新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

盖世汽车 中字

在中国汽车发展历程中,从来没有哪个时期能像现在这样朝气蓬勃、扬眉吐气,能够得到时代的青睐,这一切都在于中国新能源汽车撬动了全球整个汽车市场,颠覆传统的汽车产业格局或许就在不久的将来。

自主品牌在传统汽车市场的被动状态,并不能阻挡自主新能源汽车的“攻城略地”,大小政策也频频释放空前利好新能源汽车发展的信号。无论是《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)》、《中国制造2025》、《汽车产业中长期发展规划》还是《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(简称“双积分政策”)的落地,都为我国新能源汽车在世界赛道上的领先开阔了道路。

新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

政策环境的明朗,引导车企在技术和资金方面对新能源汽车的倾斜。2015年我国电动汽车迎来爆发,2016年乘势而上,连续两年产销量位居世界第一,面对中国市场的风向转变,国外汽车产业的“大象”也纷纷开始转身:大众发布“Roadmap E”计划,到2025年,大众集团将推出80款全新的电动车型;宝马宣布到2025年将提供25款电动车型;奔驰表示,2022年推出10款全新纯电动产品,全系车型将推出新能源驱动版本……

产业春风的刮起,助推新能源汽车驶入了快车道,有业界人士认为,截止到2040年,全球(政府制定的)二氧化碳排放目标值会将电动车产销量推升至6000万辆。

产销量增长 电动汽车安全事故频发

我国电动汽车近几年的发展速度有目共睹,继2015年爆发式增长之后,2016年销量再创历史新高,达到50.7万辆。据工信部公开数据显示,进入到2017年,前十月我国新能源汽车产销达51.7万辆和49.0万辆,因此业界对今年新能源汽车70万辆的销量目标仍抱有信心。

新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

2017年国内新能源汽车销量 图表/中汽协

随着电动汽车保有量的增加,频频发生的电动汽车安全事故也引人注目。据网络公开信息不完全统计,今年从1月份截止到9月份,每个月国内都有电动汽车发生安全事故发生,而国外的电动汽车事故也接二连三。综观近几年各类电动汽车安全事故,其结局大多数都是起火燃烧,甚至爆炸。

863计划电动汽车重大科技专项特聘专家王秉刚认为,新能源汽车起火事故随产销量而增长,粗略统计,平均每100万辆新能源车发生火灾事故为50次,到2020年新能源车预计保有量达500万辆时,火灾事故将达到250次。

新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

8月22日,吉安市青原区天玉镇江里上村有一辆电动汽车着火 图片来源于网络

工业和信息化部装备工业司司长李东曾在公开场合表示,安全是发展电动汽车的前提,没有安全就没有电动汽车的未来。

从2007年元年,到2015年拿下第一个全球产销量冠军,我国新能源汽车的发展已经从导入期进入到成长期,面对越来越广的市场以及越来越多的消费者,新能源汽车安全技术显得尤为重要。

动力电池安全技术提升刻不容缓

欧阳明高认为,“电动汽车安全技术涵盖动力电池、整车和充电基础设施三部分。”而在电动汽车安全技术中,由于动力电池本身就是高能量载体,在不需要外部能量输入的情况下,本身就能够因能量非正常释放而产生巨大破坏力,因此动力电池安全是电动汽车安全技术的重中之重。

动力电池安全性包括:结构安全、电安全、热安全、化学安全、环境安全、三防安全、生命周期安全。动力电池安全性问题来自其能量释放,形式包括电能释放和化学能释放。电能释放形式形成的安全性问题表现为电击(主要指6V以上的高压系统),化学能释放引起的安全性问题最终表现形式为热失控和热失控扩展引起的燃烧或爆炸。

新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

6月11日凌晨3时左右,山东省日照市一辆特斯拉撞击护栏后发生火灾 图片来源于网络

6月11日山东日照一辆特斯拉撞击护栏后发生火灾,车身和车架被完全烧毁,电芯散落一地,证明电池组外壳已经破裂。这起事故比国外的多起特斯拉起火事故都要严重,因此引起一时轰动,也引发了消费者对于特斯拉电池组和电控系统安全设计的质疑。对于起火的情况而言,一般是由于电解液及其分解产物被点燃造成的。电动汽车起火事故是电动汽车安全事故中最常见而又破坏性最大的状态之一,因为一旦电动汽车起火,由于能量释放的不可逆转性将会直接损坏电动汽车,或烧为灰烬更甚发生爆炸,进而威胁乘车人员的生命安全。

新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

电池风险主要分为四个方面:电池起火或爆炸、电压过高、腐蚀性化学物质及毒烟。上述四点会对人类的生命安全造成潜在威胁,若电池发生变形、穿透、短路或温度过高,电池的潜在风险就有可能被触发,而前两项的风险系数较高,后两项风险系数中等。若电池已经损坏且无法完成电池的放电、电池着火以及即使在电池已经灭火的情况下,电池都会对用户的生命安全造成威胁。“只要损坏的电池没有放电,随时都有可能出现上述风险!内部测试表明,即使在测试一周后,电池也可以燃烧”,东软睿驰汽车技术(上海)有限公司I&D中心CTO Thomas Kropsch在发表“如何处理电动汽车领域事故”的演讲中如是说道。

业界研究认为,出于对电动汽车安全性考量,首先应该提升动力电池的安全性,而提高安全性的技术手段包括提升单体安全性技术,比如材料安全、改造工艺、增加保护措施;其次提升动力电池成组安全性,比如包括集成化、模块化技术和封装技术等;另外提升动力电池系统安全性,比如采用先进的BMS技术、热管理系统、构型技术、防护系统设计和保护电路等。这一观点与Thomas Kropsch的观点不谋而合,另外Thomas Kropsch在阐述处理电动汽车事故的过程时认为:“应对电动汽车安全事故主要可以分为产品研发和事故后两种情况,前者可从蓄电池封装器(Battery Packer)及OEM入手,后者可从第一响应者(first responders)和事故后续处理来应对。其中,蓄电池封装器的改进可从继电器、熔断器、温度传感器、软件、设计、质量管理、标准及测试入手;原始设备制造商则从碰撞探测器、橙色线缆及测试入手;而作为事故发生后的第一响应人,则从抛物化稳定性方程(PSE)、热摄影机、培训及操作手册入手”。

电动汽车安全事故的“后处理”

事实上,在电池管理系统的安全设计方面,成立于2015年的东软睿驰已经先人一步,在2016年8月份,东软睿驰就已经发布了新一代智能电池管理系统,这套拥有SOC/SOE/SOH核心算法的高安全管理系统,目前已经在国内多个整车企业的多款商用车和乘用车上进行了长期的验证测试,装配该款产品的数个车型已经于今年实现l了量产销售。

东软睿驰副总经理曹斌先生表示,随着新能源汽车市场的迅速升温,电池管理系统市场迎来高速发展的机会,安全性问题也随之成为关注的焦点。电池系统作为新能源汽车的核心部件,是一个涉及电化学,机械,电气,软件等多种技术于一体的高度复杂组合的系统,并需要确保长期使用中的安全性。

新能源汽车驶入“快车道” 安全技术不能“脱轨”

在有关电动汽车事故的后处理过程中,有许多细小的问题也不容忽视:当电动汽车损毁时,需要配置多少消防员及牵引车(拖车)操作员?是否要携带运输及卸载设备?运输及卸载设备外观是怎样的?如何存放这类车辆?存放在哪里?如何妥善地处理事故电池/车辆?现实中往往面临的情况是,事故发生;消防员们准备充分,非常了解电动车的知识;事故车辆突然间起火,未查出原因;没人能说电池是否处于安全状态;消防员需要陪同拖车到事故车辆存放区域(隧道内),而在这一过程中,事故车辆仍处于危险状态,因此在电动汽车事故的后处理过程中,Thomas Kropsch提出了一种新颖的可行方案:“当一辆电动汽车与一辆内燃机车相撞,后者起火,这种情况显然十分危险。而这时,电动车并无起火迹象,但这时并无法确保电动车是安全的。这时,我们的建议是采用一辆特殊车辆,将电动车拖走,将其装入车辆上的经特殊处理的容器内(类似集装箱内)。这时,应采用液体或冷却液,对车辆进行降温处理,并且立即切断车辆的电源,但要视具体的情况而定。然后再将车辆送到其他空旷地方,我们将其称为安全回收位置(safe recycling),这是我们提出的初步建议。”

东软睿驰除了在新能源汽车电池组管理和智能充电关键技术方面展开创新和研发,还在以图像识别、传感器融合为核心技术的高级驾驶辅助系统和无人驾驶关键技术以及基于开放云平台的Telematics车联网等领域进行深入研究,同时,新能源汽车分时租赁也是东软睿驰重点业务之一。

盖世小结

电动汽车产业的迅速崛起,必须以安全可靠为前提,这不仅仅涉及电池单体、电池组和管理系统、线束、高压部分、充电桩、充电站的安全技术,还涉及电池及整车的制造存储、运输使用维护、报废回收拆解等各个环节,如此种种还有待企业的共同努力,毕竟,最终买单的还是对电动汽车报以信任的消费者,以及消费者宝贵的生命。

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