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斩断电动汽车起火“达摩克利斯之剑” 打造更安全世界

安全是电动汽车的生命线,而近年来频繁发生的自燃事故,却成为悬挂在产业发展之路上的“达摩克利斯之剑”。据不完全统计,从2016年到2018年的三年时间内,我国累计已经发生了几十起新能源汽车起火事故,电动汽车安全形势十分严峻。电动汽车起火也是全球性的普遍症结,电动汽车在行驶、碰撞、静置和充电过程中引发的燃烧、自燃等事故,在全球范围内均有发生。

对此,国家工信部副部长辛国斌在今年5月召开的加强新能源汽车安全管理电视电话会议上表示,安全是事关新能源汽车产业持续健康发展的第一要务。新能源汽车安全事故呈现多发态势,全行业必须高度重视,采取有效措施消除安全隐患,加快建立全面的安全保障体系,提升新能源汽车安全水平。

从源头合理设计

从统计数据来看,造成电动汽车起火的因素有许多种,其中有很大一部分原因是电池的热失控。中国科学院院士欧阳明高在2019中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛上表示,当前安全事故是新能源汽车发展的致命隐患,而动力电池热失控是新能源汽车安全事故的本质。

“在总结和分析了公开报道的86起电动汽车起火事故后发现,无事故情况下发生自燃的就占了35起,最终引起车辆着火事故占比最高。”中国汽车技术研究中心有限公司动力电池首席专家王芳在《电池的安全测评》演讲报告中表示,亦说明动力电池存在热失控风险。她认为,合理设计电池系统,控制甚至避免热扩散发生,是电池系统的重要要求。

UL汽车业务发展总监王昊博也认为,电动汽车发生自燃事故,很多是因为设计时没有考虑到足够多的风险防范所致。王昊博表示,因为动力电池的设计会受到性能、制造工艺以及安装尺寸的限制,所以很多时候工程师最大的挑战是在各个维度进行最佳平衡,在保持性能的同时最大限度消除安全隐患。

严格标准管控

从目前的技术上讲,动力电池材料的能量密度越高,安全风险也就越高,发生热失控的风险也更大。而为了提高续航里程,就要不断提高动力电池的能量密度,这是一个矛盾。

“安全性和续航里程是电动汽车的主要矛盾,其中安全性是矛盾的主要方面,续航里程是次要方面,二者不可颠倒。”中国工程院院士杨裕生在参加2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)时表示,主要矛盾反映在电池上是危险性与能量密度的矛盾。电池的危险性应该制约电动汽车续航里程“随心所欲”地提高。

为了平衡化解这种矛盾,王昊博表示,这需要电池从设计、原材料采购,一直到制造工艺,都能够有严苛的标准管控。王昊博表示,UL标准能够帮助供应商在提供电芯和电池包的时候有相对高的安全基准,能够更好地为电动汽车产业发展保驾护航,也能够给设计工程师和测试工程师提供标准清晰的设计思路。

UL动力和储能电池首席总工程师乐艳飞曾在演讲中介绍过UL2580标准。该标准不仅涵盖严格的测试要求,对电池的结构、功能安全、标签和说明书都有全面的要求。比如对电池的关键零部件和材料,包含插件、线缆、外壳、电芯、密封件、继电器和保险丝等,均有可靠性和安全性的要求。对电池管理系统(BMS),则会评估其软硬件的功能安全,保证BMS的可靠性,从而保证电池在长期使用过程中的安全性。

正如UL全球副总裁、大中华区董事总经理冯皓所说的,从整个UL的产品架构来说,特别是针对电池,无论是从原材料、电芯,一直到BMS系统、功能安全的评估,包括功能安全目标的设立,如何执行功能安全,如何达到功能安全目标,结合公司的测试能力,UL对整个电池组的功能安全性,覆盖面十分完备和详尽。

打造更安全世界

据了解,早在30多年前UL就制定了首个锂电池芯安全标准,目前更有一系列电池标准,涵盖了储能电池、轻型车辆电池、电动车辆电池、梯次利用电池等。据UL互联科技事业集团总裁周威方介绍,关于电池UL就写过10部标准,专门研究各种应用下包括电动汽车中的电池系统的安全问题。

作为拥有125年悠久历史的独立第三方检测认证机构,未来UL将持续聚焦动力电池的性能与安全,积极参与动力电池的性能与安全标准制定,为新能源汽车制造商和动力电池制造商提供贯穿全产业链的安全解决方案。

为此,UL全球第一家专门服务于新能源汽车行业的动力电池检测实验室落地常州,集合了UL在电池安全、充电系统以及电网集成领域独特的专业知识,业务涵盖电池安全设计、电池性能和可靠性验证、电池管理系统功能安全,以及V2G充电、电网整合、电池梯次利用、储能系统安全测试和验证服务等。此外,UL还收购了专注于汽车电子电气功能安全以及自动驾驶预期功能安全研究的kVA公司,为整车厂家提供更全面的服务。

周威方表示,在安全问题日益凸显的背景下,UL在电池领域的专业积淀正得以充分发挥。目前,UL已与很多中国知名汽车制造商建立了合作关系,帮助客户在新能源汽车电池安全及性能等方面全产业链把控风险,助力其在竞争激烈的新能源汽车国际舞台上建立品牌势能,引领产业创新发展。

对于电动汽车安全,检测认证与标准的作用究竟有多大?清华大学一位汽车研究领域资深教授表示,新能源汽车的安全监测和认证很有必要,经过一定时间和行驶里程后,对车辆的安全状况要定期进行检查认证,确保上路的车辆都与出厂时一样处于安全状态。这位教授认为,对于新能源汽车的安全问题不能谈火色变,只要按照相关安全标准认真执行,新能源汽车的安全是有保证的。

从独立研究、标准制定到检测认证,UL始终以打造一个更安全的世界为使命。相信,未来,检测认证与标准的价值与意义将愈加凸显!

作者:金东

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