歐陽明高:解決新能源車安全問題需建立嚴(yán)格的監(jiān)管體系
2016-08-21 14:34:00 來源:騰訊汽車

8月21日,2016電動(dòng)汽車百人會(huì)夏季論壇在鄭州舉行。中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽明高在論壇上發(fā)表演講,以下是講話實(shí)錄:

歐陽明高:解決新能源車安全問題需建立嚴(yán)格的監(jiān)管體系

各位領(lǐng)導(dǎo),各位同行,大家上午好!

百人會(huì)的《電動(dòng)汽車安全報(bào)告》,每個(gè)桌上都放了一本,大家可以直接看。前面上半場(chǎng)我估計(jì)是大家最關(guān)注的,有一些政府動(dòng)向,他們做的干貨,我就講不出太多大家感興趣的內(nèi)容了,我只講講技術(shù),我的題目是“電動(dòng)汽車安全技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展”,有三個(gè)方面,有些技術(shù)方面的內(nèi)容是有相關(guān)性的,政策本來是張永偉講的,我在PPT里基本刪掉了,大概帶一點(diǎn)。

首先講一下電動(dòng)汽車安全的技術(shù)。電動(dòng)汽車安全技術(shù)我們分三塊,動(dòng)力電池的安全、電動(dòng)汽車整車安全、充電基礎(chǔ)設(shè)施的安全。首先是動(dòng)力電池的安全性,是最基礎(chǔ)、最核心的,包含了電安全、熱安全、結(jié)構(gòu)安全等等。

我要先從科學(xué)的角度說一下。如圖(ppt),這是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的基本特性,中間可以看出我們鋰電池安全的范圍,一個(gè)是電壓、一個(gè)是溫度,對(duì)電池安全來講,這么一個(gè)很小的窗口里才能安全工作,如果溫度高了會(huì)發(fā)生一系列的反應(yīng),就不正常了。我們具體來定義一下這些溫度,這是做一個(gè)嚴(yán)格科學(xué)的實(shí)驗(yàn),鋰離子電池的熱失控、溫度變化、溫度和電壓變化的過程。有三個(gè)溫度,T1叫熱失控自生熱起始溫度,這個(gè)溫度一般在90度,接近100度。第二個(gè),熱失控的觸發(fā)溫度,就是說熱失控要開始了。第三個(gè),熱失控的最高溫度,代表了釋放能量。

如圖(ppt),給出了一系列的各種類型的動(dòng)力電池,比方說三元的NCA、NCM、錳酸鋰的,鈷酸鋰、磷酸鐵鋰,還有鈦酸鋰的,從中間就看出,電池體系的熱穩(wěn)定性各種類型還是不一樣的。這個(gè)區(qū)域(ppt)是磷酸鐵鋰電池的區(qū)域,總體來看,熱失控最高溫度比較低一點(diǎn),這是鈦酸鋰的。

太過于學(xué)術(shù)化一點(diǎn),我稍稍用簡(jiǎn)化一點(diǎn)的方式給大家描述一下這個(gè)過程。熱失控,我們先從熱的角度,過熱之后首先開始自身熱的起始溫度之后,我們的SEI膜就會(huì)分解、負(fù)極電解液也會(huì)反應(yīng),隔膜機(jī)制熔化,再到正極分解、電解質(zhì)分解,最后就涂層崩潰,大規(guī)模的內(nèi)短路電解液燃燒,就形成了熱失控。發(fā)熱量可以使電池的溫度升高400—1000度。

另外一個(gè)問題,一個(gè)單體熱失控之后會(huì)在電池模組中發(fā)生擴(kuò)展,像放鞭炮一樣,一個(gè)單體發(fā)生熱失控能量還是有限的,如果在整個(gè)模組系統(tǒng)中間擴(kuò)展,這個(gè)能量就非常大了。我們說其實(shí)不在能量的大小,巧克力的比能量比電池的比能量高多了,但是并不是一個(gè)危險(xiǎn)的東西,關(guān)鍵是沒有瞬時(shí)釋放,這是一個(gè)瞬時(shí)釋放的問題。

誘因,剛才說的是過熱引起的,還有電的和機(jī)械的,電觸發(fā),主要是過充、過放等等,尤其是過充,過充引起的熱失控是危害比較大的,這是它過充的一個(gè)過程和機(jī)理,最典型的過充事故就是五洲龍的過充失火。還有機(jī)械濫用,這是特斯拉底部被石子穿透引起的著火,這是在網(wǎng)上搜到的底盤的切割實(shí)驗(yàn),專門看它怎么樣,機(jī)械誘因就會(huì)最終引起短路。

第二部分,整車的,現(xiàn)在我們找電池廠開安全會(huì),電池廠就說很多問題是整車引起的,不是電池的事。的確,很多問題不是電池本身造成的,是外部原因,整車,比方說碰撞會(huì)引起,電氣安全,還有功能安全,重點(diǎn)是這幾方面。比方說碰撞,碰撞是最容易引起,常規(guī)汽車主要的安全就是碰撞安全。第二,各種原因的電氣線路短路引起著火,比方說左邊這個(gè)(ppt)是特別典型的,電機(jī)控制器、電機(jī)電子器件IGBP短路了,高壓、拉弧、多處熔斷,整個(gè)就全燒掉了,這是控制器燒紅了。另外一個(gè),比方說前一段時(shí)間南京暴雨之后,泡在水里時(shí)間長(zhǎng)了之后進(jìn)水之后引起短路。功能安全,深圳五洲龍這就是功能安全導(dǎo)致的,電池管理系統(tǒng)死機(jī),但是充電機(jī)不知道,繼續(xù)充,充過頭了,導(dǎo)致了安全事故,一般150%會(huì)大規(guī)模的內(nèi)短路,充過頭150%,不管是什么電池,包括鈦酸鋰電池,如果充過頭也都會(huì)熱失控的,雖然我們知道鈦酸鋰非常安全,但是過充之后過壓也會(huì)引起安全事故。

第三,充電基礎(chǔ)設(shè)施的安全。尤其要說一下充電設(shè)備的安全問題,總體看我們充電設(shè)備的質(zhì)量現(xiàn)狀不是特別好,它的防水、防塵、防腐蝕、漏電、短路保護(hù)等等,各方面存在一系列問題。我們開了基礎(chǔ)設(shè)施安全的研討會(huì),大家提出了很多問題,今天可能還有專家在分論壇會(huì)詳細(xì)介紹,我不在這兒過多講。比方說,我們榮威550(參配、圖片、詢價(jià))就是非線充電著火,自己來安裝這個(gè),比方說外部的“三防”,內(nèi)部走線的零亂,不按要求接地等等,這都是我們充電設(shè)備的問題。比方說全生命周期狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、管理體系的缺失,線路老化之后也引起很多問題。尤其我們?cè)谘杏憰?huì)中有專家提出,地下車庫的充電安全要提高一個(gè)檔次或者數(shù)量級(jí)才有可能保證,因?yàn)槟抢镱^重現(xiàn)事故之后就會(huì)特別嚴(yán)重。

我不要都講問題,還是要從正面講講在電動(dòng)汽車安全技術(shù)方面創(chuàng)新的成果。

第一,說一下全球國(guó)際的進(jìn)展。我們要學(xué)習(xí)幾個(gè),一是安全防護(hù)方面,比方說日產(chǎn)的電動(dòng)轎車Leaf,現(xiàn)在接近23萬輛,沒有出現(xiàn)過重大事故。它有一個(gè)安全防護(hù)的設(shè)計(jì)體系,這就說明電動(dòng)汽車如果做的好是可以非常安全的,而不是說不能做到安全。人家做什么?首先,有很好的防護(hù)設(shè)計(jì)理念,它的防護(hù),首先防控事故發(fā)生,其次一旦失效,可以失效不出事,再次,出了事,把事故控制在一個(gè)可控的范圍,控制在接受的程度跟燃油車一樣。是這么三個(gè)階段,從電池設(shè)計(jì),到最后可達(dá)到的安全目標(biāo),是一個(gè)全方位的設(shè)計(jì)理念。

二是設(shè)計(jì)開發(fā)方面,遵循了嚴(yán)格的V型開發(fā)模式,從電池包、模塊、單體、材料,從設(shè)計(jì)層、驗(yàn)證測(cè)試層,是非常詳細(xì)的,包括底層的電池材料,比方氣體分析儀等這些很科學(xué)的儀器都在這里面用到了,我們國(guó)內(nèi)的電池廠現(xiàn)在還很少用這些。這是他們要通過的所有的安全測(cè)試的項(xiàng)目,其實(shí)這些我們都很熟悉,比方?jīng)_擊、振動(dòng)、擠壓、跌落,模塊跌落、單體跌落等等,針刺、極端的短路、火燒、熱循環(huán),有溫度的高低溫循環(huán)實(shí)驗(yàn),這個(gè)好像我們做的不是很多,氣體分析等等,這都是全都做的,這是我們跟日產(chǎn)合作交流的,我覺得還是給大家分享一下,很有意義的。

第二,特斯拉的電池系統(tǒng)安全管理還是值得一說。這是我學(xué)生對(duì)特斯拉電池安全管理專利的解析和重構(gòu)(ppt),這都是公開的。特斯拉他們的安全管理申請(qǐng)了超過30項(xiàng)專利,這是一些主要的專利,我們把這些專利全部重構(gòu)之后看它都用在哪兒,這就是一個(gè)完整的過程。由于成本比較高,其實(shí)沒有在它的車型上全面的推開。

另外一個(gè)值得一提的,特斯拉的碰撞安全性,從設(shè)計(jì)的角度,應(yīng)該說借用了一些非常先進(jìn)的方法。測(cè)試同時(shí)獲得了歐洲和美國(guó)最高評(píng)分的五星級(jí)車型,發(fā)生事故之后,非常嚴(yán)重的事故也都是安全的,總體看電動(dòng)汽車的碰撞安全性是可以做得比傳統(tǒng)車更好,當(dāng)然因?yàn)樗袆e的安全性,僅從碰撞安全性角度是可以做的更好的。

第三,這也是公開的資料,三星的電池系統(tǒng)。重點(diǎn)看一下電芯層面,這是90安時(shí)內(nèi)部并聯(lián)四個(gè)單體電池,一個(gè)卷繞式的方型電池,這個(gè)電池在單體電芯層面加了三個(gè)裝置,一個(gè)是過充保護(hù)、一個(gè)是防爆閥、一個(gè)是保險(xiǎn)絲。我只說其中的過充保護(hù),這個(gè)電芯的外殼是正極,有一個(gè)過充保護(hù)的閥,當(dāng)內(nèi)部氣體壓力增大之后,把外殼的正極跟負(fù)極直接相連,短路,形成大電流,外部短路,過電流之后保險(xiǎn)絲把這個(gè)斷開,這個(gè)我們是值得學(xué)習(xí)的。也就是說在電芯層次進(jìn)行材料、電氣、機(jī)械系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還是很值得學(xué)習(xí)的,因?yàn)槲覀儑?guó)內(nèi)在電芯層次進(jìn)行機(jī)——電——材料一體化設(shè)計(jì)不多,其實(shí)它把單體電池當(dāng)成了一個(gè)小系統(tǒng),我們可以對(duì)比一下,日產(chǎn)電池的模塊相當(dāng)于三星大電池的電芯,就是日產(chǎn)是小模塊,三星至少客車上是大電芯。

未來趨勢(shì)來看,現(xiàn)在工信部300瓦時(shí)、350瓦時(shí)都是這么高的,這是國(guó)際趨勢(shì),沒有辦法,大家都在這么做,10年內(nèi)我們真的要到350瓦時(shí),我相信2025年350瓦時(shí)應(yīng)該沒有問題的,2020年300瓦時(shí)應(yīng)該是沒有問題的,這個(gè)從比能量角度是可以做上去的,成本也會(huì)降低,但是我們的安全性挑戰(zhàn)會(huì)大幅提升的,比能量、安全性是一個(gè)翹翹板,所以我們現(xiàn)在都出這么多事,下一步300瓦時(shí)、350瓦時(shí)我們面臨的挑戰(zhàn)有多大就可想而知。我所知道的國(guó)外很多現(xiàn)在都是在全力攻這個(gè)安全技術(shù),我現(xiàn)在牽頭中美電動(dòng)汽車合作,跟美方合作伙伴很重要的就是電池安全性。所以我說新一代高性能電動(dòng)汽車最重要的核心技術(shù)將會(huì)是圍繞300瓦時(shí)以上高比能量鋰離子電池的安全技術(shù)體系,這是最核心的下一代電動(dòng)車技術(shù)。

說說國(guó)內(nèi)的,總體看我還是從正面來肯定我們所取得的成績(jī),待會(huì)兒再說問題。正面取得成績(jī),從材料體系,三元正極、石墨負(fù)極單體電池的安全性應(yīng)該說有大幅的提高,比方說在阻燃隔膜、阻燃電解性、阻燃安全性也都有創(chuàng)新,取得了進(jìn)展。從單體電池產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果來看,跟國(guó)外也沒有特別大的差別??傊?,從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看,我們和國(guó)外的相差幅度不是特別大。

我們行業(yè)的標(biāo)桿企業(yè)寧德時(shí)代新能源,總體電池的安全性保持還是不錯(cuò)的,這是實(shí)驗(yàn)的東西,嚴(yán)格按照了國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)槲覀兊碾姵仄髽I(yè)也跟國(guó)外配套,也跟最著名的比如寶馬這些廠商配套,所以我們其實(shí)國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)都是滿足的。

在此基礎(chǔ)上我要說一下動(dòng)力電池還有一些前沿創(chuàng)新。我也舉一個(gè)例子,這是我們跟德國(guó)寶馬和寧德時(shí)代新能源一塊做的。剛剛說三星的有熔斷器、過充保護(hù)器、防爆閥,模組的我們現(xiàn)在電池管理系統(tǒng)等等,還有一個(gè)問題,自引發(fā)內(nèi)短路,這是一個(gè)問題,我們的制造雜質(zhì)、經(jīng)常小規(guī)模的過充過放,長(zhǎng)期積累以后會(huì)自己引發(fā)內(nèi)短路,這種內(nèi)短路我們現(xiàn)在聯(lián)合開展起來第一個(gè)是實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性就不好做,因?yàn)椴缓弥貜?fù)實(shí)驗(yàn),我們首先做了一些重復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法,把規(guī)律摸出來了,這個(gè)短路會(huì)形成三個(gè)階段,內(nèi)短路的第一階段、第二階段、最后一階段。第一階段只有電壓的下降、溫度基本上變化不大,第二階段,電壓下降同時(shí)溫度有大幅度下降,所以我們基于這個(gè)就搞電壓和溫度的聯(lián)合檢測(cè)。

如圖,這是替代實(shí)驗(yàn),這是算法,這是短路的測(cè)試實(shí)驗(yàn),這是結(jié)果,現(xiàn)在已經(jīng)在CATL管理系統(tǒng)中間開始應(yīng)用,有了這個(gè)方法我們就可以對(duì)內(nèi)短路的發(fā)生過程、內(nèi)短路的阻值都能精確的辨析出來,提前預(yù)警熱失控事故。

整車安全,首先是轎車安全,比方電池的防水,跟整車關(guān)聯(lián)度很高,因?yàn)殪o態(tài)的防水,放在車上不一定防水,現(xiàn)在都知道IP67,其實(shí)一些廠家都做IP68了,這樣的浸泡水是有可能發(fā)生重大事故的,就算是泡在底下都有可能發(fā)生重大事故,我們?nèi)绻龅煤檬峭耆珱]有問題的,所以要經(jīng)過一系列的浸泡的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì),這是我們做完的設(shè)計(jì)。真實(shí)的電動(dòng)車完全可以在比燃油車在水里面更加安全,這好像是我們比亞迪的電動(dòng)車,這是網(wǎng)上前一陣子下大雨的時(shí)候特別點(diǎn)贊的東西,做得好我們的防水比燃油車還好,做得好我們的碰撞安全也可以比燃油車更好,關(guān)鍵是我們的技術(shù)到不到位,所以我們來談安全問題應(yīng)該這么看。

第二,轎車碰撞安全,我們做得好的企業(yè)也是不錯(cuò)的。舉個(gè)例子,長(zhǎng)安的,為了達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要做一系列的研究工作,這是我們國(guó)內(nèi)做電動(dòng)汽車碰撞安全做的比較早的,這是產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合研究的。甚至為了將來的發(fā)展,我們?cè)偕钊氲难芯康降紫聠误w電池怎么擠壓和撕裂的。而且電池包不是越厚越好,如何又輕量化、又防撞,在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面也還有很多工作可做。

第三,整車電池系統(tǒng)總體的安全保護(hù)。我覺得我們通過上次的整車交流會(huì),發(fā)現(xiàn)上汽提供了很好的資料和他們完整的安全保護(hù)的方案,大家都覺得還是非常不錯(cuò)的,體現(xiàn)我們整車電氣安全系統(tǒng)的開發(fā)流程還是比較嚴(yán)格的,尤其是轎車企業(yè)是比較好的,分層、分級(jí)做的是非常好的,比如說高壓安全管理系統(tǒng)。就是說只要按照嚴(yán)格的流程來進(jìn)行開發(fā),我們電動(dòng)汽車電池安全問題是可以解決的。

另外我提一句客車,待會(huì)兒宇通的湯總還要講的,我不多說了,他們有成套的方法來保證安全性。

最后,說一下電動(dòng)汽車安全體系的問題和發(fā)展建議。前面領(lǐng)導(dǎo)都說了,多少起多少起,這是從2月份到7月份統(tǒng)計(jì)的10起以上,7月份多起來了?,F(xiàn)在存在的問題,我們?cè)趫?bào)告里面有詳細(xì)的介紹,我在這兒時(shí)間關(guān)系也不說的太多了??傮w來看,我們安全性準(zhǔn)入門檻要提高,所以現(xiàn)在在指定各種標(biāo)準(zhǔn),要進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然還有一個(gè)問題,現(xiàn)在我們充電基礎(chǔ)設(shè)施新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換期也是容易出現(xiàn)問題的,因?yàn)槌潆姌陡嚨慕涌谑抢系?,現(xiàn)在要搞新的,新的總體來看是更加安全的,老的怎么適應(yīng)新的,另外我們?nèi)芷跈z測(cè)還是缺乏的,當(dāng)然電動(dòng)汽車智能網(wǎng)聯(lián)化以后帶來新的挑戰(zhàn)。

我們的發(fā)展建議,我也不詳細(xì)介紹了,因?yàn)槲覀冊(cè)趫?bào)告里都有,永偉會(huì)比我說的更清楚一下。

第一個(gè),完善安全標(biāo)準(zhǔn),制定更加嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。最近客車安全標(biāo)準(zhǔn)、電池系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn),尤其是電池系統(tǒng)熱失控?cái)U(kuò)展的安全標(biāo)準(zhǔn)。

第二個(gè),監(jiān)控體系,現(xiàn)在當(dāng)然都有監(jiān)控系統(tǒng),馬凱副總理上次也說了,監(jiān)控主要還是要靠廠家監(jiān)管,不是靠城市最后的那一級(jí),最后那一級(jí)你也不會(huì)給太多數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)最多的還是我們廠家自己,我們最有能力監(jiān)控好。

第三個(gè),強(qiáng)化充電基礎(chǔ)設(shè)施安全管理,嚴(yán)控地下車庫、高危場(chǎng)所充電設(shè)施建設(shè)與安全監(jiān)管。

第四個(gè),改革檢測(cè)體制,我們建議建立新能源汽車年檢制度,傳統(tǒng)車要年檢,新能源車是需要年檢的,比方我們防水、防塵性能,新車是好的,老的就不一定了,我們的絕緣性能、漏電保護(hù)等等是需要檢驗(yàn)的,還有我們電池的壽命也是需要一年定期去測(cè)一下的,這都是很重要的。

第五個(gè),建議改革行業(yè)的監(jiān)管體系,現(xiàn)在我們是準(zhǔn)入,有幾千個(gè)車型,客車是很大一個(gè)數(shù),很多廠家都進(jìn)來了,不能說讓誰做、不讓誰做,我想將來要引入事后監(jiān)管的體制,誰要出了事要負(fù)責(zé),要召回、吊銷執(zhí)照、取消資質(zhì),甚至取消你不能再進(jìn)入這個(gè)行業(yè),這是我們建議的要加強(qiáng),否則這件事情沒法弄。

結(jié)語三句話:

第一,保障安全是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)和“命根子”,為什么是“命根子”?我覺得中國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn),唯一潛在對(duì)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響的是安全?我覺得怎么強(qiáng)調(diào)都不為過,所以我們要警鐘長(zhǎng)鳴,高度重視,大家都是這行的從業(yè)人員,都不希望這個(gè)產(chǎn)業(yè)下滑,但是為了做到這一點(diǎn),必須要警鐘長(zhǎng)鳴,高度重視。

第二,安全技術(shù)是電動(dòng)汽車性能大幅提升的瓶頸技術(shù)。想性能大幅提升,大家都希望300公里、400公里,客車也是要提,高比能量電池是必然的趨勢(shì),往上提的瓶頸技術(shù)就是安全。也很快成為電動(dòng)汽車領(lǐng)域國(guó)際技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。所以隨著動(dòng)力電池比能量不斷提高,電動(dòng)汽車安全技術(shù)的門檻越來越高,本土企業(yè)要有危機(jī)感。

第三,安全問題解決需要建立嚴(yán)格科學(xué)的監(jiān)管體系。安全管理,政府責(zé)無旁貸。

我就說這么多。謝謝各位!

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