欧阳明高:电池安全、充电安全、整车安全,一个都不能少!

3个月前 ( 01-25 ) 428阅读

2016年8月12日,中国电动汽车百人会夏季论坛暨电动汽车安全报告媒体交流会举行,全国政协常委、国家“863”新能源汽车重大项目总体专家组组长、电动汽车百人会副理事长欧阳明高教授出席会议,并就电动汽车安全问题向中国客车网及其他受邀行业主流媒体做出详细说明。

欧阳教授说:电动汽车安全性涉及三个行业,一个是电池行业,这是最基础、最核心的电池安全领域;一个是充电行业,这是一个新兴行业,有待进一步规范;还有一个是整车行业,总体来看乘用车行业在安全方面做的是比较好的。

电动汽车安全的核心是电池安全。电池安全问题由三个方面引起:一个方面是过热。电池跟发动机等其它部件不同,温度是一个很重要的参数。电池只能在一定的温度范围内才能正常工作,温度高了不行,低了也不行。

低温环境下,电池容量放不出来,也充不进去,这是因为电池极化导致的。总之,电池怕冷,如果电池温度太低,它就不能正常工作。高温环境下,电池也不能正常工作,正常工作范围是在45度以内,如果温度到达90-100度,问题就产生了。

电池就会引起一系列“自生热反应”。当然,每种材料电池的情况都不一样,但都有“自生热起始温度”,达到这个温度电池会形成副反应,一般是放热反应,也有吸热反应。这种放热反应会引起温度升高。

温度再升高之后又会引起另外一个副反应,又会引起温度再升高,温度会越来越高,形成连锁反应。当温度达到150-250度时,热失控就会发生,比如说隔膜崩溃、电解液燃烧,最高能达到900度以上高温。

欧阳明高:电池安全、充电安全、整车安全,一个都不能少!

几个特征温度,第一个是自生热反应的起始温度,第二个是热失控的起始温度,比方说短路、大规模燃烧,它最后有一个热失控最高温度,比方说有的电池内部核心温度达到900度甚至接近1000度。

但是也有的材料体系热失控最高温度只有三四百度,也有的电池只冒烟,这跟电池材料体系相关性很大,不同体系的电池,这几项温度指标都不大一样。 总结一下:电池跟温度有关,随着温度上升到某一个温度,它会开始产生副反应,副反应会连锁形成电池放热程度越来越高,到了一定程度,会使内部短路、隔膜崩溃、电解液燃烧,使温度迅速上升,形成热失控。

到达最高温度会形成冒烟、起火甚至爆炸。 大家知道,锂电池在飞机上是不能随便带的,这是锂电池的特性决定的,但并不等于车就不安全。我们有严格的热管理使这个问题得到解决,我们要使电池在车上始终保持在一个正常的温度范围内。

这个热管理系统包括可以加热,可以散热,可以隔热。 所谓散热,就是刚才讲的温度达到一定程度就可以散热了,有一个冷却系统,这个系统设计非常复杂,有风冷的、水冷的等各种的散热方式。

冬天温度低了还要加热,加热是一个技术相对难一点的系统,如果温度一直向上加就麻烦了。所谓隔热就是当一个电池出现热失控情况后,问题还不算很严重,怕的是出现像点鞭炮一样一个接一个发热,第一个电池热传到第二个电池,形成连锁反应。

所以要隔热,使它无法形成传热。 最近,清华团队跟中汽中心、CATL正在做热失控传播测试标准。第一个电池热出现之后,会不会传到第二个电池去,到第二个电池需要多长时间,我们有测试标准。

欧阳明高:电池安全、充电安全、整车安全,一个都不能少!

一种方式是完全隔绝,不让热传到后面去。还有一种方式是让热从第一个传到第二个时间非常长,比如至少15分钟以上,这个时间足够长的话,安全也是有保障的。比如大客车,要使人员有逃生的时间,比如半个小时。

还有一种方式是用管理系统来观测,是不是某一支电池的温度超过正常范围了,我们有整个的温度监控系统,因为所有的电池温度不一定相同,某一支电池可能会过热,可以用温度传感器全部检测出来。

第二个问题是充电基础设施也是可能引起事故的。充电机跟电池合在一块之后,就有可能出现各种各样的问题,比如说充电充不充,充到什么程度,是由电池管理系统发指令的,电池管理系统告诉充电机你该启动了,充多少了。

但是如果充电机质量不过关,让它启动它不启动,让它充50A,它充70A,就容易发生安全问题。 充电机行业的总体水平在电池行业、充电机行业和整车行业三个行业中间是比较差的。

而且,充电机行业在产品准入方面、质量保证方面还存在一些问题,因为很多企业都是新进入的公司,整体产品质量参差不齐。 电池跟充电合在一块,就有充电标准问题,但我们前期有充电标准,2015年12月份,为了充电过程的安全,我们又修改增加了一些新的东西。

现在正处在新旧标准的过渡期,实施起来必然会有一系列的问题。 在地下车库建充电桩也是敏感的问题,地下车库的充电桩对安全的要求比地面更高。因为地下车库低,车辆密集。第二是地下车库在下大雨的环境下容易进水。

第三是大家都在晚上充电,一旦有一辆车发生事故,会引起连锁反应。所以,它对充电机和充电桩的施工标准要提高。 安全问题是大问题,但是不注意,没有安全质量保证的话,就会出现问题。

这些技术都是成熟的,不过,下一代的无线充电技术还不太成熟。下一步的趋势是进入无线充电之后,对安全的要求会大幅度提升。现在,我们的无线充电技术进展非常好,充电的效率接近有线充电,下一步要再进一步提升技术。

过充跟充电机有关,跟充电机质量有关,也跟我们的电池系统质量有关。发生的事故中有的是电池管理系统死机,充电机不知道,它会继续充,一般来说过充到150%,当场就会出现剧烈的事故。

如果是过充到110%不会有什么明显事故,但是长期积累也会有事故,最大的事故是当场过充到150%,这种事故非常厉害!纯属质量问题、保障问题或者是操作不规范问题等原因导致的。

第三个问题是整车安全问题。比如说整车的高压电系统,有些是不规范的。轿车总体来说质量比较好,一些比较大的轿车厂,如长安、上汽、北汽的安全验证是非常严格的。包括泡水、火烧、碰撞等各种试验都要做,有一系列的法规,而且跟国外法规完全相同。

因为大汽车厂的工程团队工程化能力比较强,人员配备比较齐全,所以他们非常规范。一些好的电池厂,像宁德时代新能源,它是给宝马配套的,宝马那一套规则全部转移到他这里。所以大汽车厂、大电池厂在这些方面都是很规范的。

相对而言,我们的客车由于企业过多、车型过多、车型开发周期过短,有的在安全方面做得不是很到位。所以客车是政府重点监控的一个安全车型。所以最近三元电池暂停使用,我们又在制定客车技术标准。

为什么要做这件事?客车有几百家企业,一千多个车型。这么多的车型怎么能保证所有的车型都是好的呢?三元电池是一个技术方向的代表,也是攻关重点。但是要应对这种高比能量电池所需要的安全技术就更加复杂,驾驭得了这样电池的技术队伍就需要更加强大才行。

三元电池目前最高也就是到200WH/Kg,再发展到300WH/Kg,甚至350WH/Kg,被称为电池的革命性进步,这种电池对安全的要求就更高了。所以我们在做整车集成的时候,所有的要求都要相应变高。

整车集成有几个问题,第一个是高压电器安全问题,第二个是碰撞安全问题,第三个是防水防尘的问题。这几个问题是非常非常重要的!现在我们很多安全事故,是电器安全事故导致的,比如说我们的驱动电机控制器电力电子器件IGBT损坏、短路。

这不是内短路,而是外短路,大电流的短路,容易造成事故。 碰撞安全,比如电池碰撞之后就会变形,变形之后就会撕裂,撕裂之后就会短路,短路就会引起事故。所以电动汽车的碰撞安全也是非常重要的方面。

欧阳明高:电池安全、充电安全、整车安全,一个都不能少!

比如说日产电动汽车一次安全事故都没有发生,现在全球已经有20多万辆车了。当初日本发生地震海啸,这些车泡在水里面都没有发生事故,因为整车碰撞安全做得非常好,也就是说电池被保护得非常好,本身没有多大变形。

还有一个是电池泡水问题,前一段时间各地下暴雨,有一个视频:所有的车都趴下了,只有电动汽车在水里面像舰艇一样前进,大家都点赞。因为燃油车的排气管一浸到水里车就不能走了。

电动汽车只要密封做得好,也就是防水防尘做得好就没事。 做好防水也不是那么容易的,电池是有试验的。电池有火烧试验、碰撞试验、跌落试验、弯曲试验、针刺试验等好多种。其中也有泡水试验,有半进水、全浸泡、还有小孔灌水试验等各种各样的滥用试验。

标准IP67可以浸到水里一米、一小时的试验。现在这种泡水试验,光做电池是不够的,必须做整车才行,为什么?光用一个电池泡水可能没问题,水进不去,但是放到车上可能就进水了,因为车的环境是动态的,放在实验室是静态的,静态的试验没问题,但是一放进车里可能就出问题,这需要做大量的试验。

欧阳明高:电池安全、充电安全、整车安全,一个都不能少!

几个星期之前,南京大雨后大客车发生的事故,就是因为电池随车在水里泡久了发生的事故。所以要把密封做好,这也是整车企业要做的,也就是碰撞、电器、防水防尘这三个大的方面。

欧阳明高:电池安全、充电安全、整车安全,一个都不能少!

下一步,为了把安全做好,百人会的安全报告也有一系列的建议,比如关于地下车库的充电桩的安全标准怎么论证?我们要强化认证标准。比如电池检测标准进一步优化,比从注重单体电池慢慢向强调整个系统转变。

再比如要搞电动车的年检。为什么要搞年检?比如防水防尘问题,新车质量是好的,第二年、第三年是不是好的?年年都需要看一下。年年要到4S店全充全放一下,需要仪器测试。所以燃油车有年检,电动车为了安全起见也需要年检。

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