(nèi)容

表4GB/T31467.3測(cè)試內(nèi)容

表5目前動(dòng)力電池安全性標(biāo)準(zhǔn)與需求

  通過上述分析可以看出,在動(dòng)力電池安全性標(biāo)準(zhǔn)方面,目前模塊、系統(tǒng)對(duì)熱失控的防熱誘因測(cè)試方面、以及單體、模組和系統(tǒng)的生命周期安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)缺失,亟待研究與制定。現(xiàn)行國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)源自電池外部因素的安全風(fēng)險(xiǎn),尚無檢測(cè)電池內(nèi)部熱失控的項(xiàng)目。

  目前,經(jīng)動(dòng)力電池創(chuàng)新聯(lián)盟對(duì)高比能量動(dòng)力電池安全性的測(cè)試結(jié)果顯示,國(guó)內(nèi)企業(yè)高比能量的三元電池安全性不達(dá)標(biāo)比例較高,生產(chǎn)一致性較低,電池比能量提高時(shí),安全風(fēng)險(xiǎn)加大,所收集數(shù)據(jù)中,未能通過標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的電池單體均為超過150Wh/kg的高比能量電池,且高比能量電池一旦發(fā)生熱失控,易發(fā)生起火爆炸。

  4.提高安全性的技術(shù)手段

 ?。?)單體安全性技術(shù)提升

  提高動(dòng)力電池單體安全性的技術(shù)手段主要包括:

  提高材料安全性,比如開發(fā)高全電池材料,改變電解液的有機(jī)溶劑成分,采用陶瓷隔膜,在電解液中增加阻燃劑等;

  改進(jìn)工藝提高安全性;

  采用自發(fā)熱控制技術(shù),比如阻斷放熱副反應(yīng)的正反饋過程等;

  增加保護(hù)措施,降低外部觸發(fā)因素發(fā)生概率(過充、過熱、短路、擠壓、穿刺等);

  (2)電池模組安全性提升

  動(dòng)力電池成組安全性技術(shù)包括集成化、模塊化技術(shù)和封裝技術(shù)等。

  (3)電池系統(tǒng)安全性提升

  動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性提升依賴于先進(jìn)的BMS技術(shù)、熱管理系統(tǒng)、構(gòu)型技術(shù)、防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和保護(hù)電路等。其中BMS功能應(yīng)該至少包括:電池參數(shù)檢測(cè)(SOC、SOH、SOE)、故障診斷、安全控制與報(bào)警、充電控制、均衡、溫度控制、功能安全、EMC等。

  動(dòng)力電池系統(tǒng)安全性提升主要在以下幾個(gè)方面:

  機(jī)械安全:強(qiáng)度機(jī)械部件的剛度校核,實(shí)現(xiàn)殼體等具有固定、柔性、緩沖性能,密封技術(shù);

  電氣安全:電器件布局,電聯(lián)接可靠性,防護(hù)、絕緣、電氣間隙,高壓保護(hù),等電位;

  功能安全:濫用保護(hù)、過壓/欠壓/過流保護(hù)、高低溫閥值、碰撞時(shí)斷高壓、ASIL評(píng)定與管理;

  策略安全:高低壓互鎖、高低壓隔離、充放電策略、安全預(yù)警和保護(hù);

  工藝安全:焊接和聯(lián)接工藝、防錯(cuò)、過程防護(hù)、SOP;

  運(yùn)維安全:手動(dòng)維修開關(guān)、快速維修口、安全標(biāo)示、警示信息、防護(hù)和包裝;

  環(huán)境安全:溫度監(jiān)控和熱管理,防火、阻燃、防水、防腐蝕,EMC和EMR,高IP防護(hù)等級(jí);

  碰撞安全:防護(hù)系統(tǒng),提高框架剛度;

  防爆安全:泄壓裝置、防止熱失控。

  (二)電動(dòng)汽車整車安全技術(shù)

  電動(dòng)汽車整車安全主要包括:碰撞安全、電氣安全、功能安全和維修安全等。

  碰撞安全:營(yíng)救保護(hù)、機(jī)械保護(hù)、高壓保護(hù);

  電氣安全:高壓安全、充電保護(hù)和GB18384-2015中有關(guān)高壓安全的內(nèi)容、涉水、浸水;

  功能安全:GB18384-2015中有關(guān)功能安全的內(nèi)容、控制策略有效、EMC;

  維修安全:維修過程的人員保護(hù)。

  1.電動(dòng)汽車整車安全性技術(shù)

 ?。?)碰撞安全

  碰撞是電動(dòng)汽車最為重要的安全問題之一,相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車,由于動(dòng)力系統(tǒng)的特殊性,電動(dòng)汽車的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。如果車輛在充電及行駛過程中出現(xiàn)碰撞、翻車等事故,可能造成動(dòng)力系統(tǒng)的短路、漏電、燃燒、爆炸等,由此對(duì)乘員造成電傷害、化學(xué)傷害、燃燒傷害等。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí),碰撞過程中以及碰撞后都要保證相關(guān)人員的人身安全。由于電動(dòng)汽車既有傳統(tǒng)燃油車的一般碰撞安全問題,又有純電動(dòng)汽車的高壓碰撞安全問題。因此,對(duì)于純電動(dòng)汽車來說,除了傳統(tǒng)汽車的相關(guān)保護(hù)需求之外,還應(yīng)當(dāng)滿足電動(dòng)汽車的高壓安全條件。

  防觸電安全:慣量電路、高壓瞬時(shí)斷電等功能實(shí)現(xiàn)了在碰撞過程中斷開高壓電回路,避免乘員和行人遭受觸電風(fēng)險(xiǎn),保證人員安全的情況下盡量保護(hù)關(guān)鍵零部件不受損害。汽車碰撞后保證維護(hù)和救援人員沒有觸電風(fēng)險(xiǎn);

  電池碰撞安全:碰撞后動(dòng)力電池系統(tǒng)熱失控?cái)U(kuò)展的控制技術(shù)要保證人員逃生時(shí)間要求;

  機(jī)械防護(hù)安全:乘用車滿足碰撞法規(guī)、NCAP等碰撞工況要求,針對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn),需進(jìn)行高壓電系統(tǒng)的碰撞安全布置空間校核,需進(jìn)行車身和底盤等關(guān)鍵零部件碰撞傳力、吸能設(shè)計(jì),保證碰撞過程中車身對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的防護(hù),避免碰撞過程中電池漏液、燃燒、爆炸。在高速碰撞工況下,保證大質(zhì)量電池與車身安裝固定的可靠性,避免電池脫落對(duì)乘員和第三方造成傷害。

  由于客車沒有碰撞測(cè)試要求,正在制定中過的《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件草案》已經(jīng)將其納入。

  (2)電氣安全

  純電動(dòng)汽車的電氣安全主要包括以下方面:防止人員接觸到高壓電、電池能量的合理分配、充電時(shí)的高壓安全、行駛過程中的高壓安全。

  高壓互鎖安全:防止人員接觸高壓;

  涉水安全:當(dāng)電動(dòng)汽車遇到涉水、暴雨等工況時(shí),由于水汽侵蝕,高壓的正極與負(fù)極之間可能出現(xiàn)絕緣電阻變小甚至短路的情況,可能引起電池的燃燒、漏液甚至爆炸,若電流流經(jīng)車身,可能使乘員遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)。

  當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生高壓電氣安全事故,首先可及時(shí)預(yù)警,即事故發(fā)生后,保證人員安全逃生。需要的安全疏散時(shí)間也要滿足:

  1)有人員被困的情況下:

  =“停車時(shí)間”+“消防隊(duì)到場(chǎng)時(shí)間”+“解救被困人員時(shí)間”

  2)沒有人員被困的情況下:

  =“停車時(shí)間”+“人員自主逃生時(shí)間”

  兩排座5人的轎車人員逃生時(shí)間大約是10s??蛙嚾藛T逃生時(shí)間要求為2-5min。

 ?。?)功能安全

  扭矩安全:為了防止汽車出現(xiàn)期望之外的運(yùn)動(dòng),則應(yīng)該要在汽車的安全系統(tǒng)中加入扭矩安全管理系統(tǒng);

  充電安全系統(tǒng):在充電的時(shí)候很容易出現(xiàn)車輛移動(dòng)的情況,對(duì)此,應(yīng)該要對(duì)車輛的充電安全進(jìn)行控制;

  電控系統(tǒng)功能安全:電控系統(tǒng)在故障情況的保持工作的能力;

  電磁兼容:通過減小干擾源發(fā)射強(qiáng)度、切斷傳播途徑、提高敏感部件EMC水平等手段,達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T18655要求。

 ?。?)維修安全

  維修安全是純電動(dòng)汽車安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容,主要指的是高壓安全,工作人員在對(duì)汽車進(jìn)行操作的時(shí)候,必須要確保這個(gè)汽車本身的電壓是處于安全范圍內(nèi)的,以防對(duì)汽車的使用人員產(chǎn)生影響。為此,在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,應(yīng)該要注意安裝維修開關(guān),當(dāng)汽車的維修開關(guān)斷開的時(shí)候,汽車的電力輸出就處于中斷的狀態(tài),可以有效地防止出現(xiàn)高壓危險(xiǎn)。

  2.電動(dòng)汽車整車安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

  目前出臺(tái)GB/T18384-2015標(biāo)準(zhǔn)適用于3。5噸以下的電動(dòng)乘用車或電動(dòng)商用車,整車層面針對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)所提出的安全通則,包括:車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)、操作安全和故障防護(hù)、人員觸電防護(hù)3部分,更側(cè)重于針對(duì)電能和電磁能的安全規(guī)范和故障保護(hù)。

  電動(dòng)客車乘員多、疏散慢、裝載電池能量大,電池發(fā)生安全事故的危害程度高,國(guó)內(nèi)電動(dòng)客車增速過快,部分電動(dòng)客車整車安全設(shè)計(jì)與驗(yàn)證不足,而電動(dòng)客車安全標(biāo)準(zhǔn)不完善。而電動(dòng)客車的安全性備受關(guān)注,《電動(dòng)客車安全性技術(shù)條件》的標(biāo)準(zhǔn)正在制定、征求意見。

表6目前電動(dòng)汽車整車安全性標(biāo)準(zhǔn)與需求

  (三)充電設(shè)施與充電安全技術(shù)

  1.充電設(shè)施與充電安全分類

  充電設(shè)施與充電安全包括:充電設(shè)施安全、充電策略安全、冗余保護(hù)安全。

  充電設(shè)施安全:安全防護(hù)、建設(shè)規(guī)范等;

  充電策略安全:車輛充電策略安全、充電基礎(chǔ)設(shè)施充電策略安全;

  冗余保護(hù)安全:對(duì)控制系統(tǒng)冗余保護(hù)機(jī)制;

  (1)充電設(shè)施安全

  充電基礎(chǔ)設(shè)施在相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)范等方面已經(jīng)非常成熟。如電擊防護(hù)、電容放電、溫度保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。作為獨(dú)立的電氣設(shè)備,充電設(shè)備安全的重點(diǎn)不在技術(shù)而在管理。

  (2)充電策略安全

  優(yōu)秀的充電電流控制策略對(duì)車輛安全、使用壽命都有非常大的幫助。下面以三種不同的充電電流控制策略為例:

圖16常見的充電電流控制策略對(duì)比(圖片來源于東風(fēng)日產(chǎn))

  控制方式1電流從充電開始呈線性上升,到130A時(shí)趨于平穩(wěn),直至充滿。這種控制策略的優(yōu)點(diǎn)是電流達(dá)到130A后恒定不變,技術(shù)難度較低,容易實(shí)現(xiàn)。但恒定大電流充電容易導(dǎo)致鋰電池過充,同時(shí),過快的充電可能超過鋰電池內(nèi)部反應(yīng)物質(zhì)的量濃度允許的反應(yīng)速率,因而可能導(dǎo)致大量放熱及鋰電池容量減小、壽命縮短??刂品绞?電流從充電開始呈線性上升,達(dá)到峰值后電流開始以梯形結(jié)構(gòu)下降,直至充滿。這種控制策略可以為動(dòng)力電池在充電過程中的不同階段,提供不同的充電電流,實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單。然而其充電電流的下降不是連續(xù)性的,電池的使用壽命和安全會(huì)受到影響。控制方式3電流從充電開始呈線性上升,達(dá)到峰值后逐漸連續(xù)下降,電流的實(shí)時(shí)調(diào)整實(shí)現(xiàn)了真正意義上的滿充。即使出現(xiàn)過充現(xiàn)象,由于后期的電流較小,也可以防止出現(xiàn)嚴(yán)重的充電事故,安全性較高。這種控制策略相對(duì)比較復(fù)雜,在開發(fā)階段需要投入的成本很高。優(yōu)秀的電流控制策略不僅有助于提高充電的安全性,還能延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命。

  (3)冗余保護(hù)安全

  冗余保護(hù)安全是指采用備用的硬件或軟件參與系統(tǒng)的運(yùn)行或處于準(zhǔn)備狀態(tài),一旦主系統(tǒng)出現(xiàn)故障,能自動(dòng)切換,以保證系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行工作命令。它可以確保在充電過程中,由于某些主控模塊出現(xiàn)故障時(shí),仍然可以將充電行為安全的進(jìn)行或強(qiáng)制中斷,可有效避免意外事故的發(fā)生。比如:深圳4。26事件主要是由于BMS系統(tǒng)故障,在車輛充滿電后充電機(jī)沒有接收到停止充電的信號(hào)反饋而持續(xù)過量充電78分鐘,而引發(fā)的起火事故。如果當(dāng)BMS主控模塊出現(xiàn)故障時(shí),冗余保護(hù)機(jī)制能夠立刻生效,及時(shí)終止充電行為,是可以避免事故發(fā)生的。

  建議我國(guó)應(yīng)盡早制定一個(gè)類似ISO26262的安全標(biāo)準(zhǔn),要求產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供保持安全狀態(tài)的機(jī)制或安全地切換到安全狀態(tài)的能力。比如:要求所有的高安全性的主控系統(tǒng)都需要設(shè)置冗余保護(hù)機(jī)制,以此來避免由于主控模塊故障,而引起的充電安全事故。

  2.充電設(shè)施與充電安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求

  充電設(shè)施在電氣安全方面已經(jīng)有大量的標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒,但是由于涉及電動(dòng)汽車充電,因此在完善已有的充電接口互操作性及通信協(xié)議一致性標(biāo)準(zhǔn)外,還需要加快充電設(shè)施消防安全設(shè)計(jì)和驗(yàn)收規(guī)范、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)安全技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(或測(cè)評(píng)技術(shù)規(guī)范)和新能源汽車防火災(zāi)設(shè)計(jì)技術(shù)等安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究和出臺(tái)。

  四、全球電動(dòng)汽車安全法規(guī)現(xiàn)狀

  (一)聯(lián)合國(guó)

  關(guān)于電動(dòng)汽車安全法規(guī),聯(lián)合國(guó)方面在世界車輛規(guī)律協(xié)調(diào)論壇框架下成立了工作組,并展開了相關(guān)工作。2012年EVS(電動(dòng)車輛安全)工作組在WP29(世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇)的GSRP(車輛被動(dòng)安全項(xiàng)目組)下成立,由TF1防水保護(hù)專項(xiàng)組、TF2低電量防護(hù)專項(xiàng)組、TF3電解液泄露專項(xiàng)組、TF4可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)專項(xiàng)組、TF5熱失控專項(xiàng)組、TF6電池荷電狀態(tài)專項(xiàng)組、TF7防火專項(xiàng)組、TF8商用車專項(xiàng)組、TF9可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)安全報(bào)警專項(xiàng)組等9個(gè)專項(xiàng)組(TF)組成,其中,中國(guó)牽頭參與了TF1、TF5、TF8三項(xiàng)技術(shù)研究。EVS-GTR大會(huì)自2012年成立以來已經(jīng)進(jìn)行了11次全體討論大會(huì),研究了電動(dòng)汽車正常使用和碰撞后的潛在安全風(fēng)險(xiǎn),包括高壓電路的電擊危害、鋰電池系統(tǒng)或其他儲(chǔ)能系統(tǒng)的潛在安全隱患。另外,聯(lián)合國(guó)于2016年3月9日在日內(nèi)瓦的歐洲總部召開會(huì)議,通過了主要內(nèi)容為“要求電動(dòng)汽車發(fā)出與汽油車同等音量”的安全標(biāo)準(zhǔn)方案。

  世界各國(guó)雖大多都暫無電動(dòng)汽車專屬的法規(guī)體系,但是一些國(guó)家和地區(qū)將電動(dòng)汽車納入到車輛法規(guī)體系中進(jìn)行管理,并推進(jìn)電動(dòng)汽車安全法規(guī)體系的建立。

  (二)美國(guó)

  傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)品管理法規(guī)體系中涵蓋了電動(dòng)汽車尤其是儲(chǔ)能系統(tǒng)電解液和電擊防護(hù)方面的安全技術(shù)法規(guī)。

  美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)305對(duì)車輛撞擊后,電解液溢出量、蓄電池/轉(zhuǎn)換裝置穩(wěn)定性、以及對(duì)有害的觸電保護(hù)提出了詳細(xì)要求,以降低車輛撞擊事故中由于推進(jìn)裝置蓄電池電解液溢出、推進(jìn)裝置蓄電池系統(tǒng)部件刺入乘客車廂以及電擊等因素造成的人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。FMVSS是美國(guó)《國(guó)家交通及機(jī)動(dòng)車安全法》授權(quán)美國(guó)運(yùn)輸部(DOT)對(duì)車輛以及車輛的裝備和部件制定并實(shí)施的,并有與其配套的管理性汽車技術(shù)法規(guī),整個(gè)法規(guī)體系是較為嚴(yán)格的。另外,在電動(dòng)汽車低噪音安全方面,美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(簡(jiǎn)稱“NHTSA”)計(jì)劃出臺(tái)針對(duì)電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車出臺(tái)的行人保護(hù)措施計(jì)劃,預(yù)計(jì)2016年底前發(fā)布。

  (三)歐盟

  歐盟電動(dòng)汽車市場(chǎng)準(zhǔn)入制度整體上沿用了傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品的法規(guī)體系。

  在歐盟范圍內(nèi)對(duì)汽車產(chǎn)品制定和實(shí)施統(tǒng)一型式批準(zhǔn)制度,主要基于EC指令和UNECE法規(guī)等強(qiáng)制性技術(shù)要求。電動(dòng)汽車安全法規(guī)(UNECER100)是聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)針對(duì)電動(dòng)車輛的電氣安全通用法規(guī),適用于最大速度超過25km/h的M型和N型的所有的電動(dòng)汽車,包括純電動(dòng)、混合動(dòng)力、可插電式混合電動(dòng)汽車、氫燃料汽車等,其主要從電擊保護(hù)、可再充儲(chǔ)能系統(tǒng)、功能安全和氫氣排放判定要求等四個(gè)方面對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行了最低安全風(fēng)險(xiǎn)規(guī)范。歐盟委員會(huì)于2010年6月15日形成提議,把ECER100作為歐盟電動(dòng)汽車型式認(rèn)證的強(qiáng)制性法規(guī),以彌補(bǔ)對(duì)電動(dòng)汽車電氣安全要求的不足。

  另外,歐盟關(guān)于電動(dòng)汽車相關(guān)電氣產(chǎn)品也在電氣安全法規(guī)中予以了規(guī)定。為適應(yīng)歐盟新立法框架(NewLegislativeFramework,NLF),2014年3月29日,歐盟官方期刊公布了新版本的低電壓指令2014/35/EU,用以替換原有的低電壓指令2006/95/EC。新指令將于2016年4月20日起執(zhí)行,要求各成員國(guó)必須在2016年4月19日前完成立法程序。即2016年4月21日開始賣到歐洲去的或者在歐洲上市的產(chǎn)品,對(duì)于電氣產(chǎn)品必須要通過危險(xiǎn)性分析,否則不允許上市。通過危險(xiǎn)性分析的步驟是:首先,定義出產(chǎn)品的使用場(chǎng)所和整個(gè)生命周期;其次,根據(jù)使用環(huán)境在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期里分析每一個(gè)階段、每一個(gè)操作過程、操作階段的狀態(tài);根據(jù)危險(xiǎn)和操作者的狀態(tài)通過定量的方式計(jì)算出每個(gè)階段的危險(xiǎn)等級(jí),如果結(jié)果均在可接受的范圍內(nèi),則該產(chǎn)品可以上市,如果某個(gè)階段超出安全范圍,則該產(chǎn)品不允許上市,需要采取相應(yīng)措施,修改產(chǎn)品設(shè)計(jì),以確保電氣產(chǎn)品包括電動(dòng)汽車及相關(guān)部件的安全性。

  (四)日本

  日本電動(dòng)汽車安全相關(guān)法規(guī)主要有《道路車輛法》、《報(bào)廢汽車回收法》、《電力企業(yè)法》、《電器及材料安全法》以及合理利用能源相關(guān)法案等,其中《道路車輛法》涉及電動(dòng)汽車安全項(xiàng)目最多。有關(guān)行車安靜的電動(dòng)汽車(EV)等靠近行人時(shí)用聲音進(jìn)行安全提醒的通知裝置,日本國(guó)土交通省計(jì)劃于2018年要求國(guó)內(nèi)的EV及混合動(dòng)力車(HV)、燃料電池車等新型車適用基于國(guó)際規(guī)則的安全標(biāo)準(zhǔn)。目前市場(chǎng)上銷售的新車也標(biāo)配這種裝置,但國(guó)交省表示也有可能較聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。

  在具體電池和充電設(shè)施領(lǐng)域的安全法規(guī)方面,根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心報(bào)告,只有中國(guó)、日本出臺(tái)了電池性能的法規(guī),其中中國(guó)還有電池耐用方面的法規(guī);只有歐盟有非車載充電的法規(guī)。從全球來看,電動(dòng)汽車安全相關(guān)法規(guī)體系建設(shè)都還處于起步階段,雖然美國(guó)和歐盟雖然在原有汽車安全法規(guī)中進(jìn)行了電動(dòng)汽車安全項(xiàng)目的增加,但還需要進(jìn)一步完善。無論在原有汽車安全法規(guī)體系下建立還是新增電動(dòng)汽車安全專項(xiàng)法規(guī),各國(guó)都應(yīng)都應(yīng)盡快建立電動(dòng)汽車安全法規(guī),以保證電動(dòng)汽車能夠“安全”發(fā)展,也為電動(dòng)汽車后續(xù)的科研創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展指明方向。

  五、建立我國(guó)電動(dòng)汽車安全體系的建議

  (一)提高汽車安全性要求,引入強(qiáng)制認(rèn)證制度,加強(qiáng)事后監(jiān)管與責(zé)任追究

  我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車實(shí)行生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品公告管理制度,盡管增加了專項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),但是由于安全準(zhǔn)入門檻比較低,在電動(dòng)汽車碰撞、防塵防水等安全方面要求不高,導(dǎo)致公告中滋生了大量存在安全隱患的車型。有些企業(yè)過多注重產(chǎn)品目錄申報(bào),卻對(duì)進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品安全問題重視不夠,容易引發(fā)產(chǎn)品安全事故。應(yīng)出臺(tái)加快電動(dòng)汽車安全評(píng)估辦法,提高產(chǎn)品準(zhǔn)入的安全門檻,將安全方面不合格的產(chǎn)品擋在市場(chǎng)之外。

  引入產(chǎn)品安全強(qiáng)制認(rèn)證。第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品安全性認(rèn)證,并對(duì)上市產(chǎn)品的安全性背書,連帶承擔(dān)相應(yīng)的行政、經(jīng)濟(jì)及法律(包括刑事)責(zé)任。但是認(rèn)證并不是萬能鑰匙,因此在認(rèn)證的基礎(chǔ)上還需要引入保險(xiǎn)公司,發(fā)揮保險(xiǎn)機(jī)制在保障安全方面的作用。

  由重事前監(jiān)管向事后監(jiān)管轉(zhuǎn)變。美國(guó)汽車行業(yè)管理的一個(gè)非常值得借鑒的地方是,由企業(yè)自己及第三方機(jī)構(gòu)對(duì)汽車的安全、環(huán)保性負(fù)責(zé)。政府頒布相應(yīng)法規(guī),不管準(zhǔn)入,重在對(duì)企業(yè)產(chǎn)品上市后進(jìn)行監(jiān)管,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有不達(dá)標(biāo)或不合規(guī)的汽車,美國(guó)有一整套的、基于法律的處罰體系,讓違規(guī)者必須承受足夠的代價(jià)。在美國(guó)總有汽車企業(yè)會(huì)支付高達(dá)數(shù)十億甚至過百億美元的懲罰是不足為怪的,這些案例對(duì)業(yè)界的警示作用比我們國(guó)家要有效的多。

  (二)改革檢測(cè)體制,完善檢測(cè)方式

  電動(dòng)汽車檢測(cè)機(jī)構(gòu)肩負(fù)著對(duì)電動(dòng)汽車檢驗(yàn)、檢測(cè)的重任,其檢測(cè)的嚴(yán)密性直接影響到產(chǎn)品的安全、影響到乘客和行人的安全、影響到車輛和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)人員的安全,對(duì)保障我國(guó)電動(dòng)汽車的安全水平有重要作用。

  我國(guó)應(yīng)繼續(xù)保持強(qiáng)制性檢測(cè)制度。安全檢測(cè)各國(guó)做法不同,美國(guó)主要采取非政府參與的自行檢測(cè)認(rèn)證。歐洲與中國(guó)類似,采取型式認(rèn)證,即在獲得銷售許可之前,生產(chǎn)商必須向相關(guān)政府機(jī)構(gòu)證明其產(chǎn)品符合各項(xiàng)管制要求。我國(guó)的情況是,根據(jù)工信部《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》,新能源汽車產(chǎn)品需滿足的檢驗(yàn)項(xiàng)目包括汽車產(chǎn)品強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)項(xiàng)目及新能源汽車專項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目。這項(xiàng)制度應(yīng)繼續(xù)保持。然而,近期我國(guó)新能源汽車發(fā)展迅猛,市場(chǎng)上的產(chǎn)品質(zhì)量一致性參差不齊、良莠混雜,一方面新產(chǎn)品迭代較快,檢測(cè)機(jī)構(gòu)任務(wù)繁重;另一方面量產(chǎn)車型市場(chǎng)保有量較小,我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)品的檢測(cè)和監(jiān)管力度有限。

  改革我國(guó)現(xiàn)有的汽車檢測(cè)體制,加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的中立性監(jiān)督。公立的檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)中立與非盈利原則,由政府要承擔(dān)相應(yīng)的費(fèi)用,以保證這類機(jī)構(gòu)不為商業(yè)利益驅(qū)使。要防止檢測(cè)機(jī)構(gòu)利用特殊地位與職能謀取商業(yè)利益,防止其被不法企業(yè)綁架。建立檢測(cè)機(jī)構(gòu)的責(zé)任體系,確保其對(duì)檢測(cè)結(jié)果負(fù)責(zé)的可清晰性和準(zhǔn)確度。

  (三)完善電動(dòng)汽車安全標(biāo)準(zhǔn)體系,改革標(biāo)準(zhǔn)形成機(jī)制

  我國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作發(fā)展很快,而相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作周期相對(duì)較長(zhǎng),現(xiàn)有的新能源汽車標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一些新技術(shù)和新產(chǎn)品覆蓋不全面,存在某些產(chǎn)品或某些技術(shù)領(lǐng)域缺乏標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)不能滿足實(shí)際安全需求,同時(shí)還存在標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作跟不上發(fā)展需要的情況,要盡快完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。包括:提高動(dòng)力電池全生命周期安全標(biāo)準(zhǔn),如動(dòng)力電池單體、模組和系統(tǒng)的全生命周期安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),以及動(dòng)力電池模塊、系統(tǒng)對(duì)熱失控的防熱誘因測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),彌補(bǔ)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的不足,同時(shí)更進(jìn)一步激勵(lì)技術(shù)提升,為市場(chǎng)提供更多安全系數(shù)高、可靠性好的產(chǎn)品;提高動(dòng)力電池箱防塵防水標(biāo)準(zhǔn),提高我國(guó)動(dòng)力電池箱的安全防護(hù)等級(jí);制定動(dòng)力電池退役報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)不同類型動(dòng)力電池的特征,研究制定動(dòng)力電池退役、報(bào)廢的技術(shù)條件及檢測(cè)評(píng)估方法,為動(dòng)力電池梯級(jí)利用和報(bào)廢回收相關(guān)管理規(guī)定提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支撐;提高建筑設(shè)計(jì)配電標(biāo)準(zhǔn),對(duì)新建住宅或其他公共場(chǎng)所配電時(shí),要從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮,提高最大負(fù)荷量設(shè)計(jì),以避免電網(wǎng)的反復(fù)改造;加速信息安全標(biāo)準(zhǔn)制定,國(guó)內(nèi)外目前對(duì)于電動(dòng)汽車的信息安全暫無標(biāo)準(zhǔn)體系,而隨著智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)展,電動(dòng)汽車已經(jīng)成為能源、信息和物流終端,大量的信息交互必然帶來信息安全問題,信息安全對(duì)電動(dòng)汽車的安全影響也越來越大,我國(guó)應(yīng)加快電動(dòng)汽車信息安全標(biāo)準(zhǔn)的研制,實(shí)現(xiàn)國(guó)際上信息安全標(biāo)準(zhǔn)為零的突破。

  研究汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)形成機(jī)制的改革,在可能的情況下要縮短標(biāo)準(zhǔn)的修訂周期,提前布局標(biāo)準(zhǔn)體系?,F(xiàn)階段,電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展較快,其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定或者修訂應(yīng)考慮到行業(yè)需要,適時(shí)縮短部分標(biāo)準(zhǔn)的修訂周期,以緊跟行業(yè)發(fā)展需要。例如我國(guó)現(xiàn)行的電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)間間隔在4-8年的范圍內(nèi),均值為5。25年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于電動(dòng)汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另外,對(duì)于如無線充電等新型技術(shù)應(yīng)提前立項(xiàng)研究,以盡早確定新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架,有利于規(guī)范技術(shù)和市場(chǎng)的安全發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)由誰提出、誰來制定及標(biāo)準(zhǔn)制定過程的透明度,這些在我國(guó)目前都還存在問題,這涉及標(biāo)準(zhǔn)形成機(jī)制的改革。標(biāo)準(zhǔn)的背后是巨大的國(guó)家與企業(yè)利益,應(yīng)著手研究我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)形成機(jī)制的改革問題。

  (四)建立電動(dòng)汽車安全運(yùn)行監(jiān)控體系,落實(shí)車輛年檢

  目前為了防止電動(dòng)汽車意外事故的發(fā)生,各大汽車廠商和動(dòng)力電池生產(chǎn)廠商都加大了整車和動(dòng)力電池安全系統(tǒng)的投入,配備了許多安全防護(hù)措施,其中就包括在線監(jiān)控系統(tǒng),但仍參差不齊,有些有名無實(shí)。建議在強(qiáng)制性要求廠家完善監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,要建立國(guó)家和省級(jí)層面電動(dòng)汽車在線安全監(jiān)控系統(tǒng),并要求整車廠、充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商將與安全相關(guān)的數(shù)據(jù)上傳至該系統(tǒng)。為了激勵(lì)整車廠和充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商按要求將數(shù)據(jù)按時(shí)上傳至國(guó)家和省級(jí)層面的電動(dòng)汽車在線安全監(jiān)控系統(tǒng),可以將此項(xiàng)內(nèi)容與銷售補(bǔ)貼和建設(shè)補(bǔ)貼掛鉤。

  要進(jìn)一步完善監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)體系。在整車方面應(yīng)包括電機(jī)溫度、電機(jī)控制器溫度、電機(jī)母線電流等;動(dòng)力電池方面應(yīng)包括單體和電池包的溫度、電流、電壓等;充電基礎(chǔ)設(shè)施方面應(yīng)包括充電電流、充電電壓、充電溫度等。還可根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況,進(jìn)一步調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)要求。

  落實(shí)車輛年檢制度。在線平臺(tái)可以監(jiān)測(cè)車輛安全狀態(tài),但有些檢測(cè)仍然需要專業(yè)的人員進(jìn)行檢測(cè),如高壓電路由于老化振動(dòng)等帶來的短路、接地;動(dòng)力電池箱防護(hù)是否失效等。

  (五)明確責(zé)任主體,落實(shí)管理機(jī)制

  落實(shí)產(chǎn)品鏈條上不同主體的責(zé)任。電動(dòng)汽車安全的責(zé)任認(rèn)定相比燃油車更加復(fù)雜。除整車廠外,部件特別是電池的責(zé)任,以及使用者的責(zé)任,在認(rèn)定時(shí)都非常復(fù)雜。現(xiàn)有的技術(shù)手段基本能解決大部分問題,但責(zé)任在產(chǎn)品鏈條如何傳遞與劃分目前都還存在困難。原則上講,整車廠一般要對(duì)汽車安全負(fù)總責(zé),其可依法依約追究零部件企業(yè)的責(zé)任,但如果有刑事上的責(zé)任,二者如何認(rèn)定還沒有現(xiàn)成案例可參考。

  要明確管理方責(zé)任和處置機(jī)制。一旦發(fā)生安全事故,首先應(yīng)由安全事故責(zé)任分析牽頭單位召集相關(guān)部門對(duì)事故原因進(jìn)行調(diào)查分析,并將調(diào)查結(jié)果進(jìn)行公示。對(duì)于有責(zé)任的相關(guān)單位除了要承擔(dān)經(jīng)濟(jì)處罰外,還要面臨更加嚴(yán)厲的行政處罰,比如某企業(yè)的電動(dòng)汽車在一定期間內(nèi)安全事故率達(dá)到一定比例后,將會(huì)取消公告資質(zhì);某運(yùn)營(yíng)商的充電事故率在一定期間內(nèi)超過一定比例后,將暫停其對(duì)外充電的業(yè)務(wù),并強(qiáng)制整改等。

  (六)完善相關(guān)消防法規(guī)

  目前,國(guó)內(nèi)對(duì)于電動(dòng)汽車火災(zāi)機(jī)理研究只局限于動(dòng)力電池的內(nèi)部機(jī)理,而未涉及動(dòng)力電池和整車燃燒規(guī)律以及相關(guān)消防安全技術(shù)。我國(guó)現(xiàn)有消防規(guī)范對(duì)電動(dòng)汽車充電站要求沒有針對(duì)性和特殊性,多為電力設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)要求,2014年住建部發(fā)布的《電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)消防安全設(shè)計(jì)只是要求符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,但《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中涉及的10種新建、擴(kuò)建和改建的建筑類別并不能完全涵蓋所有種類的充換電站;《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》中滅火器的配置規(guī)則主要根據(jù)建筑物的火災(zāi)類型和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),但是充電基礎(chǔ)設(shè)施周圍的動(dòng)力電池是A、B、D、E類火的復(fù)合形式,設(shè)計(jì)和管理部門對(duì)滅火劑的配置類型、規(guī)格和數(shù)量都無法獲得明確規(guī)定,比如地下車庫屬于中危險(xiǎn)級(jí)場(chǎng)所,但沒有針對(duì)動(dòng)力電池的滅火設(shè)備,停留和充電時(shí)存在安全隱患。目前急需對(duì)電動(dòng)汽車滅火技術(shù)進(jìn)行攻關(guān),并完善消防法規(guī)。特別是要加大力度研發(fā)新型、高效滅火劑及防火、滅火技術(shù),有效抑制電動(dòng)汽車火災(zāi),開展電動(dòng)汽車及充換電基礎(chǔ)設(shè)施消防規(guī)范研究,規(guī)范滅火和應(yīng)急救援操作規(guī)程,編制并出臺(tái)針對(duì)電動(dòng)汽車及充換電基礎(chǔ)設(shè)施的防火規(guī)范,為電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展保駕護(hù)航。

  (七)構(gòu)建動(dòng)力電池強(qiáng)制回收體系,明確賞罰辦法

  受現(xiàn)階段技術(shù)水平和管理制度的限制,電池回收和梯次利用經(jīng)濟(jì)性不高,動(dòng)力電池存在退役后被遺棄的可能。而被遺棄的電池在靜置過程中會(huì)伴隨熱行為的發(fā)生,不合理的儲(chǔ)存方式會(huì)導(dǎo)致電池破損,有毒有害物質(zhì)泄露,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)電池?zé)崾Э?,造成起火、爆炸等安全問題。為此,應(yīng)加快制定動(dòng)力電池回收再利用實(shí)施辦法,對(duì)企業(yè)和消費(fèi)者建立明確的賞罰機(jī)制。對(duì)電池回收和再利用企業(yè)按照電池套數(shù)、容量等方式進(jìn)行補(bǔ)貼,對(duì)未履行責(zé)任義務(wù)的企業(yè)進(jìn)行必要的懲罰。鼓勵(lì)消費(fèi)者主動(dòng)上交退役動(dòng)力電池,并給予額外補(bǔ)償,培養(yǎng)消費(fèi)者動(dòng)力電池回收的意識(shí)。

  (八)建立動(dòng)力電池安全監(jiān)測(cè)機(jī)制,推出延保服務(wù)

  目前電動(dòng)汽車缺乏質(zhì)保期過后的保障機(jī)制,繼續(xù)使用存在安全隱患。我國(guó)初期推廣的電動(dòng)汽車中,動(dòng)力電池質(zhì)保期一般為5年/10萬公里,大批電池將面臨質(zhì)保過期問題。目前,除了少數(shù)廠家對(duì)電池提供終身質(zhì)?;騽?dòng)力電池折價(jià)回收措施外,很多廠家還未明確提出對(duì)質(zhì)保期過后動(dòng)力電池等零部件的處理方案。加上我國(guó)對(duì)過質(zhì)保期后的電池也沒有明確的保障機(jī)制,消費(fèi)者可能會(huì)繼續(xù)使用,而質(zhì)保期過后的電池由于老化等原因,存在安全隱患。

  要建立動(dòng)力電池安全監(jiān)測(cè)機(jī)制,要求企業(yè)利用電池編碼和監(jiān)控平臺(tái)手段,對(duì)動(dòng)力電池的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,政府主管部門利用平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)企業(yè)行為進(jìn)行監(jiān)督,并要求企業(yè)對(duì)問題電池在一定期限內(nèi)進(jìn)行維修、檢測(cè)處理,否則進(jìn)行一定的處罰。

  整車或電池企業(yè)對(duì)質(zhì)保期之后的電池提供檢測(cè)、維修、延保等有償服務(wù)或終身質(zhì)保服務(wù),保障產(chǎn)品在使用過程中安全性,并對(duì)無法繼續(xù)使用的電池進(jìn)行折價(jià)回收。

  (九)重視對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施安全的管理

  為了加強(qiáng)充電的安全性和可靠性,一個(gè)可行的辦法是對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施采用質(zhì)量控制認(rèn)證,分為產(chǎn)品認(rèn)證、到樣抽查、安裝完成測(cè)試、定期巡檢四個(gè)階段。但一個(gè)比較實(shí)際的問題是,在我國(guó)現(xiàn)有認(rèn)證體制下,對(duì)充電設(shè)施的認(rèn)證是否真正能解決安全性問題,是否會(huì)無故增加企業(yè)成本,這是必須認(rèn)真思考的問題。從食品、藥品等采用認(rèn)證的行業(yè)來看,如果認(rèn)證不權(quán)威,或者認(rèn)證只是一個(gè)花錢就可做到的事,充電領(lǐng)域再引入這種制度就對(duì)安全性意義不大。充電領(lǐng)域引入認(rèn)證制度的前提是認(rèn)證機(jī)構(gòu)要么必須獨(dú)立和非盈利,要么可盈利但必須建立認(rèn)證者的責(zé)任與風(fēng)控體制,防止認(rèn)證被扭曲為撈錢的工具。

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