2011年2月到2019年10月,所有的汽車(chē)事故是229起,其中53%是無(wú)事故自燃發(fā)生事故;充電是23%,碰撞有10%,其他有11%。為什么把一些事故放在“其他”?這些媒體的報(bào)道,或者是網(wǎng)絡(luò)資源,我們看不到事故的描述,所以也沒(méi)有辦法確定事故原因,就只能放在其他里面。
在充電23%就有幾個(gè)比較重要的方面,像電芯一致性,頭幾年電池管理系統(tǒng)的策略設(shè)計(jì)不當(dāng),或者充電樁與電池系統(tǒng)不匹配,當(dāng)然,車(chē)樁匹配還有一些問(wèn)題,但是問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越少了。
碰撞主要是正碰、側(cè)碰,這種劇烈碰撞會(huì)瞬間引起著火的事故。還有一類(lèi)是托底,大多數(shù)情況下它不會(huì)很快引起事故,但是是潛移默化的過(guò)程,對(duì)電池使用過(guò)程會(huì)造成損壞,在托底之后還要繼續(xù)使用的話,有可能后續(xù)就會(huì)產(chǎn)生一些事故。
浸水事故比較少,但是是典型的事故,一方面是車(chē)輛本身的IP設(shè)計(jì)有問(wèn)題,還有在使用過(guò)程當(dāng)中,結(jié)構(gòu)老化和異常,所以防護(hù)性能就下降了。
比例最大的就是自燃導(dǎo)致的,今年比較有特點(diǎn)的事故,包括幾起發(fā)生在地庫(kù)里面的,影響比較大。經(jīng)過(guò)事故分析,大部分是電芯發(fā)生熱失控,導(dǎo)致熱擴(kuò)散,再導(dǎo)致車(chē)的自燃。
總結(jié)了四個(gè)方面:材料/部件、電芯制造、系統(tǒng)集成和實(shí)際使用。1.材料/部件,就是隔膜和關(guān)鍵材料有異常;2.電芯制造、3.系統(tǒng)集成,在策略故障已經(jīng)很少了,都在不斷的優(yōu)化策略。還有一類(lèi)是排線不佳,今年7-8月發(fā)的事故也是由于這樣的原因,發(fā)生磨損就引發(fā)了危險(xiǎn)事故;4.實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中的濫用,正常過(guò)程當(dāng)中還有一些不正常的情況,很重要的方面就是電池老化,老化過(guò)程當(dāng)中正負(fù)極材料結(jié)構(gòu)的變化,都會(huì)對(duì)電池安全性造成影響。
經(jīng)過(guò)梳理之后,隨著動(dòng)力電池電芯的能力密度提升,對(duì)安全性帶來(lái)很多的挑戰(zhàn),上面的圖是電芯,下面的圖是系統(tǒng)。電芯能量密度的提升還是比較快,從最初的磷酸鐵鋰。電芯能量密度提升,再結(jié)合電池系統(tǒng)的輕量化,電池系統(tǒng)的能量密度也在提升過(guò)程當(dāng)中。2018年均值在140左右,峰值可能是在160左右了。可以給大家透露一個(gè)數(shù)據(jù),2019年195瓦/時(shí)以上的電池系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了。
對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做了一些簡(jiǎn)單的測(cè)試,就發(fā)現(xiàn)隨著能量密度的提升,它的關(guān)鍵指標(biāo)都是在對(duì)安全產(chǎn)生重要的影響。對(duì)市面上用得比較多的動(dòng)力電池進(jìn)行了梳理,能量密度基本上都是往上走的趨勢(shì)。針對(duì)電芯,我們做了很多的熱失控的實(shí)驗(yàn),一方面研究熱失控的關(guān)鍵指標(biāo)是怎么變的,另一方面,引入能量的概念,來(lái)看一下引入的能量跟本身的能量。隨著能量密度的提升,它的引入能量是往下降的,我們做了很多的體系。
我們梳理了全生命周期對(duì)電池的影響,第一個(gè)圈是可用評(píng)價(jià)。在這里面用是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的;第二個(gè)圈是可控評(píng)價(jià)。如果控制得好也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題;第三個(gè)圈是失控評(píng)價(jià)。如何對(duì)可用的邊界、可控的邊界和熱失控的邊界評(píng)價(jià)?我們對(duì)電池的測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)提出很多的挑戰(zhàn)和觀點(diǎn)。
回到事故統(tǒng)計(jì),充電事故、無(wú)事故自燃的事故等等事故都是越來(lái)越多,我們統(tǒng)計(jì)更多是充電中發(fā)生事故;無(wú)事故自燃尤其從2019年開(kāi)始,我們?cè)谑鹿史治鲞^(guò)程當(dāng)中有兩個(gè)點(diǎn):1.充電靜置過(guò)程中,包括特斯拉的事故是充電完了之后放在家里,到了晚上九點(diǎn)發(fā)生事故。2.行使過(guò)程當(dāng)中的事故。針對(duì)這些事故我們簡(jiǎn)單分析了原因,首先是車(chē)保有量增加了,現(xiàn)在是超過(guò)三百萬(wàn),這么大的保有量發(fā)生事故,是很正常的;另外是車(chē)輛行使工況復(fù)雜;用戶使用習(xí)慣復(fù)雜,這個(gè)是針對(duì)快充、慢充、用戶的駕駛習(xí)慣等等,更多用戶是采用慢充,對(duì)電池?fù)p傷比較小一些。但是一些營(yíng)運(yùn)車(chē)輛80-90%全部采用快充;動(dòng)力電池技術(shù)方面,對(duì)電池產(chǎn)線參觀的時(shí)候發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境還存在很大提升空間。
動(dòng)力電池評(píng)價(jià)是貫穿全生命周期的評(píng)價(jià)工程,現(xiàn)在看到的是不同條件下的容量變化,還有循環(huán)周期內(nèi)的熱失控參數(shù)會(huì)變,這些變化結(jié)合整個(gè)電池控制策略,來(lái)把控制做得更好。
動(dòng)力電池的測(cè)試評(píng)價(jià)一定要結(jié)合整車(chē),我們現(xiàn)在對(duì)整車(chē)的要求很高,包括續(xù)駛里程、全氣侯使用條件、回收利用、使用便捷性、經(jīng)濟(jì)性、用戶使用安全等等,還要想著車(chē)用幾年之后,還能跟傳統(tǒng)燃燒汽車(chē)一樣,賣(mài)二手車(chē)還有價(jià)值。針對(duì)這些內(nèi)容集中到電池上,就包括高能量密度、自然放電率低、溫度范圍好等等。
針對(duì)比較細(xì)的內(nèi)容,今天主要是講電池的安全性,首先講過(guò)充,從目前來(lái)看,隨著電池管理系統(tǒng)、電池控制技術(shù)的提升,在事故中,被過(guò)充的電池已經(jīng)很少了。我們做了大量的數(shù)據(jù),由于過(guò)充引發(fā)的事故比例已經(jīng)是很少了。
對(duì)于充電現(xiàn)在是大家進(jìn)一步關(guān)注的內(nèi)容,我們做了充電特性測(cè)評(píng)體系,對(duì)多種充電策略進(jìn)行全方位的驗(yàn)證和評(píng)價(jià),以此找出對(duì)電池使用評(píng)價(jià)最輕的充電策略進(jìn)行使用。
機(jī)械安全體現(xiàn)了電池的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)化,2017年啟動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定后,就把全生命周期的概念引入到測(cè)試評(píng)價(jià)當(dāng)中來(lái)。現(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要實(shí)施的話,要將振動(dòng)和防水結(jié)合起來(lái),來(lái)看看整個(gè)過(guò)程當(dāng)中是否有影響。一方面是評(píng)價(jià)技術(shù)的進(jìn)步,另一方面,也是標(biāo)準(zhǔn)在逐步的更新。
在熱安全方面,這是比較典型的圖,對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)、熱擴(kuò)散的評(píng)價(jià)方式,電芯發(fā)生熱失控,會(huì)不會(huì)有熱擴(kuò)散,如果沒(méi)有就是可以的;如果有熱擴(kuò)散,你得給足夠的逃生時(shí)間,還不能發(fā)生危險(xiǎn)事故。一是逃生,二是保證車(chē)輛的安全。
再講講電池的安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程,這個(gè)圖是目前動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的體系,從性能、壽命安全性、互換性、回收利用、附件和其他,動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)是很完善的,尤其是在安全性這一塊,我們從最早的體系安全性標(biāo)準(zhǔn),再到GB/T31485-2015、GB/T31467.3-2015+修改單,前一段時(shí)間工信部組織了專(zhuān)家討論實(shí)施意見(jiàn),近期可能會(huì)出臺(tái)一個(gè)文件,把部分項(xiàng)目提前實(shí)施,如果大家感興趣可以關(guān)注一下。
這個(gè)圖是中國(guó)動(dòng)力汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)路線圖,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程做了梳理和日程的規(guī)劃,這里面就包括可充電儲(chǔ)能系統(tǒng),還包括控制器、功能安全和梯次回收。
最后簡(jiǎn)單介紹一下,不光是全國(guó)做動(dòng)力電池的安全性標(biāo)準(zhǔn),全球都在做相關(guān)的法規(guī)。第一階段對(duì)電池系統(tǒng)和一致性安全性做了驗(yàn)證工作,包括和加拿大、美國(guó)、日本、韓國(guó)一些專(zhuān)家進(jìn)行討論,起草出了第一階段的法規(guī),這個(gè)也已經(jīng)發(fā)布了。第二階段的工作是在2018年3月啟動(dòng),啟動(dòng)會(huì)是在北京召開(kāi)的。第二階段的工作包括:熱擴(kuò)散、振動(dòng)、海水浸泡、毒氣分析、整車(chē)高壓安全。還有必要說(shuō)一點(diǎn)的是熱擴(kuò)散,是由我們牽頭,還聯(lián)合了清華和國(guó)內(nèi)其他高校,共同做了研究工作。熱擴(kuò)散在第一階段是作為附錄發(fā)布出來(lái),現(xiàn)在其他各個(gè)國(guó)家都在進(jìn)行研究,一方面是研究處罰方法;另一方面,研究評(píng)價(jià)體系。我們國(guó)家是走得比較靠前的,應(yīng)該是全球第一個(gè)將熱擴(kuò)散轉(zhuǎn)化為自己國(guó)家的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)程。在第二階段,熱擴(kuò)散還會(huì)進(jìn)行深入的研究。
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