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電動車電壓超标有什麼危害

汽車 更新时间:2024-06-29 08:22:14

新能源車起火是産品質量問題,而非路線問題。唯有提高電池制作工藝、加強全生命周期監管,未雨綢缪,方能消除安全隐患

《财經》記者 陳亮 李皙寅 王斌斌/文 施智梁/編輯

6月27日,針對蔚來汽車召回事件,蔚來(NYSE:NIO)的電池模組供應商甯德時代(300750.SZ)發布聲明稱,此次召回的電池包箱體和甯德時代供應的模組結構産生幹涉,在某些極端條件下可能出現低壓采樣線束短路風險,存在安全隐患。該批次模組采用定制化設計,該設計僅使用于此次召回的4803輛ES8産品。

此前蔚來在召回公告中則稱,事故車輛使用的模組内的電壓采樣線束存在由于個别走向不當而被模組上蓋闆擠壓的可能性。在極端情況下,被擠壓的電壓采樣線束表皮絕緣材料可能發生磨損,從而造成短路,存在安全隐患。

此次蔚來召回事件是中國電動車發展史的一個插曲。

在中國,已有200萬位新能源汽車消費者願意嘗試這一新的能源形式下的交通工具,但他們遲遲得不到權威部門的着火事件調查結果,頻頻爆出的自燃事件勢必會動搖他們的采購和示範信心。

圖/IC

嚴把質量關

正如中國科學院院士、中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高所指出的那樣,新能源汽車起火是産品質量問題,不是技術路線問題。

電動車起火大部分原因在于電池起火,電池起火的原因主要在于電池熱失控。

所謂的熱失控,是指動力電池在工作的時候會發熱,當電池溫度過高或充電電壓過高時,電池内部會産生連鎖的化學反應,導緻電池内壓和溫度急劇上升,引發電池熱失控并最終導緻燃燒。

電池熱失控的原因有各種各樣的,有可能是電池包本身溫度不均勻,有局部區域溫度高、外短路、内短路等等原因引發着火。

動力電池科技公司遠景AESC中國研發負責人林玉春在接受《财經》記者采訪時表示,隔膜設計是影響電池内短路發生的重要因素之一。如果隔膜設計餘量不夠或者設計方向不對,會影響隔膜的機械延展性與柔韌性,導緻充電過程出現萎縮,繼而正負極相互接觸,造成短路。

同時,在生産工藝中把控不嚴,電芯混入金屬顆粒,這些雜質在充放電過程中會導緻電極表面差異反應,不斷積累後會刺破隔膜,從而導緻短路。

一旦有一顆電芯出現問題,如短路、斷路等,将影響電池組内其他電芯,從而造成内部出現嚴重問題,最終導緻安全問題。

特斯拉這種用串聯電路的電動車尤為危險。軟銀中國投資的台灣固态電池生産企業輝能科技股份有限公司行銷經理許容祯告訴《财經》記者,特斯拉擁有4416顆锂電池,隻要一個環節做的不好,就會發生連鎖反應。

BMS技術需提高

除電池廠和充電企業努力外,整車廠其實需要承擔的責任并不輕。因為電池管理系統(Battery Management System,下稱BMS)是電動汽車整體架構中的重要要素,而這些目前都由整車廠來負責設計。

BMS是處于動力電池系統的核心位置,是電池保護和管理的核心部件。BMS不僅要保證電池安全可靠地使用,更要控制電池組的充放電,并在整車控制器上報動力電池系統的基本參數和故障信息,可謂是電池、整車控制器和駕駛者之間的橋梁。

一家大型锂電廠中層對《财經》記者表示,熱管理系統在BMS中較為重要。熱管理系統的基本工作原理是通過冷卻或者加熱的方式使電池包的溫度維持在一定的溫度範圍從而保證電芯的性能發揮及壽命。

熱管理系統主要分為三類:加熱系統,風冷系統和水冷系統,不同的設計方案的工作原理不同,但都存在引發電池包熱失控的可能性。

首先,對于水冷系統,它是通過液體對流交換,帶走熱量降低電芯溫度的一種熱管理方式,但是水冷闆通常位于電池包的底部,安置于車輛的底盤,車輛長期運行過程中對水冷闆的異常撞擊,底部刮蹭,或者水冷設計結構長期可靠性失效,可能使其發生冷卻液洩漏,進而導緻電池包絕緣失效引起整車熱失控。

第二,風冷系統,它是以空氣為為介質,利用熱對流降低電芯溫度的一種熱管理方式,但風冷設計會提高電池系統的密封設計難度,車輛長期運行過程密封結構失效,使其存在陰雨天行駛進水從而絕緣失效導緻熱失控的風險。

最後,對于主要應用在寒冷地區的電動汽車會使用加熱系統,其原理是利用加熱膜來對電池包加熱,使其維持在合理的工作溫度範圍内,保證電芯性能發揮。加熱膜的發熱功率設計或者裝配方案設計不合理,又或者其長期可靠性失效,也可能會導緻電池包絕緣失效,進而引發熱失控事件。

上述锂電廠中層表示,熱管理這些問題目前已經有技術解決方案,并且能否有效解決這些問題是體現各廠家技術先進性的一個指标。

高能量密度下的風險

為了解決電動車續航裡程問題,提高動力電池能量比是發展的必由之路。要想提高能量比,就要調整锂電池相關材料配比。

目前乘用車的動力電池大部分采用三元體系,即正極材料使用鎳钴錳酸锂或者鎳钴鋁酸锂的锂電池。我國三元動力電池采用的鎳钴錳酸锂。

根據鎳钴錳三元素的不同配比,又分為111型、532型、622型和811型。随着鎳的比例不斷提高,動力電池的能量比也會增加,這也就意味着汽車的續航裡程将相應增加。

對于锂電池來說,安全、壽命、成本、能量密度這四者處于一種動态平衡的狀态。如果能量密度提高,那麼其他三者必然會出現一些問題。

深圳市比克電池有限公司企管中心副總裁李鳳梅在接受《财經》記者采訪時表示,鎳比例越高,整個正極材料的熱穩定性就越差。遇到高溫、外力沖擊等情況,高鎳電池會存在安全隐患。高鎳電池充電時産氣會導緻電池鼓脹也是一大問題。

同時,811型電池一旦出現熱失控問題,後果也較為嚴重。以往磷酸鐵锂電池熱失控,僅會出現冒煙情況;532型三元锂電池熱失控會出現燃燒情況。一旦811型三元電池熱失控,很可能會出現爆燃。

追求高能量密度是發展的必然,但歐陽明高提醒《财經》記者,電動汽車高比能量動力電池的發展,安全永遠是第一位的。

電動車電壓超标有什麼危害(失控的電動車電池)1

電動車電壓超标有什麼危害(失控的電動車電池)2

電動車電壓超标有什麼危害(失控的電動車電池)3

系統預警機制需建立

對于電動車安全來說,這不是一兩家企業,或者一兩個環節企業所需做的事。這是上至監管層,下至全産業鍊各個企業必須牢牢緊繃的弦。

多起安全事件引起了工信部的注意。5月10日,工信部副部長辛國斌在相關會議上指出,安全是事關新能源汽車産業持續健康發展的第一要務。近期,新能源汽車安全事故呈現多發态勢,全行業必須高度重視,采取有效措施,消除安全隐患,加快建立全面的安全保障體系,提升新能源汽車安全水平。

優先一點就是産品要過關。在以往的事故中,電動車産品或多或少存在問題。如電池産品測試驗證不足,車輛使用過程中可靠性惡化,充電安全管理技術水平低下等。

李宏慶建議,在人身安全方面,漏電保護和絕緣檢測等功能和标準要求,國标和歐标美标還有差距,建議适當提升标準,包括設備生産制造和檢驗檢測标準等

與此同時,《電動汽車安全要求》、《電動汽車用锂離子動力蓄電池安全要求》、《電動客車安全要求》3項強制性國家标準在今年年初進入征求意見階段。

其中最為引人注意的是,相關強制性國家标準中首次提出逃生時間概念。根據規定,電池包或系統在由于單個電池熱失控引起熱擴散、進而導緻乘員艙發生危險之前5分鐘,應提供一個熱事件報警信号(服務于整車熱事件報警,提醒乘員疏散)。

一旦有了報警信号,車内人員就有了足夠的逃生時間,從而可以将人身安全風險降到最低。

發生危險報警隻是最無奈的一種選擇,如何将危險扼殺于襁褓之中才是上上之策。在複雜的工況下日積月累地使用,電動車電池難免會出現問題,如何主動監測電動車安全急需提上議事日程。

目前電動汽車與燃油車所用的檢測體系相同,在全球範圍内缺乏針對電動汽車的全生命周期檢測。這就使得電動汽車是長時間使用後,如出現一些微小的問題不能被及時發現。千裡之堤毀于蟻穴,日積月累之後,總有一天會爆發出安全問題。

有多家锂電廠中層呼籲,應建立新能源汽車标準化檢測制度,要求新能源汽車進行專業地标準化檢測。

不同于燃油車,新能源汽車年檢應針對高壓電氣、動力電池等特點建立相适應的安全檢查制度。新能源年檢制度的建立可保證新能源汽車的使用安全,一定程度上避免安全事故的發生。

當前市場已有很多車輛超過設計壽命要求繼續在使用,使用到後期會存在安全風險,因此建議針對運行時間或行駛裡程超過産品設計要求的車輛制定強制報廢标準。

此外,因整車廠對電池的特性理解不深,也并未對後台監控數據進行有效的分析,導緻很多故障原本可以通過對曆史數據分析以實現提前預警,因此建議整車廠将數據共享給有能量的電池企業來實現預警,以降低市場風險。

在以上措施之外,日産汽車認為無論車輛采用何種驅動系統,任何在道路上行駛的車輛都需要進行恰當的保養與維護,這非常重要。

按時維修保養、定期報廢或更換電池等方式,會徹底消除車輛老化帶來的安全隐患。

林玉春表示,應該開發一些标準的主動檢測手段。例如對電芯進行主動式的脈沖電流或者電壓測試,通過編制一些算法來檢測SOS(State of Safety, 蓄電池安全狀态)、SOC(State of Charge,蓄電池容量)和SOH(State of Health,健康度、性能狀态)。

然而檢測制度建立并非易事,這不僅涉及到锂電廠、整車廠、充電企業等多個環節,還需要多部門協調,如國家質量監督檢驗檢疫總局、公安部、工信部等多部委。參與者過多,導緻事中管理尤為困難。

也有新能源汽車企業高管向《财經》記者表示,不要過度監管,不是多加一道國家檢測,就萬事大吉了。還是要通過市場手段來解決問題。

一家大型锂電廠高管表示,目前最為可行的辦法就是與保險公司合作,共同建立相關标準。

平安産險副總經理朱友剛告訴《财經》記者,目前《機動車綜合商業保險條款(2014版)》已經基本能覆蓋電動車的現有風險,隻是個别條款可能不适用。

“随着下一步電動車保有量的不斷增加和風險的逐步暴露,肯定需要為其開發專門的保險産品。平安産險會在車電分離保險、電池自燃保險、電池容量保障保險等多方面進行産品創新。”朱友剛說。

如果能對電動車進行專門的檢測,并将數據提供給保險公司,對于保險公司在輔助判定車輛故障、控制道德風險、提升理賠時效等方面,都有着巨大的幫助。

除了檢測外,大數據共享也是另一個好方法。在車輛使用過程中,整車企業掌握了大量的電池安全數據,然而這些數據并沒有共享給上遊企業。

目前電池廠、整車企業、充電企業都是各自為戰,相互掌握着關鍵數據。特來電表示,國家部委和權威協會的支持協助會促進三方更快的打通。目前特來電已經與多家電池企業和整車廠簽署了戰略合作協議,打通了相關的充電安全數據。

但是,這僅僅是少數企業的行為。上述新能源企業高管表示,車企會與電池企業進行團隊數據探讨,但沒有形成一個平台來定期交換數據。因為這些數據涉及商業機密和隐私。

可見,打通車輛、充電設施、電池之間的數據渠道尤為關鍵。但是如無國家部委或權威協會的介入,三方之間的籬笆将永遠無法完全打破。

市場的問題當然需要市場來解決。但面對系統性問題來說,如何打破各方利益壁壘,形成全行業的标準化機制,這就需要政府與市場主體共同協調。

(本文由樹木計劃作者【财經雜志】創作,獨家發布在今日頭條,未經授權,不得轉載)

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