據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局質(zhì)量發(fā)展局統(tǒng)計(jì),截至2019年5月,國(guó)內(nèi)新能源汽車共召回12.3萬(wàn)輛。其中由于三電系統(tǒng)故障導(dǎo)致的召回占比為50%,在這之中設(shè)計(jì)原因占到40%,制造原因占到60%。由于制動(dòng)系統(tǒng)缺陷導(dǎo)致的召回,占總召回量40%,這全都由制造原因造成。此前,特斯拉起火以及蔚來(lái)汽車的大批量召回,將
電動(dòng)車安全問題推到風(fēng)口浪尖,目前國(guó)內(nèi)新能源汽車年產(chǎn)銷已經(jīng)突破百萬(wàn)輛,然而在這新媒體時(shí)代,一篇篇吸引眼球的新聞報(bào)道讓這新能源汽車的“火”影響了市場(chǎng)對(duì)新能源汽車的熱情。但是當(dāng)前智能化、電動(dòng)化和網(wǎng)聯(lián)化的大趨勢(shì)下,新能源汽車的發(fā)展已勢(shì)不可擋,全球汽車產(chǎn)業(yè)主要相關(guān)方在2019世界新能源汽車大會(huì)上發(fā)布的博鰲共識(shí)提出:力爭(zhēng)到2035年,全球新能源汽車的市場(chǎng)份額達(dá)到50%,全球汽車產(chǎn)業(yè)基本實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型�;诖�,筆者作為長(zhǎng)期奮戰(zhàn)的新能源汽車動(dòng)力
電池研發(fā)與制造一線的工作者,在此對(duì)新能源汽車的安全發(fā)展問題提出一些自己的觀點(diǎn)。
一、發(fā)展新能源汽車是行業(yè)大勢(shì)所趨
1.能源安全及環(huán)保需要, 眾所周知,我國(guó)的能源現(xiàn)狀是“富煤貧油少氣”。自2015年開始,我國(guó)的石油進(jìn)口依存度已經(jīng)超過60%,大約55%左右的石油流向了汽車行業(yè)。相比之下,美國(guó)石油儲(chǔ)量在2016年已經(jīng)達(dá)到世界第一,為2640億桶,僅德州的儲(chǔ)量便超過中國(guó)全國(guó),基于此,美國(guó)總統(tǒng)特朗普有底氣宣布退出全球巴黎氣候協(xié)議,并廢除了“清潔能源計(jì)劃”。因此,發(fā)展和利用新能源和可再生能源,降低石油對(duì)外依存度,將是我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的根本出路。另一方面,據(jù)2014年北京市環(huán)保局對(duì)北京大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)來(lái)源的解析結(jié)果顯示,機(jī)動(dòng)車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、揚(yáng)塵成為北京市大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)的主要來(lái)源,其中機(jī)動(dòng)車占本地污染源31%以上。這主要是因?yàn)�,�?dāng)前占汽車主流的內(nèi)燃機(jī)汽車行駛過程中,尾氣排放存在隨意性,無(wú)法實(shí)現(xiàn)集中處理,給環(huán)境治理帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。因此,要從根本上解決汽車尾氣帶來(lái)的環(huán)境問題,就必須大力發(fā)展清潔能源汽車。在節(jié)能減排方面,盡管我國(guó)目前的的發(fā)電結(jié)構(gòu)主要還是依靠火力發(fā)電,但在污染治理方面火力發(fā)電的集中式環(huán)保治理模式優(yōu)于現(xiàn)有燃油車的分散式治理模式;同時(shí)電動(dòng)汽車使用電能的能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車將石油轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)化效率。盡管電動(dòng)汽車生命周期內(nèi)的環(huán)保備受爭(zhēng)議,但電動(dòng)汽車使用清潔的電能作為動(dòng)力來(lái)源,完全可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排的效果。
2.出行方式變革的結(jié)果, 高鐵技術(shù)的突破使我國(guó)具有發(fā)展電動(dòng)汽車的天然優(yōu)勢(shì)。在出行方式結(jié)構(gòu)方面,當(dāng)前行業(yè)普遍認(rèn)為: 600 km以上出行以飛機(jī)為主,200-600 km之間搭乘高鐵居多,200 km以內(nèi)則以汽車出行為主。根據(jù)美國(guó)National Household Travel Survey的統(tǒng)計(jì),美國(guó)人一年平均要開15000英里,其中工作日平均開40-50英里(合64-80km)。現(xiàn)有電動(dòng)汽車的發(fā)展水平,續(xù)航200 km已經(jīng)是比較成熟的技術(shù),可以滿足90%以上用車人群的日常使用需求。
3.智能化網(wǎng)聯(lián)化需要, 未來(lái)的汽車將不僅僅是一交通工具,更多的是一個(gè)便利的移動(dòng)終端。電動(dòng)汽車將是自動(dòng)駕駛、5G技術(shù)推廣等重要載體,有效的推動(dòng)智能化和網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)的進(jìn)步。
二、進(jìn)一步提升新能源汽車的技術(shù)水平
新能源汽車國(guó)家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟依據(jù)新能源汽車國(guó)家監(jiān)測(cè)與管理平臺(tái)的新能源汽車實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(2017年4月-2018年3月期間數(shù)據(jù)),對(duì)新能源汽車安全運(yùn)行中所涉及的故障項(xiàng)目的20項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,主要包括三方面:一是與重要部件相關(guān),如動(dòng)力電池的SOC跳變、一致性差、車載儲(chǔ)能裝置電壓異常、極柱溫度過高、電機(jī)及電機(jī)控制器溫度異常等;二是與充電相關(guān),如充電系統(tǒng)不匹配,SOC過高等;三是整車方面的故障,如 DC-DC 狀態(tài)或溫度報(bào)警、高壓互鎖狀態(tài)報(bào)警、絕緣報(bào)警、制動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警等,以期利用大數(shù)據(jù)的思維方式對(duì)新能源汽車運(yùn)行中的故障進(jìn)行總結(jié),對(duì)技術(shù)短板提出了明確的方向,對(duì)行業(yè)發(fā)展形成建設(shè)性建議�?梢钥闯�,影響新能源汽車品質(zhì)的因素很多,動(dòng)力電池技術(shù)水平問題不等同于新能源汽車安全技術(shù)問題。
中國(guó)汽車工程研究院董事長(zhǎng)李開國(guó)在2019世界新能源汽車大會(huì)上談道,目前新能源汽車安全事故主要有5個(gè)場(chǎng)景,分別是“充電自燃、行駛自燃、碰撞自燃、浸泡自燃、停車自燃”,其中充電自燃與停車自燃占比最高。在自燃事故中,大部分事故車輛都是2016年左右生產(chǎn)的NCM523三元材料體系�?梢姡覈�(guó)在汽車電動(dòng)化的初期之所以選擇磷酸鐵鋰路線,主要是基于磷酸鐵鋰電池的高安全性。隨著市場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)續(xù)航里程、高能量密度的追逐,三元電池逐漸成為熱捧對(duì)象,但三元電池受三元材料本身固有的安全屬性,材料分解后產(chǎn)能氧氣,起火后很難控制,這也是國(guó)家在2016年暫�?蛙囀褂萌姵氐某踔�。動(dòng)力電池企業(yè)由單體電池安全逐漸轉(zhuǎn)到系統(tǒng)安全,采用系統(tǒng)上各類安全措施去補(bǔ)求,也就是說(shuō)即使是安全性相對(duì)差一點(diǎn)的三元電池的安全性是可控可防的。
針對(duì)電動(dòng)車輛的著火及安全運(yùn)行中所出現(xiàn)的故障性問題,中科院院士歐陽(yáng)明高表示電池產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證不足、車輛使用老化過程中可靠性惡化、充電安全管理技術(shù)水平低下,以及部分產(chǎn)品在設(shè)計(jì)驗(yàn)證使用過程中沒有嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是誘發(fā)安全性事故的主因。要最終達(dá)到電動(dòng)汽車的安全,僅靠在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)上的投入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)做好把關(guān),如生產(chǎn)制造過程中可能會(huì)引起電池內(nèi)部短路的因素有物理因素如:毛刺、顆粒、粉塵等,物理因素導(dǎo)致內(nèi)短路一般在電池運(yùn)行初期暴露出來(lái);引起電芯內(nèi)部短路的化學(xué)因素如:鋰形成鋰枝晶、金屬沉積等,導(dǎo)致形成鋰枝晶主要有涂布面密度布均勻,卷繞極片不平整等�;瘜W(xué)因素導(dǎo)致內(nèi)短路會(huì)伴隨電池整個(gè)壽命周期,具有不確定性,這也是導(dǎo)致電動(dòng)汽車發(fā)生安全事故具有不確定性的一個(gè)原因。從而,產(chǎn)品設(shè)計(jì)得再好,但是不能穩(wěn)定、高質(zhì)量生產(chǎn)也是徒勞,這就要求動(dòng)力電池等新能源汽車核心零部件企業(yè)需要有較高的生產(chǎn)制造和質(zhì)量體系等工程化管控能力。
三、相關(guān)機(jī)構(gòu)一直在監(jiān)管和指導(dǎo)新能源汽車安全發(fā)展
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品安全需要滿足的最低要求。安全問題的解決要靠民眾的素質(zhì)和意識(shí)、政府的管理和企業(yè)的自律。電動(dòng)汽車新國(guó)標(biāo)中《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》報(bào)批稿已進(jìn)入送審WTO階段,這版由GB/T 31485-2015 《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》和GB/T 31467.3-2015 《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分:安全性要求與測(cè)試方法》合并且進(jìn)行擴(kuò)展的新國(guó)標(biāo)于去年年初便發(fā)布了征求意見稿,從“GB/T”升級(jí)為“GB”意味著正式開始實(shí)施之后,新國(guó)標(biāo)中的所有測(cè)試將成為強(qiáng)制性要求,這其中包括了消費(fèi)者最為關(guān)心的電動(dòng)汽車逃生時(shí)間問題。在此只挑出幾個(gè)大家感興趣的點(diǎn)來(lái)說(shuō):
1)電池包或系統(tǒng)使用之后的浸水安全問題,這個(gè)在南方很多地區(qū)很重要,此次新國(guó)標(biāo)修訂是將海水浸泡試驗(yàn)改為浸水安全試驗(yàn)。首先,試驗(yàn)對(duì)象由蓄電池包或系統(tǒng)變?yōu)橥ㄟ^振動(dòng)試驗(yàn)后的電池包或系統(tǒng),其次試驗(yàn)方式除了老國(guó)標(biāo)的海水浸泡之外,還要求振動(dòng)后的電池包需要滿足IPX防水等級(jí)7級(jí)標(biāo)準(zhǔn),從而對(duì)電池包或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造提出了更高要求。
2)新增的熱擴(kuò)散試驗(yàn),6月17日,工信部發(fā)布《關(guān)于開展新能源汽車安全隱患排查工作的通知》,促請(qǐng)各新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)本公司生產(chǎn)的新能源汽車開展安全隱患排查工作,而為了加強(qiáng)事中和事后監(jiān)管,熱擴(kuò)散試驗(yàn)的強(qiáng)制勢(shì)在必行,尤其是其測(cè)試要求中提到“電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5 min,應(yīng)提供一個(gè)熱事件報(bào)警信號(hào)(服務(wù)于整車熱事件報(bào)警,提醒乘員疏散)”,對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)多了一層保障,這意味著新國(guó)標(biāo)實(shí)施之后“出生”新能源汽車,5分鐘預(yù)警將成為新能源汽車安全預(yù)警的最低要求。
3)動(dòng)力電池、電機(jī)等納入三包管理法規(guī),動(dòng)力電池和電機(jī)占了整車非常大的制造成本,一旦因?yàn)橘|(zhì)量問題損壞,維修費(fèi)用往往非常驚人,對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)跟重新買輛車并沒有太大區(qū)別, 3月14日,市場(chǎng)監(jiān)管總局公布了《家用汽車產(chǎn)品維修、更換、退貨責(zé)任規(guī)定》的修訂稿,增加了新能源汽車關(guān)于動(dòng)力電池、行駛驅(qū)動(dòng)電機(jī)的部分,也就是說(shuō)國(guó)家將會(huì)對(duì)純電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的電池、電機(jī)部分進(jìn)行監(jiān)管,大大緩解了新能源汽車消費(fèi)者的購(gòu)車焦慮,對(duì)新能源車的銷量有很好的促進(jìn)作用。
四、進(jìn)一步提高全社會(huì)對(duì)新能源汽車的容忍度
目前我國(guó)汽車保有量已突破2億臺(tái),新能源汽車保有量已有300余萬(wàn)臺(tái),但當(dāng)前傳統(tǒng)燃油車的普通事故、自燃等根本沒有媒體報(bào)道,只有一些重大的事故才有可能被新聞報(bào)道,但新能源電動(dòng)車只要起火,便可以短期內(nèi)在全國(guó)刷屏,這其實(shí)正是媒體抓住了民眾獵奇的心態(tài)的結(jié)果。近期汽車頭條文章《外媒稱:燃油車自燃風(fēng)險(xiǎn)是特斯拉的11倍!你怎么看?》也引起筆者的關(guān)注,稱知名YouTuber Cameron引用了來(lái)自美國(guó)消防管理局等單位的數(shù)據(jù),特斯拉起火的頻率為5起火災(zāi)/10億英里,全美車輛的平均值為55起火災(zāi)/10億英里。也就是說(shuō),美國(guó)燃油車起火的頻率為特斯拉的11倍。文章給出了美國(guó)消防管理局的數(shù)據(jù),2014-2016年的統(tǒng)計(jì)顯示,全美高速公路上每年有超過17萬(wàn)起車輛起火事故,造成超過340人死亡,1300人受傷。筆者很認(rèn)同該文章的觀點(diǎn),即為何電動(dòng)汽車給人的感覺經(jīng)常起火,而燃油車很少起火?這是因?yàn)殡妱?dòng)汽車是新生事物,每次起火都會(huì)上頭條,燃油車起火已經(jīng)算不上新聞,很多時(shí)候都是作為交通事故消息去報(bào)道,而不把燃油車輛自燃本身做為新聞。正是因?yàn)殡妱?dòng)汽車起火罕見,所以才每一條都值得上全國(guó)頭條,如果這是很常見的事,比如交通事故,那么就不值得頻頻報(bào)道了。而正如上述數(shù)據(jù)顯示的,美國(guó)每年有超過17萬(wàn)起傳統(tǒng)汽車起火事故,平均每天都有幾百起,根本不值得事無(wú)巨細(xì)的報(bào)道。因此,社會(huì)對(duì)新能源汽車的容忍度應(yīng)該進(jìn)一步的提高,媒體的宣傳也應(yīng)該從抓眼球的標(biāo)題黨進(jìn)一步轉(zhuǎn)向客觀公正的輿論引導(dǎo)。
五、進(jìn)一步培養(yǎng)新能源汽車用戶的使用習(xí)慣
有句銷售的金句:客戶永遠(yuǎn)是對(duì)的。我們不去探究其深刻內(nèi)涵,但是一點(diǎn)是可以明確的,任何產(chǎn)品沒有客戶,也就沒有了價(jià)值。所以,在討論技術(shù)的同時(shí),客戶的需求,才是未來(lái)技術(shù)的發(fā)展的目標(biāo),也就是技術(shù)上需要解決的問題。盡管如此,部分新能源汽車的起火事件卻是因?yàn)檐囍鞑恢匾曑囕v的維護(hù)維保工作,對(duì)新能源汽車造成濫用而造成的。下面提供一些使用建議:非行駛狀態(tài)下,充電應(yīng)當(dāng)選擇匹配的充點(diǎn)設(shè)備,建議不要私自拉電線充電,特別禁止在樓道附近充電;車輛停放注意防止停放在地勢(shì)低洼易積水地段;防止高溫暴曬對(duì)動(dòng)力電池造成損傷;零下十度以下的溫度環(huán)境盡可能不要進(jìn)行充電操作等。行駛過程中,如果出現(xiàn)電量不足或安全報(bào)警信息,請(qǐng)立即將車輛�?恐谅愤�,下車等待救援;如果出現(xiàn)停車無(wú)法啟動(dòng)現(xiàn)象,及時(shí)聯(lián)系售后人員進(jìn)行維保;行駛過程中如果底盤出現(xiàn)剮蹭,必須去4S店檢查,以免安裝在車輛的地盤部位的動(dòng)力電池收到損傷;和傳統(tǒng)燃油車一樣,禁止車輛涉水過深;同時(shí)盡可能避免車輛急加速和急減速的操作。
當(dāng)前新能源汽車推廣應(yīng)用面臨經(jīng)濟(jì)型和實(shí)用性兩方面的問題。實(shí)用性最顯現(xiàn)的就是用戶面臨充電難的問題,因此,要加快配建充電樁、城市充換電站、城際快充站等設(shè)施,新建住宅停車位建設(shè)或預(yù)留安裝充電設(shè)施。結(jié)合我國(guó)傳統(tǒng)燃油車的發(fā)展歷程,新能源汽車不能再走傳統(tǒng)汽車“大而不強(qiáng)”的“市場(chǎng)換技術(shù)”失敗老路。新能源汽車擁有全新的零部件體系,如電池、電機(jī)、電控、電動(dòng)空調(diào)等功能部件,能與智能化和網(wǎng)聯(lián)化完美結(jié)合。從全球看,電動(dòng)汽車的核心技術(shù)尚待進(jìn)一步突破,關(guān)鍵零部件的壁壘尚未形成,信息系統(tǒng)還在發(fā)展,品牌效應(yīng)還未發(fā)力,商業(yè)模式正呈現(xiàn)多樣化�?梢哉f(shuō),幾乎在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都存在很大的創(chuàng)新空間。把新能源汽車發(fā)展上升到國(guó)家戰(zhàn)略,再加上我們有全球最大的汽車市場(chǎng)做支撐,這就給我國(guó)在新能源汽車行業(yè)建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、培育自主品牌提供了難得的歷史機(jī)遇,為形成具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的新能源汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了條件。新能源汽車和傳統(tǒng)燃油車一樣,競(jìng)爭(zhēng)力的核心是聚集優(yōu)秀人才,擁有強(qiáng)大的研發(fā)能力,掌握關(guān)鍵技術(shù)和建立良好的品牌效應(yīng)。作為中國(guó)汽車企業(yè),不能再走技術(shù)空心化的道路。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,真正能站住腳的將是那些具有創(chuàng)新能力、掌握核心技術(shù)、具有品牌效應(yīng)的企業(yè)。
本文作者為嚴(yán)選EV特邀撰稿人、合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司工程研究院副院長(zhǎng)楊續(xù)來(lái)。
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