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动力电池安全需升级 电动汽车行业安全很重要

  • 2016-08-30 08:53
  • 来源:中国能源报

摘要:动力电池的安全性是最基础、最核心的部分。热失控是危及动力电池安全的重要因素之一,除电池过热外,电和机械因素也会诱发热失控。深圳五洲龙过充失火和特斯拉底部被石子击穿着火都是典型的事故案例。

J.D.Power亚太公司日前的一项调查报告显示,车辆的安全性和质量是中国意向购车者的首要标准,超过66%的高档车意向购车者和超过72%的非高档车意向购车者首先考虑的因素是安全。

动力电池安全需升级 电动汽车行业安全很重要

在8月21日举行的中国电动汽车百人会夏季论坛上,百人会理事长陈清泰一针见血地指出:“目前电动汽车技术和燃油车相比,性价比偏低。如果某些核心技术没有进一步突破,电动汽车会始终受到半途而废的威胁。消费者对电动汽车的信任度还很脆弱,要尽量避免因一两次重大安全事故而伤害整个产业。所以,必须把安全放在首位。”

今年1-8月,北京、深圳、上海、珠海、南京等地先后发生14起纯电动和混合动力客车燃烧事故,其中主要原因之一是电池组技术故障,特别是夏季高温导致电池热失控等问题。究其根本,供不应求的市场致使20%-30%的电池存在质量问题。

中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高把电动汽车安全技术分为三块:动力电池安全、整车安全和充电基础设施安全。

其中动力电池的安全性是最基础、最核心的部分。热失控是危及动力电池安全的重要因素之一,除电池过热外,电和机械因素也会诱发热失控。深圳五洲龙过充失火和特斯拉底部被石子击穿着火都是典型的事故案例。

动力电池安全需升级 电动汽车行业安全很重要

整车安全则要在功能安全上提防碰撞引起的事故和电气线路短路引起着火。此前南京暴雨中因电池长时间浸泡后进水短路和电池管理系统死机导致过充的五洲龙事故均由此产生。

而在充电基础设施安全方面,欧阳明高认为我国充电设备的质量尚待提升,防水、防尘、防腐蚀、漏电、短路保护等方面均存在一系列问题。

固态锂离子电池才能同时满足安全高效?

电池是电动汽车安全的核心,电池能量密度越大,安全性就越差。在如何解决能量密度和安全性的矛盾上,中国工程院院士陈清泉、陈立泉一致认为固态锂离子电池是未来电池发展的方向。陈清泉指出,电池爆炸燃烧是因为“电池发热—隔膜熔断—电池短路—温度升高—燃烧爆炸”产生的链条反应,应从减少电池发热量、提高隔膜耐热温度和降低电解液的可燃性入手,“固体锂离子动力电池的安全对策,就是减少电池发热量,采用高耐热性全陶瓷隔膜,降低电解液的可燃性。”

陈立泉表示,2020年电池能量密度可达300瓦时/公斤,续航里程400公里左右,“如果能量密度进一步提高至500瓦时/公斤以上,现在开始就要考虑固态锂电池。”

针对固态电池的安全性问题,陈立泉指出,固态电池的正、负极材料选择更多样。负极既可以使用石墨,也可以采用金属锂。金属锂的容量是石墨的10倍,所以固态电池的能量密度更高。同时,固态锂电池局部短路时只是聚合物熔化,熔化后成为绝缘体可进行自恢复,即使发生热失控,金属锂的熔化温度高达180度。只要在电芯中预留一定空间,金属锂熔化后仍旧不会着火。

而且固态电池中不含可燃的液体电解质,能够极大改善电池的安全性。陈立泉建议,大力支持固态电池的研究、开发和产业化。“目前国家只有一个用材料基因做固态电池研究的项目,支持力度有限。”

更多安全标准将出台

中国汽车技术研究中心标准所总工程师周荣在会上透露,动力电池管理系统安全要求的前期研究目前正在进行,今年下半年或明年有望颁布。

目前,工信部已经修订完成《新能源汽车生产企业和产品准入规则》,这将大幅提高企业的研发能力和生产条件要求,保证新能源汽车产品的性能和安全。同时,工信部还组织制定了电动汽车远程监控标准,电动客车安全条件也即将发布实施。此外,电池管理系统技术条件、动力电池编码、规格等标准也正在编制、修订之中。

工信部装备司副司长李东表示,工信部将按照国务院部署,充分发挥节能和新能源汽车产业发展的部际联席会议制度,与财政部、科技部积极配合,从市场准入、生产销售、使用三个环节,促进和保证新能源产品安全。

  除备受关注的整车和电池安全外,中国工程院秘书长、院士钟志华提示,电动化与智能化同步的过程中也会出现一些问题。去年,360就破解了比亚迪的汽车云服务和特斯拉的汽车毫米波雷达,“我们需要全方位的安全观。”

动力电池安全需升级 电动汽车行业安全很重要

充电设施信息安全很重要

随着充电设施的普及,无人值守、输出功率大、室内室外应用场景多等特点让充电设施的安全提上了日程。

中国工程院院士黄其励认为,充电设备面临四个危险源:

第一,充电设施本体的安全,包括电容在内的电气元件和功率模块的安全;

第二,充电机和汽车接口、接头的安全,以及锁止机构、控制回路安全;

第三,与电池系统、车载充电机相连的整车电池安全;

第四,信息安全,包括如何防止黑客攻击、解决系统缺陷等。

据中国普天信息产业股份有限公司副总裁曹宏斌介绍,目前国家已对动力电池系统和充电设施制定了相应标准,如2015年12月国标委颁布的充电接口五项标准。充电设备行业标准已开始启动修订,充电设施认可管理办法也在建立和推进中。运营商则要建立充电运营生产管理体系,开展充电运维安全保障,建立充电过程的异常情况监测、安全保护以及应急处置措施。

值得注意的是,曹宏斌特别强调了信息安全的重要性。由于整个充电运营过程是建立在各个信息传输和交换基础之上,“普天采用信息领域中惯用的全程全网的顶层设计概念,提出数据接口框架并建立信息模型。不同运营商、不同设备之间都需要信息接口。充电网络的信息安全,应包括安全等级保护、支付信息安全、数据传输的交换、网络安全和信息平台的建设。”

信息安全之所以重要,是因为它可以解决访问控制、身份认证、保密性、完整性、可追溯性问题。

首先,通过资源的访问权限保证系统和数据的安全,拦截恶意访问。

其次,是通过确定操作身份保护信息。

第三,通过采用加密技术,使信息在网络传输过程当中不被窃取。

第四,保证信息不被中途篡改,剔除重复发送导致的虚假信息。

第五,通过可追溯性,使得任何一方都无法否认已经发生的数据。

“这是信息安全中五个比较重要的部分,只有这样才能有利于建立优质高效安全稳定的充电基础设施网络。”曹宏斌说。


【论坛】 中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛

2016年9月23-24日,中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛将在张家港市沙洲湖酒店隆重召开。本次论坛由电动汽车资源网携同江苏天鹏电源有限公司共同举办,江苏华东锂电技术研究院协办。论坛将邀请动力电池知名专家、整车企业/动力电池企业/BMS企业/电池充放电设备企业/测试机构/整车控制器企业/运营(用户)企业/零部件企业的技术负责人等共计400余人,深入探讨动力电池相关技术问题。在动力电池目录与新能源车目录捆绑的大背景下,一场接地气的动力电池产业技术流豪门盛宴,诚邀您报名参加(点击进入报名通道>>)!咨询电话:0755-25924549 0755-82426525

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