電動(dòng)汽車安全報(bào)告課件

1、電動(dòng)汽車安全報(bào)告全文前言中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)致力于打造國(guó)家在電動(dòng)汽車及相關(guān)領(lǐng)域的高水平第三方智庫(kù)，課題研究是智庫(kù)建設(shè)的重中之重。在研究過(guò)程中，百人會(huì)搭建平臺(tái)， 整合內(nèi)外部資源，組織專業(yè)人員開展調(diào)研活動(dòng)，最終形成可供決策參考的研究報(bào)告。本報(bào)告是百人會(huì)本年度選定的課題之一，報(bào)告還只是階段性成果，僅討論用，有不足之處課題組還會(huì)進(jìn)一步完善。本課題在研究過(guò)程中多次召開專家座談會(huì)，廣泛吸收了各方面專家的意見，如果說(shuō)課題研究有一些有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)，更準(zhǔn)確地講應(yīng)該是大家一起努力的結(jié)果。本研究還借鑒和直接使用了一些專家和機(jī)構(gòu)的觀點(diǎn)及研究成果，在此表示感謝。百人會(huì)的研究報(bào)告，很大程度上是充分反映多方的意見，注重集成與傳

2、播，百人會(huì)作為一個(gè)研究平臺(tái)，不持特定觀點(diǎn)，不代表任何一方。課題組成員召集人歐陽(yáng)明高 清華大學(xué) 教授中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì) 執(zhí)行副理事長(zhǎng)王秉剛 科技部電動(dòng)汽車重大項(xiàng)目監(jiān)理專家組 組長(zhǎng)總體組杜玖玉 清華大學(xué) 助理研究員中美清潔汽車聯(lián)盟 中方辦公室主任課題組研究人員盧世剛 國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院 院長(zhǎng)劉永東 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化管理中心 副主任王 芳 中國(guó)汽車技術(shù)研究中心首席專家、新能源室 主任盧蘭光 清華大學(xué)汽車工程系馮旭寧 清華大學(xué)汽車工程系李立國(guó) 清華大學(xué)汽車工程系高明明 清華大學(xué)汽車工程系王 佳 清華大學(xué)汽車工程系陳文進(jìn) 東風(fēng)日產(chǎn)乘用車技術(shù)中心電系開發(fā)部 部長(zhǎng)周 鵬 華霆(合肥)動(dòng)力技術(shù)有限

3、公司 董事長(zhǎng)陳向軍 珠海泰坦電力電子集團(tuán)有限公司 總裁鄭 娟 中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心產(chǎn)品一部 副經(jīng)理羅 亮 中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心產(chǎn)品認(rèn)證一部 充電業(yè)務(wù)開發(fā)部 部長(zhǎng)王慰祖 上海摯達(dá)科技發(fā)展有限公司 副總經(jīng)理李志剛 深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司 總工程師邵浙海 普天新能源有限責(zé)任公司 技術(shù)部總經(jīng)理劉 英 北京長(zhǎng)安汽車工程技術(shù)研究有限責(zé)任公司 開發(fā)經(jīng)理李飛強(qiáng) 鄭州宇通客車股份有限公司國(guó)家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心 副主任高 翔 特斯拉中國(guó)公共政策和充電基礎(chǔ)設(shè)施部門 總監(jiān)仝志明 微宏動(dòng)力系統(tǒng)(湖州)有限公司 研發(fā)副總裁樊曉松 上海捷新動(dòng)力電池系統(tǒng)有限公司 總經(jīng)理?xiàng)?槐 北京普萊德新能源電池科技有限公司

4、 副總經(jīng)理陳偉峰 寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司 董事長(zhǎng)助理張成斌 中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)研究咨詢部 主任張 健 中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)研究咨詢部李松哲 中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)研究咨詢部張百杰 中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)研究咨詢部目錄一、 客觀認(rèn)識(shí)電動(dòng)汽車安全問(wèn)題1(一) 保障安全是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)1(二) 安全問(wèn)題是系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的問(wèn)題1(三) 安全問(wèn)題的解決根本上要依靠技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新突破1(四) 安全問(wèn)題的解決還需要建立配套管理體系2二、 電動(dòng)汽車安全相關(guān)問(wèn)題現(xiàn)狀3(一) 電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3(二) 電動(dòng)汽車安全事故統(tǒng)計(jì)分析3(三) 充電安全新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換期存在問(wèn)題7(四) 電動(dòng)汽車產(chǎn)品準(zhǔn)入存在的問(wèn)題7(五)

5、 電動(dòng)汽車智能網(wǎng)聯(lián)化帶來(lái)新的安全性挑戰(zhàn)8三、 影響電動(dòng)汽車安全的關(guān)鍵技術(shù)解析9(一) 動(dòng)力電池安全性技術(shù)91. 動(dòng)力電池安全性分類92. 動(dòng)力電池?zé)崾Э嘏c擴(kuò)展分析93. 動(dòng)力電池安全性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求154. 提高安全性的技術(shù)手段18(二) 電動(dòng)汽車整車安全技術(shù)191. 電動(dòng)汽車整車安全性技術(shù)192. 電動(dòng)汽車整車安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)20(三) 充電設(shè)施與充電安全技術(shù)211. 充電設(shè)施與充電安全分類212. 充電設(shè)施與充電安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求23四、 全球電動(dòng)汽車安全法規(guī)現(xiàn)狀24(一) 聯(lián)合國(guó)24(二) 美國(guó)24(三) 歐盟24(四) 日本25五、 建立我國(guó)電動(dòng)汽車安全體系的建議27(一) 提高汽車安全性要求

6、，引入強(qiáng)制認(rèn)證制度，加強(qiáng)事后監(jiān)管與責(zé)任追究27(二) 改革檢測(cè)體制，完善檢測(cè)方式27(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28(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28(五) 明確責(zé)任主體，落實(shí)管理機(jī)制29(六) 完善相關(guān)消防法規(guī)29(七) 構(gòu)建動(dòng)力電池強(qiáng)制回收體系，明確賞罰辦法30(八) 建立動(dòng)力電池安全監(jiān)測(cè)機(jī)制，推出延保服務(wù)30(九) 重視對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施安全的管理31圖 表圖 1 2010-2016年6月我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量(單位：輛) 3圖 2 2010-2016年4月我國(guó)動(dòng)力電池出貨量(單位：GWh) 3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) 6圖 4電動(dòng)

7、汽車安全事故誘因(單位:例) 6圖 5電動(dòng)汽車安全事故車型分布(單位：例) 7圖 6鋰離子電池單體熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理(引自清華大學(xué)研究結(jié)果) 10圖 7熱失控誘因 11圖 8碰撞引發(fā)VOLT插電式電動(dòng)汽車著火 11圖 9底盤刺穿引發(fā)特斯拉著火 12圖 10電動(dòng)公交車過(guò)充引發(fā)著火 12圖 11低溫充電引發(fā)著火 12圖 12純電動(dòng)客車在水中浸泡一段時(shí)間后著火 13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(wèn)題) 13圖 14某款三元鋰離子動(dòng)力電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn) 14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 14圖 16常見的充電電流控制策略對(duì)比(圖片來(lái)源于東風(fēng)日產(chǎn)) 21圖

8、 17 ECER100法規(guī)架構(gòu) 24表 1電動(dòng)汽車典型安全事件 4表 2某廠家車樁匹配試驗(yàn) 7表 3 GB/T31485-2015標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試內(nèi)容 16表 4 GB/T31467.3測(cè)試內(nèi)容 16表 5目前動(dòng)力電池安全性標(biāo)準(zhǔn)與需求 17表 6目前電動(dòng)汽車整車安全性標(biāo)準(zhǔn)與需求 20一、 客觀認(rèn)識(shí)電動(dòng)汽車安全問(wèn)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(lái)，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(wèn)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

9、全問(wèn)題如果得不到重視，出現(xiàn)了大問(wèn)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(wèn)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(wèn)題不能無(wú)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(lái)看，在發(fā)展初期，產(chǎn)品容易出現(xiàn)一些問(wèn)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

10、能因?yàn)槌霈F(xiàn)錯(cuò)誤，就限制其發(fā)展。(二) 安全問(wèn)題是系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的問(wèn)題電動(dòng)汽車的安全問(wèn)題不完全是技術(shù)問(wèn)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(wèn)題。沒(méi)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(wèn)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(wèn)題也不是一個(gè)孤立的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，還應(yīng)當(dāng)包括使用過(guò)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(lái)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

11、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(wèn)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(wèn)題是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問(wèn)題，真正解決安全問(wèn)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(wèn)題是個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)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

12、面的攻關(guān)。(四) 安全問(wèn)題的解決還需要建立配套管理體系安全問(wèn)題不能僅依靠產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)限制地提升來(lái)解決，它同時(shí)也是一個(gè)管理問(wèn)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(wèn)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(wàn)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(wàn)輛

13、。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。(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(guò)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)。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(guò)一半，著火事件發(fā)生頻率呈上升趨勢(shì)。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

14、他零部件引起的6例，不明原因的4例。從以上電動(dòng)汽車著火事故的車型構(gòu)成來(lái)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。(三) 充電安全新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換期存在問(wèn)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(méi)有絕緣診

15、斷等功能。(四) 電動(dòng)汽車產(chǎn)品準(zhǔn)入存在的問(wèn)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(guò)了70%。然而我

16、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(lái)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(lái)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(guò)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

17、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。² 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;² 電安全：過(guò)充電、過(guò)放電、短路、

18、低溫充電、電擊(系統(tǒng))、灰塵污染、涉水、水淹、火燒、濕氣;² 熱安全：外部高溫、大阻抗;² 化學(xué)安全：腐蝕性、可燃性;² 功能安全(動(dòng)力電池系統(tǒng))：BMS冗余功能、電磁兼容;² 環(huán)境安全：溫度沖擊、濕熱循環(huán)、高海拔、電磁兼容;² 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(lái)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

19、防護(hù)(過(guò)充、過(guò)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(wèn)題來(lái)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(wèn)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(wèn)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(thermal runaway)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(guò)熱、起火、爆炸現(xiàn)象。熱失控?cái)U(kuò)展(thermal runaway propagation)是指電池包，或者電池系統(tǒng)內(nèi)容的單體電池或者電

20、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(guò)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。(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。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

21、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Model S運(yùn)行過(guò)程中由于底盤被路上突出物刺穿，引發(fā)著火，如圖 9所示。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(guò)充電引發(fā)著火事件(如圖 10所示)，以及特斯拉Model S在冬季低溫充電發(fā)生著火的事故等，如圖 11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。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

22、交車在大雨過(guò)后的積水里浸泡后一段時(shí)間后著火，如圖 12所示。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(wèn)題，比如使用一段時(shí)間的電動(dòng)汽車在無(wú)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)站靜置停靠時(shí)自燃，并且引燃了附件停靠的公交車，造成較大損失。(2)熱失控機(jī)理在外部誘因作用下，經(jīng)過(guò)演變過(guò)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(guò)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(lái)看

23、，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

24、失控溫度變化的特征，將熱失控過(guò)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(guò)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

25、開始，從安全閥泄漏出來(lái)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(lái)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(lái)才會(huì)發(fā)生起火;引燃物可能來(lái)自于電池外短路產(chǎn)生的電弧，也可能來(lái)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(guò)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

26、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(wèn)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/T 31485-2015 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/T 31467.3-2015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/T 31467.3-2015主要針對(duì)安全

27、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 3 GB/T31485-2015標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試內(nèi)容表 4 GB/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(guò)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?，F(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(wú)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

28、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(guò)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的電池單體均為超過(guò)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(1)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：² 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;² 改進(jìn)工藝提高安全性;² 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(guò)程等;² 增加保護(hù)措施，降低外部觸發(fā)因素發(fā)生概率(過(guò)充、過(guò)熱

29、、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：² 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);² 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;

30、78; 功能安全：濫用保護(hù)、過(guò)壓/欠壓/過(guò)流保護(hù)、高低溫閥值、碰撞時(shí)斷高壓、ASIL評(píng)定與管理;² 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);² 工藝安全：焊接和聯(lián)接工藝、防錯(cuò)、過(guò)程防護(hù)、SOP;² 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;² 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);² 碰撞安全：防護(hù)系統(tǒng)，提高框架剛度;² 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

31、安全等。² 碰撞安全：營(yíng)救保護(hù)、機(jī)械保護(hù)、高壓保護(hù);² 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;² 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;² 維修安全：維修過(guò)程的人員保護(hù)。1. 電動(dòng)汽車整車安全性技術(shù)(1)碰撞安全碰撞是電動(dòng)汽車最為重要的安全問(wèn)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(guò)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)

32、生碰撞時(shí)，碰撞過(guò)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(wèn)題，又有純電動(dòng)汽車的高壓碰撞安全問(wèn)題。因此，對(duì)于純電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，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。² 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(guò)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(méi)有觸電風(fēng)險(xiǎn);² 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

33、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(guò)程中車身對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的防護(hù)，避免碰撞過(guò)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(méi)有碰撞測(cè)試要求，正在制定中過(guò)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(guò)程中的高壓安全。² 高壓互鎖安全：防止人員接觸高壓;² 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

34、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(méi)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。(3)功能安全² 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);² 充電安全系統(tǒng)：在

35、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;² 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;² 電磁兼容：通過(guò)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/T 18655要求。(4)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

36、. 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(guò)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

37、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。² 充電設(shè)施安全：安全防護(hù)、建設(shè)規(guī)范等;² 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;² 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(guò)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：控制方式1電流從充電開始呈線性上升，到130A時(shí)趨于

38、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(guò)充，同時(shí)，過(guò)快的充電可能超過(guò)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(guò)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?？刂品绞?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(guò)充現(xiàn)象，由于后期的電流較

39、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(guò)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(méi)有接收到停止充電的信號(hào)反饋而持續(xù)過(guò)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)

40、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(lái)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)

41、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

42、以來(lái)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(guò)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(wú)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)

43、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)

44、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(guò)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。圖 17 ECER100法規(guī)架構(gòu)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

45、適應(yīng)歐盟新立法框架(New Legislative Framework，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(guò)危險(xiǎn)性分析，否則不允許上市。通過(guò)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(guò)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(guò)定量的方式

46、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

47、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(lái)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(wú)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)

48、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(guò)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(wèn)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(wàn)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

49、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(guò)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

50、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)

51、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

52、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(wú)標(biāo)準(zhǔn)體系，

53、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(lái)信息安全問(wèn)題，信息安全對(duì)電動(dòng)汽車的安全影響也越來(lái)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。現(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(wú)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

54、利于規(guī)范技術(shù)和市場(chǎng)的安全發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)由誰(shuí)提出、誰(shuí)來(lái)制定及標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程的透明度，這些在我國(guó)目前都還存在問(wèn)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(wèn)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(wú)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(lái)的短路、接地;動(dòng)力電池箱防護(hù)是否失效等