yulzhu

电子技术应用专栏作家——芝能汽车。紧跟技术创新,助力行业发展。

电动汽车的安全隐患:中国在行动

0
阅读(1557)

引:近期,工业和信息化部装备工业一司、国家市场监督管理总局质量发展局以视频方式联合组织召开加强新能源汽车安全管理工作会议,分析研判新能源汽车安全形势,切实加强新能源汽车安全管理。

Part 1

电动汽车管理的要求

image.png


●  电动汽车保有量

截至2023年6月底,全国机动车保有量达4.26亿辆,机动车驾驶人5.13亿人。

截至6月底,全国新能源汽车保有量达1620万辆,占汽车总量的4.9%。纯电动汽车保有量1259.4万辆,占新能源汽车总量的77.8%。


从整体来看,电动汽车已经足够多,目前也成为大家选车购车的主要选择之一。


●  安全问题常抓不懈

在中国汽车产业发展进入规模化快速发展新阶段后,新能源汽车的渗透率已经在1/3左右。新能源汽车安全的内涵和外延都在不断变化和拓展。安全是产业发展的命门,行业企业必须高度重视、常抓不懈。


所以汽车(生产企业)制造商是产品质量安全的第一责任人,要在产品研发设计、生产制造、测试验证、运行监测、使用维保等全链条做好风险防范,切实履行产品质量事故报告和缺陷召回等法定义务,不断提升产品安全水平,坚决遏制新能源汽车安全事故发生。


从管理层面,将加强工作协同,加快修订完善相关强制性国家标准要求,引导行业企业加快高效能电池系统热管理、多层级安全防护等技术研发,强化车辆运行安全监测体系,组织开展安全隐患排查和缺陷调查,严肃查处违规行为,营造良好的产业发展氛围,推动行业整体安全水平稳步提升。


在这里,电动汽车起火,特别是动力电池系统的安全性能(自燃),直接关系到新能源汽车的运行安全和用户信心。近年来,在网络中常见的新能源汽车起火燃烧、电池失效、驾驶辅助系统故障等安全事故,引起了社会各界的高度关注。那么如何理解过去的一些情况,如何提高和发展呢?


Part 2

历史遗留问题下

电动汽车与电池安全的死角

中国针对新能源汽车的安全管理的要求一直是存在的,也推出了一系列强制性国家标准,包括GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》、GB 18384-2020《电动汽车安全要求》和GB 38032-2020《电动客车安全要求》。这些标准涵盖了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全等方面,旨在提高新能源汽车的整体安全水平。

image.png


◎ GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》是电动汽车用动力蓄电池的强制性国家标准。该标准于2020年5月发布,并于2021年1月1日开始实施,涵盖了电池单体、模组和系统三个层次。标准的制定是为了加强电动汽车用动力蓄电池的安全性能,以确保电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全的要求。


◎ GB 18384-2020《电动汽车安全要求》是电动汽车的强制性国家标准,也于2020年5月发布,并于2021年1月1日开始实施。该标准规定了电动汽车的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则和标志等内容,主要关注电动汽车的电气安全和功能安全,增加了电池系统热事件报警信号要求,并强化了整车防水、绝缘电阻及监控要求。


◎ GB 38032-2020《电动客车安全要求》也是电动客车的强制性国家标准。该标准于2020年5月发布,并于2021年1月1日开始实施。基于《电动汽车安全要求》标准,GB 38032-2020针对电动客车的载客人数多、电池容量大、驱动功率高等特点,对电动客车电池仓部位碰撞、充电系统、整车防水试验条件及要求等提出了更为严格的安全要求。还增加了高压部件阻燃要求和电池系统最小管理单元热失控考核要求,以进一步保障电动客车的安全性能。


那么为什么在中国有了强制的电动汽车安全和电池安全要求下,还是有问题起火事故呢?在这里主要有这么几个问题:


◎ 锂离子电池的制造过程对环境、杂质和湿度十分敏感,锂电池的制造量也很大,标准解决的问题是单个问题,但是电池的质量控制是一个持续的过程。


◎ GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》里面有很多的测试要求,但是客观来说,更多的是围绕起步的要求,不同的企业在这个过程中,是存在对电池安全的理解不一样。


◎ 从2020-2023年,几年的时间电动汽车的发展太迅速了,从走量到价格战,这一切来得很突然。但是汽车开发的过程还是很漫长的。这客观使得市场接受度,要快于车企的准备,当然我们也看到了很多车企为了迎合市场,不断缩减开发流程,加快速度往市场推产品,在这里还是有很多的隐患。


该怎么样来保证安全,这里还是拿我们熟悉的上汽通用汽车的开发过程和奥特能电动车平台打个样。

Part 3

设计一个安全的电动汽车


通用汽车搞电动汽车从EV1开始,已经持续了很多年。如果要说特点是什么,可能是因为经历过百年发展洗礼,从文化和基因上,对于安全有了非常透彻的理解。所以奥特能平台在“电池方面是不是会出问题”,是上汽通用汽车做这个事情的核心。可以说,通过远超国标GB 38031-2020的开发和试验标准,基于整车使用环境、终端客户、产品定位等不同场景领域,上汽通用汽车提出了更高且更复杂的标准。对电动汽车应该怎么样用电池,考虑涵盖了基本物性、电化学性能、循环耐久、法律法规和安全滥用等五个方面,使得奥特能平台的电池,经历了电、热、化学、安全、耐久、振动等全面的考验,累计测试时间达到320万小时以上。


image.png


值得一提的是,考虑到电池大规模制造后如何确保电池质量的问题,在电池来料筛选阶段,上汽通用汽车采取100%电芯DCR检测,高成本的检测手段,但能够准确反映电池的基本物性,通过DCR全检(超严格的品控标准),奥特能确保电芯焊接制造过程、电芯性能以及下线品质的一致性。


在开发过程中,奥特能平台电池还要接受整包级别的终极大考验,模拟现实严苛环境。例如,在电池热扩散测试中,奥特能将初始温度提高至45℃以上,远超过国标的0℃或常温要求,进一步挑战热扩散的控制。此外,振动试验的时长接近国标的3倍,电池包抗挤压能力是国标的3倍,盐雾试验的时长是国标的20多倍,电芯温湿循环次数是国标的90多倍。这些超越国标的考验确保了奥特能电池在各种极端情况下都能远超同级水平,满足未来更严苛的国标要求。


奥特能电池还拥有多重核心电池热管理技术。这包括电芯间隔热墙、抑制热扩散技术、集成式液冷系统、模组和整包的防火设计、后置大面积防爆阀、防拉弧以及“车-云”两端相结合的电池健康监测系统。这些技术的应用,实际上建立了一整套框架。


image.png


从关键性来看,电芯间隔热墙采用新一代气凝胶,是要解决电芯与电芯之间的热量传递问题。奥特能电动平台的电池包采用的是航天级纳米材料的新一代气凝胶,电芯失控以后可以依靠气凝胶及时的把热量屏蔽在隔壁电芯,阻挡热量传播来确保隔壁电芯的安全。


在整车层面,为全面保护电池和整车的安全,奥特能电池还采用了强化的全新电池物理防护架构。采用高强度的井字形框架结构,占比约61%的高强钢以及37.5%的超高强钢,使整包的抗挤压能力达到国标的3倍。同时,结合整车系统设计,奥特能电池实现了超过国标的全乘员位、多位置柱碰和多种复杂场景下的防护能力。


image.png


小结:从2023年往前看,电动汽车走入日常,其安全的基本属性会进一步放大。消费者对于安全做不好的企业,容忍度会越来越低,监管部门的态度也是如此。怎么样打造一款安全的电动汽车,这不是靠卖得多就可以的,还是得看整车企业的硬功夫。车企是产品质量安全的第一责任人,要在产品研发设计、生产制造、测试验证、运行监测、使用维保等全链条做好风险防范,这里才能看出谁能在这场马拉松下能越跑越好。