百人会：电动汽车安全管理 政府责无旁贷

　　2016年8月21日，2016电动汽车百人会夏季论坛在郑州召开，此次论坛的主题“安全保障，创新引领”，全国政协常委、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高在高层论坛上发表演讲，讲话实录如下：

　　我的题目是“电动汽车安全技术创新与发展”，有三个方面：

　　首先讲一下电动汽车安全的技术。电动汽车安全技术我们分三块，动力电池的安全、电动汽车整车安全、充电基础设施的安全。首先是动力电池的安全性，是最基础、最核心的，包含了电安全、热安全、结构安全等等。

　　我要先从科学的角度说一下。这是电动汽车动力电池的基本特性，中间可以看出我们锂电池安全的范围，一个是电压、一个是温度，对电池安全来讲，这么一个很小的窗口里才能安全工作，如果温度高了会发生一系列的反应，就不正常了。我们具体来定义一下这些温度，这是做一个严格科学的实验，锂离子电池的热失控、温度变化、温度和电压变化的过程。有三个温度，T1叫热失控自生热起始温度，这个温度一般在90度，接近100度。第二个，热失控的触发温度，就是说热失控要开始了。第三个，热失控的最高温度，代表了释放能量。

　　ppt给出了一系列的各种类型的动力电池，比方说三元的NCA、NCM、锰酸锂的，钴酸锂、磷酸铁锂，还有钛酸锂的，从中间就看出，电池体系的热稳定性各种类型还是不一样的。这个区域(ppt)是磷酸铁锂电池的区域，总体来看，热失控最高温度比较低一点，这是钛酸锂的。

　　太过于学术化一点，我稍稍用简化一点的方式给大家描述一下这个过程。热失控，我们先从热的角度，过热之后首先开始自身热的起始温度之后，我们的SEI膜就会分解、负极电解液也会反应，隔膜机制熔化，再到正极分解、电解质分解，最后就涂层崩溃，大规模的内短路电解液燃烧，就形成了热失控。发热量可以使电池的温度升高400—1000度。

　　另外一个问题，一个单体热失控之后会在电池模组中发生扩展，像放鞭炮一样，一个单体发生热失控能量还是有限的，如果在整个模组系统中间扩展，这个能量就非常大了。我们说其实不在能量的大小，巧克力的比能量比电池的比能量高多了，但是并不是一个危险的东西，关键是没有瞬时释放，这是一个瞬时释放的问题。

　　诱因，刚才说的是过热引起的，还有电的和机械的，电触发，主要是过充、过放等等，尤其是过充，过充引起的热失控是危害比较大的，这是它过充的一个过程和机理，最典型的过充事故就是五洲龙的过充失火。还有机械滥用，这是特斯拉底部被石子穿透引起的着火，这是在网上搜到的底盘的切割实验，专门看它怎么样，机械诱因就会最终引起短路。

　　第二部分，整车的，现在我们找电池厂开安全会，电池厂就说很多问题是整车引起的，不是电池的事。的确，很多问题不是电池本身造成的，是外部原因，整车，比方说碰撞会引起，电气安全，还有功能安全，重点是这几方面。比方说碰撞，碰撞是最容易引起，常规汽车主要的安全就是碰撞安全。第二，各种原因的电气线路短路引起着火，比方说左边这个(ppt)是特别典型的，电机控制器、电机电子器件IGBP短路了，高压、拉弧、多处熔断，整个就全烧掉了，这是控制器烧红了。另外一个，比方说前一段时间南京暴雨之后，泡在水里时间长了之后进水之后引起短路。功能安全，深圳五洲龙这就是功能安全导致的，电池管理系统死机，但是充电机不知道，继续充，充过头了，导致了安全事故，一般150%会大规模的内短路，充过头150%，不管是什么电池，包括钛酸锂电池，如果充过头也都会热失控的，虽然我们知道钛酸锂非常安全，但是过充之后过压也会引起安全事故。

　　第三，充电基础设施的安全。尤其要说一下充电设备的安全问题，总体看我们充电设备的质量现状不是特别好，它的防水、防尘、防腐蚀、漏电、短路保护等等，各方面存在一系列问题。我们开了基础设施安全的研讨会，大家提出了很多问题，今天可能还有专家在分论坛会详细介绍，我不在这儿过多讲。比方说，我们荣威550就是非线充电着火，自己来安装这个，比方说外部的“三防”，内部走线的零乱，不按要求接地等等，这都是我们充电设备的问题。比方说全生命周期状态的监测、管理体系的缺失，线路老化之后也引起很多问题。尤其我们在研讨会中有专家提出，地下车库的充电安全要提高一个档次或者数量级才有可能保证，因为那里头重现事故之后就会特别严重。

　　我不要都讲问题，还是要从正面讲讲在电动汽车安全技术方面创新的成果。

　　第一，说一下全球国际的进展。我们要学习几个，一是安全防护方面，比方说日产的电动轿车Leaf，现在接近23万辆，没有出现过重大事故。它有一个安全防护的设计体系，这就说明电动汽车如果做的好是可以非常安全的，而不是说不能做到安全。人家做什么？首先，有很好的防护设计理念，它的防护，首先防控事故发生，其次一旦失效，可以失效不出事，再次，出了事，把事故控制在一个可控的范围，控制在接受的程度跟燃油车一样。是这么三个阶段，从电池设计，到最后可达到的安全目标，是一个全方位的设计理念。

　　二是设计开发方面，遵循了严格的V型开发模式，从电池包、模块、单体、材料，从设计层、验证测试层，是非常详细的，包括底层的电池材料，比方气体分析仪等这些很科学的仪器都在这里面用到了，我们国内的电池厂现在还很少用这些。这是他们要通过的所有的安全测试的项目，其实这些我们都很熟悉，比方冲击、振动、挤压、跌落，模块跌落、单体跌落等等，针刺、极端的短路、火烧、热循环，有温度的高低温循环实验，这个好像我们做的不是很多，气体分析等等，这都是全都做的，这是我们跟日产合作交流的，我觉得还是给大家分享一下，很有意义的。

　　第二，特斯拉的电池系统安全管理还是值得一说。这是我学生对特斯拉电池安全管理专利的解析和重构(ppt)，这都是公开的。特斯拉他们的安全管理申请了超过30项专利，这是一些主要的专利，我们把这些专利全部重构之后看它都用在哪儿，这就是一个完整的过程。由于成本比较高，其实没有在它的车型上全面的推开。

　　另外一个值得一提的，特斯拉的碰撞安全性，从设计的角度，应该说借用了一些非常先进的方法。测试同时获得了欧洲和美国最高评分的五星级车型，发生事故之后，非常严重的事故也都是安全的，总体看电动汽车的碰撞安全性是可以做得比传统车更好，当然因为它有别的安全性，仅从碰撞安全性角度是可以做的更好的。

　　第三，这也是公开的资料，三星的电池系统。重点看一下电芯层面，这是90安时内部并联四个单体电池，一个卷绕式的方型电池，这个电池在单体电芯层面加了三个装置，一个是过充保护、一个是防爆阀、一个是保险丝。我只说其中的过充保护，这个电芯的外壳是正极，有一个过充保护的阀，当内部气体压力增大之后，把外壳的正极跟负极直接相连，短路，形成大电流，外部短路，过电流之后保险丝把这个断开，这个我们是值得学习的。也就是说在电芯层次进行材料、电气、机械系统的系统设计还是很值得学习的，因为我们国内在电芯层次进行机——电——材料一体化设计不多，其实它把单体电池当成了一个小系统，我们可以对比一下，日产电池的模块相当于三星大电池的电芯，就是日产是小模块，三星至少客车上是大电芯。

　　未来趋势来看，现在工信部300瓦时、350瓦时都是这么高的，这是国际趋势，没有办法，大家都在这么做，10年内我们真的要到350瓦时，我相信2025年350瓦时应该没有问题的，2020年300瓦时应该是没有问题的，这个从比能量角度是可以做上去的，成本也会降低，但是我们的安全性挑战会大幅提升的，比能量、安全性是一个翘翘板，所以我们现在都出这么多事，下一步300瓦时、350瓦时我们面临的挑战有多大就可想而知。我所知道的国外很多现在都是在全力攻这个安全技术，我现在牵头中美电动汽车合作，跟美方合作伙伴很重要的就是电池安全性。所以我说新一代高性能电动汽车最重要的核心技术将会是围绕300瓦时以上高比能量锂离子电池的安全技术体系，这是最核心的下一代电动车技术。

　　说说国内的，总体看我还是从正面来肯定我们所取得的成绩，待会儿再说问题。正面取得成绩，从材料体系，三元正极、石墨负极单体电池的安全性应该说有大幅的提高，比方说在阻燃隔膜、阻燃电解性、阻燃安全性也都有创新，取得了进展。从单体电池产品的检测结果来看，跟国外也没有特别大的差别。总之，从统计结果来看，我们和国外的相差幅度不是特别大。

　　我们行业的标杆企业宁德时代新能源，总体电池的安全性保持还是不错的，这是实验的东西，严格按照了国内国际标准，因为我们的电池企业也跟国外配套，也跟最著名的比如宝马这些厂商配套，所以我们其实国际的标准都是满足的。

　　在此基础上我要说一下动力电池还有一些前沿创新。我也举一个例子，这是我们跟德国宝马和宁德时代新能源一块做的。刚刚说三星的有熔断器、过充保护器、防爆阀，模组的我们现在电池管理系统等等，还有一个问题，自引发内短路，这是一个问题，我们的制造杂质、经常小规模的过充过放，长期积累以后会自己引发内短路，这种内短路我们现在联合开展起来第一个是实验的重复性就不好做，因为不好重复实验，我们首先做了一些重复实验的方法，把规律摸出来了，这个短路会形成三个阶段，内短路的第一阶段、第二阶段、最后一阶段。第一阶段只有电压的下降、温度基本上变化不大，第二阶段，电压下降同时温度有大幅度下降，所以我们基于这个就搞电压和温度的联合检测。

　　如图(ppt)，这是替代实验，这是算法，这是短路的测试实验，这是结果，现在已经在CATL管理系统中间开始应用，有了这个方法我们就可以对内短路的发生过程、内短路的阻值都能精确的辨析出来，提前预警热失控事故。

　　整车安全，首先是轿车安全，比方电池的防水，跟整车关联度很高，因为静态的防水，放在车上不一定防水，现在都知道IP67，其实一些厂家都做IP68了，这样的浸泡水是有可能发生重大事故的，就算是泡在底下都有可能发生重大事故，我们如果做得好是完全没有问题的，所以要经过一系列的浸泡的实验改进设计，这是我们做完的设计。真实的电动车完全可以在比燃油车在水里面更加安全，这好像是我们比亚迪的电动车，这是网上前一阵子下大雨的时候特别点赞的东西，做得好我们的防水比燃油车还好，做得好我们的碰撞安全也可以比燃油车更好，关键是我们的技术到不到位，所以我们来谈安全问题应该这么看。

　　第二，轿车碰撞安全，我们做得好的企业也是不错的。举个例子，长安的，为了达到这个标准要做一系列的研究工作，这是我们国内做电动汽车碰撞安全做的比较早的，这是产、学、研联合研究的。甚至为了将来的发展，我们再深入的研究到底下单体电池怎么挤压和撕裂的。而且电池包不是越厚越好，如何又轻量化、又防撞，在优化设计方面也还有很多工作可做。

　　第三，整车电池系统总体的安全保护。我觉得我们通过上次的整车交流会，发现上汽提供了很好的资料和他们完整的安全保护的方案，大家都觉得还是非常不错的，体现我们整车电气安全系统的开发流程还是比较严格的，尤其是轿车企业是比较好的，分层、分级做的是非常好的，比如说高压安全管理系统。就是说只要按照严格的流程来进行开发，我们电动汽车电池安全问题是可以解决的。

　　另外我提一句客车，待会儿宇通的汤总还要讲的，我不多说了，他们有成套的方法来保证安全性。

　　最后，说一下电动汽车安全体系的问题和发展建议。前面领导都说了，多少起多少起，这是从2月份到7月份统计的10起以上，7月份多起来了。现在存在的问题，我们在报告里面有详细的介绍，我在这儿时间关系也不说的太多了。总体来看，我们安全性准入门槛要提高，所以现在在指定各种标准，要进一步提高标准。当然还有一个问题，现在我们充电基础设施新旧标准转换期也是容易出现问题的，因为充电桩跟车的接口是老的，现在要搞新的，新的总体来看是更加安全的，老的怎么适应新的，另外我们全生命周期检测还是缺乏的，当然电动汽车智能网联化以后带来新的挑战。

　　我们的发展建议，我也不详细介绍了，因为我们在报告里都有，永伟会比我说的更清楚一下。

　　第一个，完善安全标准，制定更加严格的安全标准。最近客车安全标准、电池系统的安全标准，尤其是电池系统热失控扩展的安全标准。

　　第二个，监控体系，现在当然都有监控系统，马凯副总理上次也说了，监控主要还是要靠厂家监管，不是靠城市最后的那一级，最后那一级你也不会给太多数据，数据最多的还是我们厂家自己，我们最有能力监控好。

　　第三个，强化充电基础设施安全管理，严控地下车库、高危场所充电设施建设与安全监管。

　　第四个，改革检测体制，我们建议建立新能源汽车年检制度，传统车要年检，新能源车是需要年检的，比方我们防水、防尘性能，新车是好的，老的就不一定了，我们的绝缘性能、漏电保护等等是需要检验的，还有我们电池的寿命也是需要一年定期去测一下的，这都是很重要的。

　　第五个，建议改革行业的监管体系，现在我们是准入，有几千个车型，客车是很大一个数，很多厂家都进来了，不能说让谁做、不让谁做，我想将来要引入事后监管的体制，谁要出了事要负责，要召回、吊销执照、取消资质，甚至取消你不能再进入这个行业，这是我们建议的要加强，否则这件事情没法弄。

　　结语三句话：

　　第一，保障安全是新能源汽车产业发展的首要目标和“命根子”，为什么是“命根子”？我觉得中国电动汽车发展趋势已经不可逆转，唯一潜在对产业产生重大影响的是安全？我觉得怎么强调都不为过，所以我们要警钟长鸣，高度重视，大家都是这行的从业人员，都不希望这个产业下滑，但是为了做到这一点，必须要警钟长鸣，高度重视。

　　第二，安全技术是电动汽车性能大幅提升的瓶颈技术。想性能大幅提升，大家都希望300公里、400公里，客车也是要提，高比能量电池是必然的趋势，往上提的瓶颈技术就是安全。也很快成为电动汽车领域国际技术竞争的焦点。所以随着动力电池比能量不断提高，电动汽车安全技术的门槛越来越高，本土企业要有危机感。

　　第三，安全问题解决需要建立严格科学的监管体系。安全管理，政府责无旁贷。

　　我就说这么多。谢谢各位！