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安全是電動汽車產業持續健康發展的保障

發布時間:2016-08-25 09:15:04 中國汽車網

——中國電動汽車百人會夏季論壇觀點摘要

  編者按:

  8月21日,以“安全保障 創新引領”為主題的中國電動汽車百人會夏季論壇在河南鄭州舉行。論壇上,業內人士認為,隨著國家政策激勵制度的逐步退坡,行業普遍意識到,研發試驗能力偏弱、關鍵技術不足、燃料電池產業鏈不完整、低溫環境適應性差等問題將成為制約我國新能源汽車產業發展的障礙。尤其是電動汽車的安全問題,已成為橫亙在產業發展路上的首道關卡,甚至決定著產業最終的成敗。本報摘發部分專家學者和業內人士在論壇上的發言,以引起業界對新能源汽車安全問題的高度關注。

  中國電動汽車百人會理事長陳清泰:

  新能源汽車向創新政策雙驅動轉型

  在國家多種政策的助推下,新能源汽車呈現爆發式增長,電動技術逐漸被消費者所接受,潛在消費人群在增長。但同時,新能源汽車總體上還是一個政策驅動的市場,其不可持續性已開始顯現,新能源汽車產業發展動力已經到了由政策驅動向創新政策雙驅動的轉型期。

  從今年起,國家補貼政策開始退坡。種種情況表明,我國電動汽車正從產業發展的導入期走向成長期。購車補貼的退坡,確切地說是政策支持向促進創新的轉型。也就是在購車、補貼逐步遞減的同時,政府應在研發環節加大支持力度,集中資源在動力電池、核心零部件、電控技術、輕量化、智能化等方面突破技術瓶頸。

  對比發達國家,我國的電動汽車正面臨兩個方面的挑戰,一是隨著補貼政策進入退坡通道,電動汽車提高性價比的進程能不能跟上政策退坡的進程,并在退坡的周期逐漸走上主要依托市場自行發展的道路,這已經成為中國電動汽車產業成敗的一個關鍵。第二是國際汽車巨頭開始在電動汽車方面發力,中國市場肯定是他們的一個主要目標。能否改寫我國燃油車發展的歷史,使我國電動汽車在開放條件下實現技術自立,并建立起較強的國際競爭力,這是政府和企業必須認真考慮的問題。

  而迎接這兩方面挑戰的關鍵是,進一步突破核心技術,實質性地提高我國電動汽車的競爭力。當前,我國電動汽車正在向成長期轉型,這是一個重要的機會窗口。從全球看,電動汽車的技術路線還有選擇的余地,核心技術尚待進一步突破,關鍵零部件的壁壘尚未形成,信息系統還在發展,品牌效應還未發力,商業模式正呈現多樣化??梢哉f,幾乎在產業鏈的各個環節都存在很大的創新空間。

  補貼政策的退坡,正在形成一股強大的倒逼式的正能量,補貼導向將讓位于市場導向和創新導向,優勝劣汰作用將被強化,在大浪淘沙中,真正能站住腳的,將是那些具有創新能力,掌握核心技術,具有品牌效應的企業。

  同時,在新能源汽車市場快速增長的時候,安全應該引起特別的注意,無論是整車企業,還是零部件企業,對于可能出現的安全問題,都要諸項排查、及時發現、找出對策,竭盡全力把問題消除在進入市場之前。因為安全是一個否定性指標,企業要把產品安全建立在技術進步和科學管理的基礎之上,要以更多的投入,在設計、生產和實驗驗證的成功和失敗中不斷提高產品的安全保障水平。

  安全也是規范出來的,要高度重視標準、法規和監管的作用,制訂安全的標準和法規。企業必須嚴格按標準和法規生產、管理和運營,監管部門則應該嚴格執法,要使達不到標準的產品和違規者支付應有的成本,絕不能容忍劣幣驅逐良幣的現象出現。

  中國工程院院士陳清泉:

  控制電池安全靠管理加創新

  電池安全是一個系統工程。從原材料納米級到電池包納米級,整個電池系統是個學科交叉的復雜系統。

  電池安全包括化學安全、機械安全、功能安全。怎么解決?發展固態鋰電池。

  動力電池不但要考慮電池單體,還要考慮整體,所以電池包作為一個整體應該也要承擔安全責任,畢竟整個電池包涉及機械結構安全性、電氣安全性、熱管理安全、BMS的監控等多個方面。

  國家剛剛公布實施了電池包的安全可靠性標準,但對個別項目也需要按照電池包具體的車載情況區別對待。

  首先,要搞清電池爆炸燃燒的原因。從電池發熱—隔膜熔斷—電池短路—溫度升高—燃燒爆炸,這是一個鏈條,怎么應對?應當減少電池發熱量,提高隔膜耐熱的溫度和降低電解液的可燃性。

  電池發熱的熱源從哪里來的呢?電池工作產生的焦耳熱量、電池材料不穩定產生的熱量、電解液與電池內部之間產生的反應的熱量、電池制作缺陷產生的熱量都可能是電池發熱的熱源。

  其中,電池工作產生的熱量是因為電池的內部短路、離子遷移產生的,怎么應對?減少電池的內部電阻;電池材料不穩定產生的熱量熱源就是正極材料、負極材料、不穩定分解的放熱,怎么應對?通過摻雜、表面改進、減少發熱量等方法解決;電池制造產生的熱量熱源是因為電池極片制作不均勻,導致局部電阻過大溫度過高,電池設計不合理,電池內部發熱大于散熱,怎么解決?合理設計電池結構,制作沒有缺陷的極片。

  至于鋰離子動力電池的安全對策,就是減少電池發熱量,采用高耐熱性全陶瓷隔膜,降低電解液的可燃性,當然電解液用固體最好。

  可以看到,各種儲能電池、動力電池技術迅速發展,電池新原理、新技術、新材料層出不窮,鋰離子電池、高能鋰離子電池、鋰聚合物電池、固態鋰離子電池、鈉離子電池、水系鋰離子電池、水系鋅離子電池、水系鈉離子電池、鋰硫電池、硫—鋰離子電池、鈉硫電池等等,所有這些東西都是化學的?;瘜W反應有兩個毛?。夯瘜W反應需要時間,所以充放電需要時間;化學反應有不安全性問題。

  因為電池是有化學反應的,就全生命周期而言,處理不當就有危險。最關鍵是要控制,不讓它進入危險境地和污染環境,所以靠什么?管理加創新,一方面要創新技術,一方面要監管好。

  而超級電容是物理反應的,不是化學反應,所以是安全的。雖然超級電容沒有化學問題,是物理的,充電快、放電快,可惜能量密度低。但如果研發量子物理電池,可以提高能量密度。

  中國工程院院士黃其勵:

  國家電網應擔當充電設施安全主體

  仔細分析一下可以發現,充電設備有四個危險源。

  第一個危險源是充電設備本身。由于漏電以及接地故障或者老化等原因,可能造成充電設備存在安全風險??梢酝ㄟ^充電設備硬件電路的設計和軟件監測對是否超限、超充等進行判斷和防護。因此,充電設備本身可以在外絕緣防護、漏電保護、充電過程絕緣監測以及接地持續性的監測方面做工作,防止人身觸電。

  第二個危險源是充電接口。充電接口“一手牽兩家”,這樣可能會因為積塵、觸頭磨損等引起燃燒,或者鎖止機構不完善導致帶電插拔的危險,可以通過電子鎖止和增加傳感等手段增加安全防護。再就是機械鎖的聯動,下面串一個電阻,當裝置發生變化時電阻的電壓就發生了變化,從而可以起到停止充電的作用。另外,用電子鎖,當機械鎖一旦動作失靈,可以進行第三次保護。通過這些措施防止接口燃燒和帶電插拔。

  第三個危險源來自于電池系統、車載充電機相連的整車電池。電池因過充、過溫等原因導致燃燒等風險,可以通過電池管理優化、車輛控制流程優化等手段提高安全防護,保證電池安全,防止帶電啟動。

  第四個危險源則是運營系統的信息安全。如何防止黑客攻擊、解決系統缺陷?可以通過“硬件+軟件”的安全防護措施來提高運營系統的安全,防止重要信息泄漏和用戶的支付風險。

  目前,國外比較重視事后懲罰,他們把監管和事后懲罰統一,建立起了事后懲罰賠償制度,來保障設備的安全,而國內則比較重視事前的質量監督,我們應該加強事前的準入、事中的管理和事后的懲罰,通過綜合手段來確保設備的安全。

  就此提幾個建議:

  第一,進一步明確安全責任主體,責權分開,完善安全責任主體,加大執行和監督力度。

  首先,政府應建立安全責任體系,制定安全管理的政策法規,建立行政監管體系,強化引導、監督,加強事前準入、事中管理和事后的懲罰力度,建立行業誠信檔案,促進行業自律。其次,進一步明確車企是整車安全的責任主體,建立覆蓋車輛行駛、充電、車輛停放全范圍的安全管理體系。

  其次,進一步明確充電運營商是充電設施安全的責任主體。國家電網公司是充電運營商的一個組成部分,應該把這個充電設施的安全主體擔當起來,確保充電設備作為整個運行安全的最后一道防線。

  第二,建立安全的技術標準。

  首先,國家已有了許多技術標準,但很多并不完善,需要提高并完善標準體系。主管部門應該組織一些單位在整車動力電池、充電設備、信息的安全方面制定標準,達到標準才能夠準入。

  其次,加強運行監控,包括質量監督?,F在的情況是,送去檢測的設備樣品是好的,一旦商品化后質量就變差了,所以要加強全過程的質量監督。車企和充電設施的運營單位應該加強數據監督和數據交換,利用大數據、云計算、物聯網、移動互聯網等新技術,提高風險檢測和預判能力,確保在任何情況下都能做到對人的保護。

  第三,樹立全社會電動汽車的安全理念,加強科普教育,培養安全行為。

  中國工程院院士陳立泉:

  建議大力支持固態電池產業化

  針對動力電池的安全性問題,可以通過化學的或者電化學的辦法來改善電池的安全性,也可以通過電芯的設計和電子學來改善安全性,但有一個重要方法就是,發展固態電池。

  固態電池也有正極材料、負極材料,只不過正極材料可以用現有的正極材料,也可以用不含鋰的正極材料,負極材料可以用現在大家用的石墨,也可以不用,用金屬鋰做負極材料。金屬鋰的容量是石墨容量的10倍,所以固態電池的能量密度比較高,而中間的電解質不是液態是固態,就不會產生燃燒或者爆炸的問題。

  另外,通過熱箱實驗、擠壓實驗和過充實驗可以發現,固態鋰電池是目前安全性最好的方案,因為一旦局部發生短路,只是聚合物熔化,熔化以后成為了絕緣體,但它可以自己恢復,即使發生熱失控,電池溫度升高到180度,鋰被熔化以后,只要在電芯里留一個空間,熔化的金屬鋰就可以到預留的地方去,不會著火。

  大家可能會問,如果把電池扔到水里會怎么樣?實際上,扔進水里也不會出現問題。最近中科院生物能源所在國家深?;毓芾碇行淖隽藘纱螌嶒?,一次是8000米的模擬實驗,一次是11000米的深海模擬實驗,這兩次深海實驗都已經通過,沒有問題。

  中科院寧波材料所也做了有關聚合物的研究工作,他們用石墨做負極、鈷酸鋰做正極,用硫化物復合電解質,一塊4Ah的電池,能量密度是240瓦時/公斤,常溫循環500次后容量還有88%多。通過一系列針刺、過充、短路、強制放電、高溫循環等實驗后,結論是如果固態電池中不含可燃的液體電解質,能夠極大改善電池的安全性。

  因此,建議大力支持固態電池的研究、開發和產業化。這是我國鋰電池行業惟一的機遇,希望能在5年之內能夠實現產業化,但國家現在的支持力度還有限。

  北汽集團董事長徐和誼:

  從戰略高度提升安全打贏升級戰

  今年以來,隨著新能源汽車銷量的猛增,安全問題也逐步凸顯,不但給事故車主造成了嚴重的生命、財產損失,也加大了消費者對新能源汽車安全性的懷疑與擔憂,極其不利于新能源汽車的推廣。

  事實上,安全問題已成為新能源汽車產業發展到現階段所面臨的一個突出問題,引起了全行業和全社會的關注,必須把新能源汽車的安全問題當作關系到企業生死存亡的關鍵問題來抓,從戰略高度提升新能源車的安全性。

  而今天我們面臨的新能源安全問題,一部分是技術問題,如單體電池安全風險,電池系統的整體設計尚不夠完善等。但更多的是行業規范問題,由于新能源汽車市場發展太快,行業法規建設相對滯后,安全法規不夠健全,相關標準缺失,再加上消費者安全意識不足,充電樁等領域的從業者專業性缺乏等等,共同導致了一些安全問題的出現。作為一個新興行業,新能源汽車產業還遠沒有形成從法律法規到行業標準再到生產與消費的體系性安全保障方案等一整套管理制度,這是新能源車事故頻發的原因,也是新能源車發展到當前階段,我們必須要著手解決的問題。

  同時,安全問題是消費者關注的痛點,廣大消費者除了里程焦慮,還普遍存在著安全焦慮,我們必須將安全問題作為頭等大事來抓,否則就會被消費者所拋棄。而安全問題也是新能源汽車發展的動力源。破除了安全問題,新能源就獲得了成熟的技術路線,走向了行業規范。

  北汽集團作為國內新能源汽車產業化的先行者,從一開始就把新能源汽車的安全問題當作關系到企業生死存亡的關鍵問題來抓,從戰略高度提升安全性。一是在產品開發上加強安全功能設計,從源頭上提升安全性。二是在生產制造上狠抓產品測試驗證,以高質量產品確保安全。三是加強售后服務與培訓,通過監控平臺對客戶車輛運行狀態進行24小時狀態監控,及時發現車輛存在的故障隱患并第一時間給予排查、維修,并對服務完成情況進行跟蹤監控,形成服務閉環。

  作為一個新興產業,新能源汽車尚處于一個技術與市場都有待發育與成長的初期階段,而新能源車的安全問題,絕非某一家企業能夠單獨解決,它需要我們整個行業的協同并進。有鑒于此,從業者一方面必須要保持發展新能源行業的戰略定力,不能因噎廢食,要堅定不移地將新能源事業推進下去;另一方面也要不忘初心,牢記新能源事業的戰略使命,牢記以用戶為中心的根本理念,不斷建立安全標準、規范行業行為、推動技術進步、優化消費者使用習慣,實現新能源汽車行業的可持續發展。

  廣汽集團副總經理吳松:

  要構建提升新能源汽車安全的外部環境

  新能源現在發展的條件比當時發展自主品牌時要好得多,但要注意不能一哄而上。強調新能源汽車的安全,既說到了企業的心坎上,更說到了顧客的心坎上。因為汽車行業不同于別的行業,汽車直接跟生命相關,安全必須是第一位的,要構建打造新能源汽車安全提升的外部環境。

  第一,中國的新能源車要成為世界主流,必須加快建立中國電動汽車的安全法規體系,制造世界級安全水平的電動汽車,搶占發展的制高點,才有機會成為世界一流,現在已具備這個條件,也有經濟能力支撐。

  第二,聚焦資源,加大在電池、電驅、電控等核心方面的投入,要取得技術方面的領先優勢。

  第三,要以市場為導向,以安全優質的產品服務贏得顧客的滿意。不要因為新能源汽車出一點問題就不去推廣甚至不好好推廣。同時,不能因為出現騙補行為就不給予補貼,補貼的方法和方式可以有所調整。

  第四,電動車推廣最忌諱地方保護。地方保護會造成畸形發展,畢竟中國汽車技術還不是特別強大,要出幾款像樣的好的產品不容易,新能源車要發展好,必須徹底根除地方保護。

  新能源的安全至關重要,要把安全上升到企業的使命和責任感的高度,不能拿顧客做實驗,寧可早期成本高一點,在安全上也要高度重視。同時,要回歸汽車的本質,全面構建電動汽車的安全體系。

  鄭州宇通客車股份有限公司董事長湯玉祥:

  安全是電動客車技術創新重要方向

  近年來,國家出臺了多項重大政策,有效推動了電動客車行業的研發和產業化。如今,我國電動客車自主化技術水平取得了長足發展:節油率、續駛里程等性能不斷提升,動力電池能量密度、驅動電機效率等關鍵技術迅速進步。

  同時也應認識到,國內電動客車研發試驗能力有待提升,整車可靠性、電磁兼容性與國外先進水平還存在明顯差距;動力電池一致性控制能力、能量密度等方面還需進一步提升;燃料電池產業鏈不完整,壽命、低溫環境適應性、成本等方面與國外差距較大;輕量化技術水平相對落后。這些都是電動客車下一步技術創新和產業升級的重要方向。

  同時,安全是整個電動汽車產業持續健康發展的前提和保障。電動汽車由于安裝了電池、電機、高壓線束等高壓部件,給整車安全性帶來了新的問題,而電動客車安裝電池容量大、整車承載人數多,給整車安全設計提出了更高的要求。因此,電動客車必須從防水、防火、防觸電、乘客逃生、事故處理等方面綜合考慮,從研發制造、運輸存儲、維修保養、報廢回收等全生命周期各個階段著手,在電池安全、控制安全、高壓安全、電磁兼容等方面進行技術攻關,全面提升安全技術水平,并對車輛、零部件運行實時監控,起到預警作用,保障大規模安全運營。

  寧德時代新能源科技有限公司總裁黃世霖:

  保障安全是行業發展的根本

  保障安全是行業發展的根本,而動力電池的安全是電動汽車安全里最為重要的關鍵因素之一。

  從整體上來說,動力電池在設計上就要保證產品是安全的,這就需要一個安全設計的整體體系。另外,在設計過程中,所有的設計都要圍繞安全來做。例如,一個電池包里面有很多電芯和模組,出現問題時一般都是單個電芯出現故障,在設計過程中就要保證這種故障不會擴散或者擴散非常慢。還有就是,要注重產品應用的安全?,F在我們在做一個遠程監控系統,通過實時采集電池系統的數據,可以及時地發現問題和預知一部分問題。

  動力電池的安全問題大都是在充電中產生的,其中有電池系統本身的問題,有使用者的問題。因此,除了要把設計工作做好外,我們更應該確保電動汽車運營時的安全?,F在的充電設施僅僅提供了一個充電的服務,這是遠遠不夠的,應該把充電的過程變成一個對包括動力電池檢測在內的系統檢測過程,也就是說,電動汽車每充一次電就意味著進行了一次比較完整的檢測。

  充電樁增加動力電池測試等一些功能,不會增加多少成本,而且整個過程比較容易實現,所以我們下一步的工作是推動充電設備功能的提升,讓充電設備變成動力電池的檢測和維護設備,這樣就可以大大提升整個動力電池運行的安全性。(本版稿件由記者李志勇整理)

編輯: bijing 來源:經濟參考報
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