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电动汽车为何频出事故?电池缺陷与使用不当是主因

发布时间:20-06-27

电动汽车频频出事,原因到底在哪?发展电动汽车如何破除地方保护?从2016年3月起,中国电动汽车百人会平均每月举办一次闭门研讨会,针对当前热点问题邀请相关专家、学者、企业代表进行深度交流探讨。百人会信息部依据会议内容撰写成可供有关部门参考的政策研究报告(简称“百人会研报”),系统、全面剖析行业存在的热点问题、产生的原因并提出解决建议。

目前国内电动汽车安全问题主要体现在电池使用、材料构成和充电安全方面。上下游产业发展不平衡、企业盲目重量轻质是造成这些安全问题的主要因素,此外,监管监控存在漏洞、政府相关政策不全也是原因之一。

因此,电动汽车相关企业必须严抓质量环节、进行技术创新、加强监管监控、不能冒进求成;政府相关部门也应重视电动汽车安全问题,在相关政策法规上进行逐步完善,确保各部门之间协同合作,促进电动汽车行业有序、健康、稳定的发展。

1、电动汽车安全事故成因

2011年-2015年,我国新能源汽车共发生了24例火灾事故,其中纯电动客车15例、混合动力客车5例、纯电驱动乘用车4例。在这24例事故中,或是自燃事故,或是碰撞事故,或是充电事故。针对这些事故进行分析,其成因主要有以下几点:

(一)电池使用不当

电池在使用过程中遇到液体浸泡、隔膜破损、绝缘损毁的情况下会发生短路,造成电池过热起火。随着使用时间的增长,电池会逐步老化,导致各项参数发生改变,不安全因素增加。除此之外,部分低质量的电芯存在毛刺、错位、杂质、污染等问题,会导致动力电池在使用时短路,发生事故。

(二)电池材料不过关

目前我国大多数电动汽车都是以锂电池作为动力电池的主要原材料。由于锂离子活跃、易燃的化学特性,在实际使用过程中遇到碰撞、挤压会导致电池组受损,使电池内的锂离子暴露在空气中,引发火灾。

此外,由于我国安装和组装电池组的机械化程度不高,导致生产的单体电池或电池组的一致性不高,质量参差不齐,电池漏液现象时有发生。电解液一旦接触氧气,会迅速分解燃烧并引燃电池组,造成安全事故。

(三)动力电池系统存在缺陷

有的电池喉箍(软硬管的连接物)位置不对,容易造成电池冷却剂泄漏,导致电池过热起火;

有的电池内部高压附件及线路排布不合理,受到挤压后容易引起短路;

有的电池系统防护设计欠缺,抗挤压能力较差,一旦受到挤压会发生变形、外壳破裂、内部支架损坏、接插件松动、高低压线束磨损等,造成安全隐患。

(四)充电引发起火

我国发生了多起电动汽车火灾事故,有一部分是电动汽车过充引起的。由于充电站没有过充保护,导致了充电过程中的起火。很多充电桩安装在地下车库或大型停车场,一辆电动汽车发生火灾,可能会引燃周边其他车辆,造成不可预估的损失。在低温时充电没有预热措施导致温度场差较高,也是造成充电安全事故的原因之一。

2、电动汽车安全事故中暴露出的几个问题

根据对电动汽车安全事故的调查和成因分析,电动汽车发展过程中存在的一些问题也逐渐显露出来,这些问题成为制约电动汽车安全、有序、稳定、长久发展的主要因素,具体有以下几点:

(一)生产环节重量轻质

2013年—2015年,国内整车生产合格数量达到49.7万辆,进入了高速发展时期,这也对配套的电池行业带来了生产压力,电池生产厂商为了保证供应量,在生产过程中往往忽视了对质量的要求。

除了电池以外的零部件,也存在不符合国家标准和要求的情况。尽管国家在修订电动汽车相关标准时增加了很多对安全方面的要求,包括温度监控装置、机械锁、电子锁等,但依然有部分企业的零部件产品无法达标。以充电枪为例,目前几乎没有厂家能够提供达标的产品。

此外,在充电过程中的通讯协议存在着中断充电指令失效、继续进行充电的情况;电池管理系统(BMS)也出现对充电设施发送错误的信号和命令的现象,如在电池充满之后还发出充电的指令,最终造成过充保护失效,导致充电事故发生。

在充电桩方面,随着大量充电设施企业的涌入,出现了产品质量参差不齐的情况,部分充电桩在组装设计时就未能满足国家标准,这些问题充电桩易发生漏电、过流等事故,存在一定的安全隐患。

(二)动力电池技术有待提高和创新

据测试机构的数据显示,现有的动力电池系统中,单体电池的风险普遍存在,低的风险包括漏液、变形、排气,高的风险包括火花、爆炸等情况。如果单体电池出现热失控,三元材料比磷酸铁锂材料出现的火花、着火的情况要大很多,这不仅是已发生事故中出现的问题,也是潜在的安全隐患。

另一方面,电池系统的整体设计缺乏合理性,各部件设计空间都没有统一的规划,事故风险概率非常高。据调查,国内新能源零部件系统领域排行前10位的厂商,对于电池的模块和电池包之间的间隙大小没有统一的标准和要求,在插接件、电缆等高压电气部件,以及电机控制器等整个系统安全防护方面也缺少合理、统一的规划。

(三)监控系统流于形式

在部分地区,电动汽车的监控系统并没有起到真正的监控安全的作用,更多的是作为数据采集工具而不是对系统安全进行预警和报错,有些监控系统甚至只是作为参观时的展示品,失去了本身应有的作用,流于形式。

对于电动汽车来说,事故的预警非常重要,这一点在大巴的应用上显得更为突出。与乘用车具有的严格的风险管控措施不同,大巴的制造是分离的,电池和整车的制造分别为不同的生产商,各自为战,缺乏完整的监控能力。

(四)整车系统设计存在问题

在整车设计方面,对于电池组与车内空间缺少规划,整车防护不足,一旦出现电池着火现象,车内人员疏散时间太少,逃生机会变低。这在纯电动大客车的安全事故上较为明显,出现的问题也比较多。

(五)政府部门对于加强安全性相关措施存在不足

众所周知,我国对于机动车的安检有着相关要求和执行标准。在燃油车方面,有针对油耗、排量的相关安检要求,但是对电动汽车的安检却不包括和安全性相关的电驱动动力系统。安检方面的缺失导致政府无法监管和检测到电动汽车的动力安全及相关问题。

(六)专业知识培训缺失

在电动汽车的基础设施建设中,很大一部分从业人员缺少电动汽车相关专业知识。以某项中德汽车项目为例,安装充电桩的施工人员甚至是几个农民,完全不具备电动汽车相关专业知识,装出来的充电桩不仅不规范,在安全上也存在重大问题。在整车销售中,对于消费者也没有针对电动汽车的安全知识方面的专业培训和资料。

3、提高电动汽车安全性的建议

安全是新能源汽车的发展之本。从电动汽车动力系统的特殊性、基础设施的联动性和市场应用中的实践经验来看,加强电动汽车安全,减少各环节中存在的安全隐患刻不容缓。

(一)保持市场理性,加强质量建设

近年来,我国电动汽车的发展取得了良好的成绩,但是在加快发展的同时也不能忽视安全问题。企业在面对政策利好时应保持冷静,不能盲目进行数量的扩张和产能扩大,而对安全问题、技术问题有所放松。一旦在质量控制管理等方面上放松,加上技术成熟度不够,会加速扩大问题的出现。

因此,无论是整车、零部件还是基础设施,都不可盲目建设,相关企业应高度重视产品质量和安全问题,严格执行国家标准,进行安全性测试,对于出现安全事故的产品应及时召回、整顿。另一方面,政府要制定、完善相关考核标准,让产品质量有标准可以参照,并严格进行认证和检测,规范对新能源汽车安全的管理。

需要特别注意的是充电设施方面的建设。由于电动车充电时着火会造成连环效应,一辆车起火很有可能造成大面积的损失。一旦出现大型事故,对于电动汽车整个行业的发展是致命的。因此大型停车场和地下车库的充电桩建设及安全问题要慎之又慎。

(二)重视技术创新,促进产品迭代

在现有电池技术上,不仅要加强电池本身的安全性,即电芯本身的电化学特性带来的安全性,还要强化电池管理系统的保护功能,加强电池的安全性测试。另外,由于电动汽车的特性,电池使用时间长、充放电次数多,在电池设计和安全性测试上还要考虑到电池全生命周期范围的安全,避免因电池老化造成相关的安全事故。

在新电池技术研发方面,要将精力主要放在技术攻坚上。不能盲目提高现有电池的能量密度,电池的能量密度越高,将来出的问题就很可能像原子弹一样,体积小、伤害大。因此一定要兼顾能量密度和安全性,在保证安全的基础上进行研发。在研发过程中,不能只关心产品是否能通过安全性检测和相关标准,而应该重视如何设计好产品、最大程度地实现电池安全。另一方面,政府和企业要在资金、技术和时间上进行长期投入,用于安全性更强的新一代电池的研发乃至全固体电池的研发,通过更新迭代产品,保证电动汽车使用的安全。

(三)加大监管力度,建立监控体系

目前,我国在传统汽车领域对于整车厂的监管相对来说比较健全,在新能源领域虽然监管的条目比较多,但是不够具体、不够充分。在监管过程中,不能仅针对某个环节,而应该对整车管理和控制进行体系监管。

对于零部件和充电设施来说,随着使用时间的增多,将来会出现设备老化和部件损坏,长时间充电带来的安全隐患将进一步加大,尤其是充电过程中的安全事故,将造成范围更大的影响。因此,对于充电设施安全的监管极为必要。

对于电动汽车安全问题,应建立一体化的防控体系,预防为主、多级联动。对于电动汽车行业的各个方面、各个环节要实现“检测——预警——控制”的监控链,做到实时、有效、多级联动的系统化防控体系,防控体系的各个环节都应发挥作用,不能流于形式。

(四)政府部门应加强协同,完善相关政策

电动汽车的发展推动以四部委为主,同时涉及住建、能源、电力等多个政府部门和系统,在加强电动汽车安全问题方面,也需要各个政府部门协同合作,完善相关标准和监督问题。对于政府部门而言,应该派专人或专门的部门对电动汽车安全问题进行系统了解和研究。

在安检方面,动力系统是电动汽车安全的重要部分,完善电动汽车的相关安检措施也极为必要。另外,对于电动汽车安全性问题还应继续进行系统讨论,并形成反馈和报告,引起相关部门的重视;在未来的交流中,应加强和政府部门的联系,通过政策规范,保证电动汽车行业的有序、安全、稳定发展。

(五)重视人员培训及应急措施处理

在人员培训上,要加强我国电动汽车行业从业人员的知识储备完善和职业资格提升,借鉴国内外企业的成功经验,对相关人员进行系统培训和资格认定,获准之后才可上岗。另一方面,要加强在市场层面的科普宣传,对司乘人员、社会群众进行电动汽车安全的专门辅导,制作安全手册,加强对安全知识和意识的普及。

在整车设计尤其是大型客车的设计上,要合理设计乘客与电池组的隔离,一旦电池起火,要做到火势会被控制在电池箱内,或延缓燃烧速度,保证车内乘客有足够的时间逃生;同时还要安装灭火装置,一旦发生火灾可迅速控制或延缓火势蔓延。

除此之外,还可效仿国外经验,引入保险机制,与国内保险公司商谈合作,在事故发生之后尽量减少损失,获得一定保障。

 
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