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平均每天超7例火災(zāi) 電動(dòng)汽車電池碰撞安全問(wèn)題解析

時(shí)間:2022-06-13 08:51來(lái)源:中國(guó)汽車報(bào) 作者:趙玲玲
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       “我們對(duì)新能源汽車完成全年產(chǎn)銷500萬(wàn)輛的目標(biāo)充滿信心。”最新的汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)發(fā)布會(huì)上，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)陳士華說(shuō)。
 
       中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，雖然受疫情等因素影響，今年1-5月，新能源汽車產(chǎn)銷仍然雙雙突破200萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.1倍。
 
       另一方面，根據(jù)國(guó)家應(yīng)急管理部消防救援局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年第一季度，國(guó)內(nèi)接報(bào)的新能源汽車火災(zāi)共計(jì)有640起，同比上升了32%，整體上升幅度較高，而且高于交通工具火災(zāi)8.8%的平均增幅。平均到每天的火災(zāi)數(shù)更是超過(guò)7例，這一數(shù)據(jù)相當(dāng)驚人。
 
       另?yè)?jù)外媒報(bào)道，本田、現(xiàn)代、三菱、保時(shí)捷、大眾、沃爾沃，以及電動(dòng)巴士制造商Proterra 和 Van Hool 8家汽車制造商，已經(jīng)采納了美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)（NTSB）的建議，改進(jìn)了各自的電動(dòng)汽車應(yīng)急指南，并納入應(yīng)對(duì)鋰離子電動(dòng)汽車電池火災(zāi)的車輛專用信息。
 
       此外，包括福特、通用汽車、特斯拉和豐田在內(nèi)的12家公司也正在按照建議中確定的步驟取得進(jìn)展。
 
       隨著新能源汽車銷量的節(jié)節(jié)攀升，涉及電動(dòng)汽車的事故或者火災(zāi)不可避免地呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。除了自燃事故以外，新能源汽車碰撞起火，以及碰撞后的次生災(zāi)害，也不容忽視。
 
01
NTSB呼吁加大鋰電池車禍后失控能量研究
 
       公開(kāi)資料顯示，NTSB是在2021年1月向22家車企發(fā)布建議，要求車企按照國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)急指南，并在其中加入有關(guān)電動(dòng)汽車電池起火的處理方法，以及降低熱失控和電池復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)的具體信息。
 
       在NTSB看來(lái)，汽車制造商的應(yīng)急指南并不完善，另外他們對(duì)于高速碰撞狀況下的鋰離子電池的認(rèn)識(shí)和研究仍存不足。
 
       NTSB建議將電動(dòng)汽車的應(yīng)急指南的可用性納入任何車輛的美國(guó)新車評(píng)估計(jì)劃得分中。
 
       具體來(lái)看，NTSB建議和呼吁主要包括：
 
       1.呼吁進(jìn)行更多的研究以減少鋰離子電池在車禍后的失控能量，以及如何減少專業(yè)人員在車禍或火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)。 
 
       2.每個(gè)特定的電動(dòng)車都應(yīng)該包括關(guān)于如何撲滅關(guān)于車上特定電池的火災(zāi)的基本信息，以及如何減輕高電壓重新點(diǎn)火的風(fēng)險(xiǎn)。 
 
       3.在應(yīng)急響應(yīng)指南中加入如何在將車輛從車禍現(xiàn)場(chǎng)移走的同時(shí)降低與電池中儲(chǔ)存的剩余能量相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，以及如何在事后妥善儲(chǔ)存電動(dòng)車的信息。
 
       新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車獨(dú)立研究者曹廣平指出，美國(guó)這次開(kāi)展的相關(guān)要求，是在高能密高活性電池占主流的情況下作出的建議，雖然電池內(nèi)部幾十度的工作溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)成百上千度的工作溫度，電動(dòng)化零部件引燃周邊可燃物的概率低于發(fā)動(dòng)機(jī)，電車著火概率也低于油車，但是電池火災(zāi)的危險(xiǎn)性以及撲救難度卻是油車的若干倍，火災(zāi)危害程度也就更高。
 
02
電動(dòng)車碰撞后電池風(fēng)險(xiǎn)幾何？
 
       中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)秘書長(zhǎng)張雨對(duì)《中國(guó)汽車報(bào)》記者表示，造成電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)原因可以分成兩種：
 
       一種是由于電池制造不良，電池過(guò)充或者電池老化失效等內(nèi)部原因引發(fā)的電池?zé)崾Э�，進(jìn)而發(fā)展成動(dòng)力電池系統(tǒng)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。此類原因，國(guó)內(nèi)無(wú)論是理論研究和工程實(shí)踐都進(jìn)行了很多工作，取得了不少進(jìn)展。
 
       另一類是由于外部機(jī)械碰撞的作用，引發(fā)電池破碎或者泄露，電池自身電火花或者汽車高壓部分破損引起的電弧點(diǎn)燃了電池泄漏出的可燃性電解質(zhì)或者其他物質(zhì)引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，NTSB 正是針對(duì)此類風(fēng)險(xiǎn)給出的建議。
 
       “針對(duì)鋰離子電池在遭遇高速碰撞后存在的風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)內(nèi)是有共識(shí)的。碰撞后電池受到擠壓變形，可能形成內(nèi)短路、發(fā)熱，甚至起火燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。如果整體電池系統(tǒng)受到擠壓變形，還會(huì)存在大面積外短，產(chǎn)生電弧，也會(huì)導(dǎo)致起火。”國(guó)軒高科電池安全專家厲運(yùn)杰對(duì)記者說(shuō)。
 
       張雨表示，通俗來(lái)講，鋰離子電池在高速碰撞后的損傷分為“外傷”和“內(nèi)傷”。“外傷”是指電池可能會(huì)破碎和泄漏，鋰離子電池的電解液都是可燃性的有機(jī)液體，如果這個(gè)時(shí)候，出現(xiàn)電火花或者電弧，就存在動(dòng)力電池系統(tǒng)整體被點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)。“內(nèi)傷”指電池內(nèi)部可能出現(xiàn)電極破碎，碎片刺穿隔膜等情況。這些內(nèi)傷當(dāng)時(shí)可能沒(méi)有明顯的特征，但是后續(xù)使用中很可能變成電池?zé)崾Э氐恼T因。
 
03
電動(dòng)化趨勢(shì)加快 相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)
 
       曹廣平指出，全球汽車電動(dòng)化趨勢(shì)加快，汽車動(dòng)力系統(tǒng)逐漸向電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)乃至向全部純電動(dòng)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，在動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)核變化的情況下，整車上相關(guān)碰撞以及電池安全、火災(zāi)防護(hù)以及處理等的相關(guān)法規(guī)也開(kāi)始趨嚴(yán)，各國(guó)在這方面的法規(guī)也出現(xiàn)了“部分超前，部分滯后”的現(xiàn)象。
 
       “因此我們看到美國(guó)法規(guī)中有對(duì)鋰離子電池特殊處理以及相關(guān)信息提醒，還有就是剩余能量控制以及不可控情況下移走的一些探索。”他說(shuō)。
 
       “該建議可以說(shuō)是為提升全球的新能源汽車安全開(kāi)了個(gè)好頭，提供了一個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。”江西新能源科技職業(yè)學(xué)院新能源汽車技術(shù)研究院院長(zhǎng)張翔對(duì)記者表示，美國(guó)NTSB機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)交通安全，對(duì)于汽車行業(yè)提出的相關(guān)指南主要目的是降低電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞以后起火爆炸的危險(xiǎn)性，以及讓救援與事故處理更加規(guī)范、更加科學(xué)。
 
       為進(jìn)一步提升加大電動(dòng)車以及動(dòng)力電池安全水平，我國(guó)前年批準(zhǔn)發(fā)布了GB 18384-2020《電動(dòng)汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動(dòng)客車安全要求》和GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》三項(xiàng)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并于去年初開(kāi)始實(shí)施。
 
       其中，《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間。
 
       今年3月，工信部發(fā)布《2022年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》�！兑c(diǎn)》中提出，要啟動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，進(jìn)一步提升動(dòng)力蓄電池?zé)崾Э貓?bào)警和安全防護(hù)水平；加快推進(jìn)電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系列標(biāo)準(zhǔn)研究，修訂燃料電池電動(dòng)汽車碰撞后安全要求標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步強(qiáng)化電動(dòng)汽車安全保障。
 
       “值得指出的是，在現(xiàn)有版本的38031中，碰撞安全性是通過(guò)模擬碰撞試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)碰撞加速度對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的破壞。而在新版本的國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 38031《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》中特別增加了底部機(jī)械防護(hù)的安全要求，此項(xiàng)要求可以采用底部刮底試驗(yàn)（俗稱‘汽車托底’）或者底部撞擊試驗(yàn)進(jìn)行。這兩項(xiàng)試驗(yàn)都是通過(guò)碰撞引發(fā)的動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)形變來(lái)測(cè)試動(dòng)力電池系統(tǒng)抗碰撞的安全性。”張雨說(shuō)。
 
       曹廣平指出，目前電池產(chǎn)品的技術(shù)仍在發(fā)展之中，因此車輛電動(dòng)化方面的法規(guī)要求也必然會(huì)長(zhǎng)期處于“既發(fā)展又不完全完善”的過(guò)程中。
 
04
多元化方案降低碰撞安全風(fēng)險(xiǎn)
 
       針對(duì)減少碰撞引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，張雨介紹，國(guó)內(nèi)外主流的解決方法主要包括幾個(gè)方面：
 
       一是通過(guò)動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)。汽車碰撞通常發(fā)生在前后或者是側(cè)面，發(fā)生在底部或者頂部的可能性不大，所以動(dòng)力電池系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)成扁平狀，減少了被直接撞擊的面積，配合汽車本身的承力結(jié)構(gòu)，降低直接撞擊的風(fēng)險(xiǎn)。
 
       二是通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗擊撞擊。扁平化形狀雖然可以降低被車輛撞擊的風(fēng)險(xiǎn)，但是無(wú)法降低汽車托底帶來(lái)的撞擊風(fēng)險(xiǎn)。為了對(duì)抗托底的風(fēng)險(xiǎn)，動(dòng)力電池系統(tǒng)底部通常是加厚防護(hù)的厚度，還有必要的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)來(lái)承受撞擊，動(dòng)力電池系統(tǒng)頂部有車體和乘員艙的保護(hù)，通常不需要特殊的設(shè)計(jì)。整車廠會(huì)通過(guò)托底試驗(yàn)、底部球擊、底部針刺來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性。
 
       三是從電池發(fā)展的路線圖上看，沒(méi)有液體電解質(zhì)的固態(tài)電池是未來(lái)重要的發(fā)展方向。
 
       四是部分廠家采用了主動(dòng)避撞、主動(dòng)消防干預(yù)等措施降低碰撞帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
 
       厲運(yùn)杰介紹，針對(duì)可能出現(xiàn)的碰撞安全，國(guó)軒高科在電池模組設(shè)計(jì)、整個(gè)電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面做了大量防護(hù)，包括電池箱體采用高強(qiáng)度材料，模組之間采取多層絕緣防護(hù)防止短路，模組采用高強(qiáng)度側(cè)板，電芯之間采取隔熱絕緣防護(hù)等；此外還在產(chǎn)品設(shè)計(jì)端就加強(qiáng)了對(duì)因意外碰撞導(dǎo)致變形和短路風(fēng)險(xiǎn)的防護(hù)；同時(shí)對(duì)電芯在不同形變量下的安全風(fēng)險(xiǎn)與邊界，也進(jìn)行了有效摸索，這些摸索可以為因事故造成的電芯形跡安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供依據(jù)。
 
       “現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池與國(guó)外的在安全設(shè)計(jì)方面基本無(wú)大的區(qū)別，電池作為能量體，安全基本上相當(dāng)，但是不同整車廠的電池系統(tǒng)對(duì)于安全的要求與所做的安全防護(hù)不一樣，因?yàn)殡姵卦O(shè)計(jì)需要兼顧安全與輕量化要求。未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該主要是從軟件及人工智能方面尋求突破，從碰撞安全到預(yù)防碰撞，最大程度保障絕對(duì)安全。”厲運(yùn)杰說(shuō)。
 
       最后，某位不愿具名的動(dòng)力電池技術(shù)專家對(duì)記者介紹了電動(dòng)汽車相關(guān)的消防知識(shí)：
 
       1、哪里風(fēng)險(xiǎn)最高？在封閉空間內(nèi)出現(xiàn)大量煙霧，尤其是鋰離子電池所特有的白煙，特別是沉在地面的白色濃稠流動(dòng)煙霧，它們很可能會(huì)快速起火，非常危險(xiǎn)，必須盡快撤離。
 
       2、什么時(shí)候是安全的，可以抓緊時(shí)間救人？當(dāng)電動(dòng)車輛電池緩慢冒出絲絲白煙濃度還不高的時(shí)候，此時(shí)一來(lái)溫度不高，二來(lái)可燃煙氣濃度很低，均不滿足起火、爆炸條件，要第一時(shí)間破窗救人。
 
       3、當(dāng)車內(nèi)已經(jīng)彌漫煙霧了，應(yīng)該怎么做？如果煙霧不濃，不要猶豫，馬上開(kāi)門或破窗讓煙氣消散，以避免煙氣達(dá)到燃燒爆炸的濃度，絕對(duì)不要對(duì)著里面的人噴粉末。
 
       4、真起火了怎么辦？還是不要噴粉末，粉末只是用于電氣火災(zāi)，也就是僅用于撲滅電氣部件的火災(zāi)，電車的電氣部件在BDU里面，而非電池箱外面，更不是在乘客轎廂里。對(duì)于乘客艙，首先要救人，若無(wú)法開(kāi)門就先破窗，用水噴去降溫，快速把艙內(nèi)煙氣濃度降低（否則一旦爆炸大家都有危險(xiǎn)），救人并防范車輛燃燒傷及周邊。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池 電動(dòng)汽車
作者：趙玲玲 ，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：http://kqcgw.com/wenshuo/sc/2022061339300.html
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