纯电动汽车安全技术问题的探讨

纯电动汽车安全技术问题的探讨

李文铿

深圳市东检机动车检测有限公司 广东省深圳市 518114

摘要：随着新能源汽车数量的增加，安全问题变得越来越突出。特别是电动汽车一直在运行的安全事故或由道路安全事故引起的事故也逐渐增多。通过对一些案例的分析，可以得出以下结论:我国现行的汽车安全定期检查制度没有对正在使用的电动汽车制定具体的检查项目、标准和检查方法，导致一些正在使用的电动汽车的安全运行项目失控。

关键词：电动汽车；电池系统；定期安全检验

近年来，随着我国新能源战略的大力实施，新能源汽车已成为汽车产业发展的主要方向。据中国汽车工业协会数据显示，2018年，全球主要国家新能源汽车销量超过200万辆，中国销量达125.6万辆。截至2018年底，全球新能源汽车累计销量突破550万辆，中国占比超过53%。随着新能源汽车的快速发展，电动车辆在道路上的安全行驶逐渐成为社会关注的焦点。我国新能源汽车的发展道路主要是纯电动汽车。近年来，国内外发生了多起电动汽车安全事故。电动汽车自燃爆炸现象并非个案，包括世界上最受欢迎的电动汽车品牌。综上所述，电动汽车安全事故主要由行车过程安全故障、静态过程安全故障和充电过程安全故障引起。

1.目前我国电动汽车标准体系状态，以及对新能源汽车发展的意义

我国电动汽车正处于研发、试点示范向大规模推广的关键过渡期，整个过程发展得很快，国家层面也不断地完善相关政策和管理体系，以加快电动汽车的推广应用，这些都需要技术标准作为支撑。工业和信息化部会同国家标准化管理委员会、科学技术部、国家能源局等部委，研究制定了一系列电动汽车标准体系规划文件，如《电动汽车综合标准化技术体系》、《电动汽车充电技术及设施标准体系建设工作方案》、《战略性新兴产业标准化发展规划》等，完善了标准体系建设的顶层设计。在顶层设计的指导下，着手按步骤、分重点加快标准制定工作，目前我国已正式发布75项电动汽车标准，涵盖电动汽车基础通用、整车、电池电机电控等关键总成、基础设施、充电接口和通讯协议等各个领域，明确了电动汽车的分类和定义、动力性经济性安全性的测试方法和技术要求，规定了电池电机等关键零部件的技术条件，规范了充电基础设施建设，统一了车与设施之间的充电接口和通讯协议。所以，目前我国电动汽车标准体系已初步建立，对规范我国电动汽车产业发展具有重要意义。

2.电动汽车碰撞试验程序及方法

电动汽车碰撞试验不同于普通的汽车碰撞试验，在电动汽车碰撞试验中涉及各种类型的动力电池，以及动力电池在车辆中的布置位置，将直接影响动力电池在进行汽车碰撞试验过程中的危险性。如果电池箱受到撞击破坏，动力电池就有可能产生爆炸、起火，所以在电动汽车碰撞试验中制定详细的试验程序和方法是十分必要的。电动汽车碰撞试验要使电动汽车结构特点和特性与汽车正面碰撞试验程序相结合，构成一个完整的试验程序。

电动车的碰撞安全特殊要求如表1所示。

表1电动车碰撞安全特殊要求汇总表

从表中可以看出，合理布置动力电池的位置以及采用安全稳固的固定方式，是非常必要的。大量的实际试验结果表明：动力电池箱尽可能布置在车辆碰撞的非变形吸能区域内，避免动力电池在碰撞中发生挤压变形；动力电池箱的固定方式尽量采用与车身纵梁等稳固件连接；单体电池采用独立稳定的整体框架式结构进行固定；高压配线位置的线路布置尽量与车身非变形结构相连，同时加强高压线的绝缘保护。

区别于传统汽车，电动汽车安全性能的检测方法目前主要集中于电车包试验前后绝缘电阻的测量。与普通碰撞试验不同，电动车碰撞试验需配备电压测量器（内阻在10MΩ以上）、绝缘电阻计、标准电阻用于测量绝缘电阻。

关于短路预防和过流隔离装置的要求，欧洲最新法规ECER94、R95中提出，如果电池过流隔离装置在电动汽车碰撞试验后成功启动，则认为满足碰撞安全要求。但是，明确提出过流隔离装置必须在电池控制电路中通过发光二极管等元器件来启动。鉴于其在实际电动汽车碰撞事故中的重要作用，如在一定冲击条件下，车身电流过大而泄漏，对于乘员预防电动汽车车身造成的损坏具有极其重要的现实意义。因此，电动汽车制造商在开发和设计电动汽车时，应考虑在高压电源回路中采用过电流断开装置作为安全保护措施。

3.电池系统与电动汽车运行安全有关的关键因素分析

电动汽车的电驱动动力系统主要包括电力驱动控制系统、车载电源系统、辅助系统三个部分。从电动汽车的构造可以看出，电池系统是电动汽车的“心脏”，电池系统的优劣直接关系到汽车的续航里程、使用安全性、车辆使用寿命等方面。从影响整车运行安全的角度分析，电池系统与之相关的主要因素包括：电池组的布局、电池自身的本质安全、电池管理系统可靠性等。

3.1电池组的布局

对于电动汽车来说，用来提供动力的电动机质量和体积都远远小于内燃机车中的发动机，动力电池组才是电动汽车上最重的部件，因为目前使用的电池能量密度和功率密度较低，需要较多的电池才能满足电动车的行驶里程。大质量部件会影响整车质心位置，且在碰撞过程中具有较大的惯性力，因此像动力电池这样的大质量部件的布置方式会很大程度上影响汽车的碰撞安全性。电池在电动汽车中常见的布置方式包括Ｔ型布置，底板平铺布置以及后备箱布置。在碰撞过程中，汽车的运动是并非只是沿ｘ轴平移挤压前端吸能区，而是会有绕ｘ轴的翻转、绕ｙ轴的俯仰和绕ｚ轴的横摆运动。

3.2电池自身的本质安全

目前，我国绝大多数电动汽车是以锂电池为主要材料的电池。锂电池与铅酸电池、镍镉电池相比，不含有害元素，减少污染，具有比能高、循环寿命长等优点。但是，由于电池的工作原理，长期使用后，由于阳极材料的溶解、有机电解质的分解、过充和自放电，会导致电池容量下降，从而降低使用寿命。此外，电池在高温、过充、针刺穿透等情况下，会有强氧化有机电解质等现象，造成大量的热量如果不及时释放，会导致电池热损失，导致电池燃烧。正极与负极之间相互作用的热稳定性和有机电解质的撕裂也是制约电池安全性的主要因素。加上目前很多电池系统防护设计欠缺，抗挤压能力较差，一旦受到挤压会发生变形、外壳破裂、内部支架损坏、接插件松动、高低压线束磨损等，容易造成安全隐患。 3.3电池管理系统可靠性

电动汽车的电池管理系统是车载电源系统的重要模块，近年来，多次发生的电动客车充电时起火的事故，其主要原因就是电池管理系统主控模块失效，没有传递停止充电信息，系统没有中断充电功能，电池热失控所导致。电池管理系统对电池组的充电和放电电流、电压、再生制动反馈的电流、电池的自放电率、电池组温度等进行控制。

结论

在用电动汽车应区别化进行检验，现行标准可进行修改、完善，除适用的传统机动车检验项目外，还应增加专项检验。可考虑增加电动汽车的充电安全功能、防水、绝缘电阻等检查，和蓄电池系统外形破损、线束及插件、过充放电保护、电机控制器保护、驱动电机环境适应性、电气线束等关键部位检查，以及安全监控系统等方面的同时，现有机动车安全技术检验机构的检测设备及人员技能已不能完全满足开展新能源汽车安检的技术要求，急需成立专门的新能源汽车安检机构或由现有的具备检验能力的新能源汽车技术机构来执行新能源汽车的专项安检项目，将在在用新能源汽车的安全检验落到实处，保证新能源汽车上路行驶的安全。

参考文献

王凯；李向荣；白鹏.电动汽车在碰撞试验中的电气安全[J].汽车安全与节能学报.2012

杨杰；夏晴；史瑞祥；凌泽.电动汽车动力电池公告检测中存在的问题及建议[J].2011

张萱；朱金大.电动汽车和电网的互通兼容标准化现状和发展[J].2015