提高新能源汽車的安全設(shè)計(jì)，防患于未然

12月初，一輛停靠在上海某路邊的純電動(dòng)汽車發(fā)生自燃。自新能源汽車發(fā)展至今，與其相關(guān)的每一起事故案例都備受社會(huì)關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2016年全球共發(fā)生35起新能源汽車起火事故，其中國(guó)外6起，國(guó)內(nèi)29起，國(guó)內(nèi)是起火事故的重災(zāi)區(qū)。

作為整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的突破口，新能源汽車被多次寫進(jìn)《中國(guó)制造2025》《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等重大政策方針中。盡管目前新能源汽車保有量較低，新能源汽車火災(zāi)事故率還遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃油車，但不可否認(rèn)新能源汽車安全的警鐘已經(jīng)敲響，為了維護(hù)社會(huì)公共安全以及保障產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，在研究新能源汽車技術(shù)發(fā)展路線的同時(shí)，有必要針對(duì)新能源汽車火災(zāi)進(jìn)行專門探討，提高新能源汽車的安全設(shè)計(jì)，防患于未然。

起火原因多為電氣故障

公安部消防局天津火災(zāi)物證鑒定中心副主任劉振剛在接受本刊記者采訪時(shí)表示，目前新能源汽車仍以電動(dòng)汽車為主，電動(dòng)汽車由于自身故障引發(fā)的火災(zāi)主要集中在電氣系統(tǒng)。電動(dòng)汽車的電氣系統(tǒng)包含高壓電氣系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、低壓電氣系統(tǒng)等。

據(jù)劉振剛介紹，高壓電氣系統(tǒng)的主要故障表現(xiàn)為線路的直接短路、電池固定帶與電池放電熔斷、高壓線路接線端接觸不良以及產(chǎn)生缺陷等。動(dòng)力電池的危險(xiǎn)主要來(lái)自于電池的內(nèi)部短路和外部短路，其中，電池內(nèi)短路發(fā)生在過(guò)充、放電的情況下較多，且很難完全避免。熱管理系統(tǒng)在電池組溫度不均，各電池模塊、單體內(nèi)阻和容量不一致及機(jī)艙散熱能力降低等情況下，將降低電池充、放電循環(huán)效率,影響電池的功率和能量發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致熱失控,影響電池的安全性與可靠性，甚至引發(fā)火災(zāi)。充電過(guò)程中起火也是電動(dòng)汽車起火的一個(gè)主要原因，從目前發(fā)生的電動(dòng)汽車火災(zāi)案例來(lái)看，多起與充電相關(guān)，表現(xiàn)為電池管理系統(tǒng)與充電系統(tǒng)的匹配問(wèn)題、充電器內(nèi)部問(wèn)題、以及線路短路問(wèn)題等。電動(dòng)汽車的低壓電氣系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車相同，需要指出的是，油電混合動(dòng)力車型由于在傳統(tǒng)汽車基礎(chǔ)上增加了純電動(dòng)部分，火災(zāi)危險(xiǎn)性更加復(fù)雜。

預(yù)防電池?zé)崾Э厥顷P(guān)鍵

日前，由國(guó)家質(zhì)檢總局缺陷產(chǎn)品管理中心和公安部消防局天津火災(zāi)物證鑒定中心聯(lián)合舉辦的中國(guó)汽車安全與召回技術(shù)論壇在天津舉行，論壇的主題為“車輛火災(zāi)事故深度研究與預(yù)防”。此次論壇是我國(guó)首次關(guān)于車輛火災(zāi)事故深度研討的學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)上專門針對(duì)“新能源汽車火災(zāi)安全研究”議題進(jìn)行了深度研討，受到了行業(yè)的廣泛關(guān)注。

據(jù)重慶車輛檢測(cè)研究院新能源汽車檢測(cè)中心副總工程師葉磊介紹，目前被國(guó)內(nèi)相關(guān)媒體報(bào)道的29起新能源汽車起火事故，從起火車型來(lái)看，客車共18起，是新能源汽車起火事故的主力；其次是乘用車，共有10起。從起火原因來(lái)看，自燃引發(fā)9起，由動(dòng)力電池導(dǎo)致的自燃是新能源汽車起火的首要原因；零部件故障引發(fā)6起；充電和浸水引各發(fā)3起。從新能源汽車類型來(lái)看，純電動(dòng)汽車是起火事故高發(fā)的車輛類型，共發(fā)生23起；其次是油電混合動(dòng)力車型，共發(fā)生3起。

華南理工大學(xué)教授、廣東省汽車工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)蘭鳳崇認(rèn)為，基于單體電池?zé)崾Э卦砑捌鋫鞑ヒ?guī)律，最后引發(fā)動(dòng)力的電池包起火爆炸是導(dǎo)致電動(dòng)汽車火災(zāi)事故的基本原理，符合目前理論研究和試驗(yàn)證明；各熱失控影響因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、熱失控機(jī)理分析、熱失控傳播行為研究和熱失控阻斷技術(shù)的結(jié)合是從根源上防范火災(zāi)發(fā)生的措施，但要根本解決從概率上講還很難。

事實(shí)上，影響動(dòng)力電池安全性能的因素貫穿了一個(gè)動(dòng)力電池從電芯選材到使用終結(jié)全生命周期的始終，這也是業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的重點(diǎn)。動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張雨在接受本刊記者采訪時(shí)表示：“材料本身的本征軌道能量、晶體結(jié)構(gòu)和性狀決定了一個(gè)電芯的本征安全性能；電芯的制造過(guò)程中每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)精益求精的程度，自動(dòng)化程度和化成條件設(shè)置決定了其循環(huán)性能和安全性能，影響其嵌鋰穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；電池集成中關(guān)于BMS和安全性方面的設(shè)計(jì)可以切實(shí)地保障電池的安全性，但電池的制造和使用工況不可能始終處于理想狀態(tài)，出現(xiàn)制造誤差和濫用工況難以避免，在這個(gè)現(xiàn)實(shí)條件下，對(duì)電池發(fā)生熱失控的各種預(yù)案設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。”

安全標(biāo)準(zhǔn)多為推薦性標(biāo)準(zhǔn)

而今，新能源汽車處于巨大風(fēng)口上，無(wú)論是政策引導(dǎo)還是利益使然，伴隨著資本的入駐及保有量的增加，企業(yè)過(guò)度追求能量密度及續(xù)航里程、低端過(guò)剩等一系列問(wèn)題也逐漸浮出水面，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提升是擺在整個(gè)行業(yè)面前的共同問(wèn)題。

目前現(xiàn)行有效的關(guān)于新能源汽車的標(biāo)準(zhǔn)共有128項(xiàng)，涵蓋整車、關(guān)鍵系統(tǒng)及零部件、接口及充電基礎(chǔ)設(shè)施等多方面。根據(jù)工信部39號(hào)令要求，新能源汽車產(chǎn)品準(zhǔn)入執(zhí)行39項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和1項(xiàng)技術(shù)條件，其中涉及新能源汽車及關(guān)鍵零部件的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有31項(xiàng)，占比近80%。如GB/T31485-2015《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》對(duì)蓄電池單體、模塊的過(guò)放電、過(guò)充電、短路等10項(xiàng)安全要求進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)范；GB/T31498-2015《電動(dòng)汽車碰撞后的安全要求》對(duì)于防觸電保護(hù)、電解液泄露等提出了明確要求，如碰撞結(jié)束30分鐘內(nèi)，REESS不應(yīng)起火和爆炸等。

“目前在標(biāo)準(zhǔn)制定上也反映出一些問(wèn)題?！比~磊指出，“一是電動(dòng)汽車安全標(biāo)準(zhǔn)目前都為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，二是商用車領(lǐng)域的安全標(biāo)準(zhǔn)被忽視，三是缺少被動(dòng)安全實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?！睘榇?，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委也在組織相關(guān)單位進(jìn)行補(bǔ)充完善，GB《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池安全要求》正在制定中，其中新增了電池包、系統(tǒng)熱失控?cái)U(kuò)展、系統(tǒng)低溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該標(biāo)準(zhǔn)于2016年8月立項(xiàng)，先后經(jīng)過(guò)7次討論，目前第二版正式草案已經(jīng)發(fā)布，處于征求意見(jiàn)階段。此外，GB《電工客車安全技術(shù)條件》也已經(jīng)形成第一版草案，正在向社會(huì)征求意見(jiàn)。

車企應(yīng)做好安全防護(hù)

對(duì)于新能源汽車企業(yè)而言，安全設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該考慮好電池單體的安全設(shè)計(jì)、電池模組的安全設(shè)計(jì)、高壓系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)以及整車的安全設(shè)計(jì)，同時(shí)從硬件上進(jìn)行物理防護(hù)，從軟件上進(jìn)行策略保護(hù)。

劉振剛建議，首先，碰撞安全性是考察新能源汽車安全性的重要指標(biāo)，動(dòng)力電池、熱管理系統(tǒng)都要布置在車輛內(nèi)部不易受到碰撞損傷的部位，同時(shí)要采用必要的設(shè)計(jì)進(jìn)行碰撞防護(hù)，如采用加強(qiáng)筋等措施；其次，電池艙部位要特別與乘員艙進(jìn)行物理隔離，以避免電池艙起火后，火焰迅速蔓延到乘員艙減少逃生時(shí)間；第三，動(dòng)力電池在密閉的電池箱內(nèi)，針對(duì)動(dòng)力電池火災(zāi)初期的滅火，可以考慮設(shè)置自動(dòng)滅火裝置；第四，電動(dòng)汽車采用高壓電，無(wú)論使用、維修、滅火施救等都存在電擊的危險(xiǎn)隱患，因此電動(dòng)汽車要特別注意高壓電的防護(hù)。

“新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品安全負(fù)主體責(zé)任，對(duì)存在缺陷的產(chǎn)品召回也是避免重大安全事故的有效手段?！比~磊指出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004~2016年，我國(guó)共實(shí)施缺陷汽車召回1296次，涉及汽車3669萬(wàn)輛，其中與火災(zāi)缺陷相關(guān)的召回有313次，涉及1007萬(wàn)輛，分別占全部次數(shù)和數(shù)量的24.2%和27.4%。盡管其中以傳統(tǒng)燃油車為主，但是隨著新能源汽車的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用，通過(guò)召回，為消費(fèi)者消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升，也將是其在后市場(chǎng)監(jiān)管上的重要一環(huán)。

電池企業(yè)要提質(zhì)增效

除了動(dòng)力電池產(chǎn)品本身的安全性能，新能源汽車的安全還與后期在運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的維護(hù)有很大關(guān)系。張雨指出，當(dāng)前輿論將起火完全歸咎于動(dòng)力電池并不妥當(dāng)，也不利于行業(yè)的發(fā)展。但透過(guò)動(dòng)力電池行業(yè)投資火熱的大環(huán)境，一些嚴(yán)重問(wèn)題也在凸顯，如產(chǎn)品性能良莠不齊、低端產(chǎn)能過(guò)剩，鋰電池雖為公認(rèn)的理想儲(chǔ)能元件，但目前還無(wú)法滿足整車對(duì)于高安全性、高一致性的要求等。

張雨認(rèn)為，動(dòng)力電池企業(yè)應(yīng)積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，從產(chǎn)能擴(kuò)張轉(zhuǎn)為提質(zhì)增效。要堅(jiān)持依靠科技創(chuàng)新，加快實(shí)現(xiàn)電池的智能制造。要與科研院所聯(lián)合發(fā)展，與上下游產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，加快動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)調(diào)整，滿足新能源汽車對(duì)續(xù)航里程、高安全性、高一致性的要求。當(dāng)前，動(dòng)力電池行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入“洗牌期”，動(dòng)力電池的安全性問(wèn)題研究仍任重而道遠(yuǎn)，唯有理論結(jié)合實(shí)際不斷創(chuàng)新，才能迎來(lái)在高能量、高功率應(yīng)用領(lǐng)域真正意義上的輝煌。

消費(fèi)者需加強(qiáng)用電常識(shí)教育

對(duì)新能源車主來(lái)說(shuō)，合理使用也是防止故障出現(xiàn)的有效措施，如遵守用戶手冊(cè)上注明的充電規(guī)范和流程、定期檢查保養(yǎng)、不隨意停放車輛等。

“要加強(qiáng)消費(fèi)者的用電常識(shí)教育，特別是對(duì)慢充注意事項(xiàng)的教育。盡量使用充電樁，不要私接線路進(jìn)行充電，不要使用延長(zhǎng)線將連接市電的移動(dòng)插座放在后備箱內(nèi)進(jìn)行充電。退一步講，如果慢充使用延長(zhǎng)線路一定選用廠家規(guī)定的合格優(yōu)質(zhì)符合功率要求的導(dǎo)線、不纏繞。消費(fèi)者也不可隨意拆卸部件，要特別注意防止觸電事故的發(fā)生。”劉振剛建議。

此外，消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)車輛出現(xiàn)問(wèn)題后，要與專業(yè)維修廠聯(lián)系，把安全隱患特別是火災(zāi)隱患消除在萌芽狀態(tài)，同時(shí)也要將安全隱患信息報(bào)送至國(guó)家質(zhì)檢總局缺陷產(chǎn)品管理中心及企業(yè)等，幫助車企及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，采取措施，提升產(chǎn)品質(zhì)量。