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当日凌晨,一辆比亚迪E6电动出租车被一辆GTR跑车高速追尾后,起火燃烧,导致车上一男两女当场死亡。
这为中国发展电动汽车的雄心蒙上了一层阴影。事故发生的一个半月前,4月18日,中国刚刚通过了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》,到2020年,新能源汽车累计销售量计划达到500万辆,纯电动车为主要战略取向。截至目前,中国已销售出超过2万辆电动车,已建成170余座充换电站,7000余座充电桩。截至2011年11月,国家共颁布27批节能与新能源汽车推广目录,其中收录了61家公司、338个车型,包括比亚迪、奇瑞、众泰、江淮、江铃等。
按此计划,中国有望在未来八年内成为全球最有潜力的电动汽车市场。但根据麦肯锡的报告,中国电动汽车整体成熟度却由两年前的全球第三位降至目前的全球第五位。E6被撞后起火燃烧已不是电动车行业的首例事故,2011年4月,杭州众泰电动出租车在行驶中突然发生自燃;2011年7月,上海雷博新能源生产的公交车的电池系统自燃;2010年1月,雷博新能源与安徽安凯汽车联合开发生产的两辆纯电动客车在乌鲁木齐发生了自燃事故。自燃事故的电动车使用的均是锂电池。
这起事故,也把比亚迪再次送上了风口浪尖。不过,5月29日,比亚迪公告称,旗下E6电动车,经过国家认可的检测部门按照国家标准全面检测合格,碰撞测试符合国家法规;而E6电动车搭载电池也经过国家部门做过挤压测试,符合国家标准。当天比亚迪股份应声反弹了?5.4%。
本刊记者采访的数位专家表示,GTR跑车以180Km/h速度碰撞到E6是一次极端事件,该速度远高于测试时50Km/h的碰撞速度。正如比亚迪解释的那样,在这种极端的撞击情况下,即使燃油车也可能会发生起火燃烧。E6在深圳两年的规模运营期间,曾发生过18起追尾事故,均未发生人员伤亡和车辆燃烧。
“锂电池材料本身没有完全杜绝着火的可能性。”清华大学汽车工程系教授裴普成告诉《环球企业家》。据接近比亚迪的人士透露,“5.26”交通事故中碰撞点正好在E6的充电接口上,E6内部电池组容量为35Kwh,如此大的能量全部释放能使铜块达到1000度的温度,“什么都能点着”。
“比亚迪电池生产过程中对安全性的要求,在国内是最高的。”斯特兰总经理段镇忠告诉《环球企业家》。斯特兰是全球磷酸铁锂电池正极材料的主要生产厂商之一,在斯特兰供货的国内所有锂电池生产商中,只有比亚迪对正极材料中的磁性物质(杂质)的含量提出要求,要求磁性物质的含量在十万分之一以下。
磁性物质是安全隐患的一个诱因,有引发内短路、自放电的可能。“行业里没有任何一个企业在安全管控上做到比亚迪那样的深入程度。”国家863“节能与新能源汽车”重大项目监理咨询专家组组长王秉刚说。
或许关键问题在于,鼓噪电动汽车雄心的中国,在产业各环节上的标准到底缺失了什么?
过失者不仅是比亚迪
“5.26”交通事故或能成为中国电动车产业发展的一个节点,推动监管层对电动车安全标准体系建立的进程。“前段时间出了点事故,大家议论也比较多,我们要进一步加强对新能源汽车安全标准的研究和制定,特别是动力电池。”全国政协经济委副主任李毅中在参加6月16日的第二届全球节能与新能源汽车峰会间隙接受《环球企业家》采访时说。
质疑者说,中国电动汽车企业就像是瘸腿的路人,一旦拐杖跟不上腿的步伐,难免会摔跤。
长安汽车工程研究总院副院长、国家“电动车碰撞安全标准”起草人之一赵会告诉《环球企业家》,重达500公斤的动力电池代替300公斤的发动机后,使得整个车身重量增加200公斤,且电池跟发动机的重心高度不一样。因此在进行安全碰撞设计时,应该考虑电动车的特?性。
北汽福田新能源技术中心副主任鲁连军介绍,跟传统燃油汽车相比,电动车的安全隐患主要在两个方面,高能量的动力电池以及高压系统。
基于锂电池的高能量密度,几乎国内所有电动车生产商都选择锂电池作为动力电池。锂电池的电解液是可燃的有机物,虽然是300度的高燃点,但在极端情况下电池壳破裂,电解液流出后会有燃烧的风险。
段镇忠介绍,电池生产商必须满足国家强制的动力电池安全标准后,才能将电池出售给整车厂。王秉刚介绍,最初能够进行动力电池测试的机构是承担863课题的两个研究所,中国北方车辆研究所(俗称“201所”)和中国电子科技集团公司第十八研究所(俗称“天津十八所”),后来工信部也认可了这两家研究所的检测资质。比亚迪E6的电池在中国北方车辆研究所国家863电动车重大专项动力电池测试中心进行的检测。
这两家检测机构的检测对象只有单体电池和由5串或10串电池串联的电池模块,整套电池系统的检测无法进行。检测项目包括针刺、过充、过放、挤压、跌落、高温、短路等。电池生产商必须带着测试报告才能出售电?池。
比亚迪在公开说明中“经过国家权威部门做过挤压测试、电池模块50%变形后,并没有发生起火燃烧,符合国家标准。”所指的就是在北方车辆研究所做的电池模块测试。然而比亚迪的电池组是由96串电池串联而成,这套庞大的电池系统却没有经过检测。
这并非比亚迪一家企业的问题,整个电动车电池组的检测在中国完全缺失。鲁连军认为,标准缺失有技术上的难点,电动车产业发展前,从来没有过如此大的电池系统,没有任何实践经验和参考模板。“怎么来做,是撞吗?怎么撞?”鲁连军说。
段镇忠介绍,电动车生产企业一般会对电池系统在台架上进行模拟测试,测试的是应用状况,不会进行极端情况的试验。
王秉刚告诉《环球企业家》,电池系统的安全测试需要制定合理的评价指标,电动车标准化委员会正在牵头起草标准。
除高能量的动力电池外,高压系统也是在考量电动车安全性时不可忽略一个重要环节。从电机到电池由电缆连接,以比亚迪E6来看,有300V直流电压的高压系统。段镇忠介绍,电池系统串联是物理串联,通过铜板把电池正、负极连接起来。这种物理串联,使得发生事故的时,很难及时把整个电路断开。
鲁连军介绍,福田在电动车生产过程中,会考虑高压系统在高低温、热冲击、浸水环境下的安全性。如将整车浸水30至40公分的涉水试验;55度到零下20度的高低温试验;直流和交流电的绝缘检测。而这些检测,均不是国家强制要求。对于高压系统的安全性,没有细致的标准出台。仅在GB/T 18384.3-2001 针对人员触电防护标准中提出绝缘要求。
一央企旗下新能源汽车子公司工程师直接指出,很多电动车安全标准制定得过于宽泛。这一特点尤其体现在电动车碰撞标准上。
GB/T 18384.1-2001标准中对于车载储能装置碰撞的特殊要求有“成员保护、第三方保护和短路保护”。然而电动车碰撞测试远远不应如此简单,整个电动车重量以及车体结构的变化,使得碰撞测试应该完全设计,包括安全气囊的设计。
迟到的四个标准
赵会介绍,实际上现在上路的电动乘用车(商用车不需要进行碰撞测试)的碰撞测试是按照传统燃油汽车的碰撞测试进行,以50Km/h的时速分别进行正碰、侧碰、后碰。
从去年上半年起,天津汽车检测中心开始牵头起草电动车碰撞安全标准,中间讨论了两次。遗憾的是,相关部门还没有来得及亡羊补牢,比亚迪电动车却出了事。
赵会告诉《环球企业家》,讨论初期的结论是电动车必须满足以下四项标准:一、电动车碰撞后电池组不能接近驾驶舱、必须固定在安装位置。二、电池碰撞后不能爆炸起火。三、电池碰撞后不能有电解液流出。四、电动车碰撞后高压系统不能漏电。赵会预计,电动车碰撞标准会在未来两年内出台。
电池系统、高压系统、碰撞的安全测试是电动车安全监管体系中暴露出来的缺失环节。中国高科技产业化研究会新能源专家委员会副主任谢子聪认为,中国电动车安全标准体系已经初步建立了起来。
武汉电动车运营公司董事长傅俊介绍,电动车上路前必须满足两个条件,一是新能源汽车制造商身份的确认,需要满足工信部2009年出台的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》;二是要上四部委推荐的《节能与新能源汽车示范推广工程推荐车型目录》。
满足这两个要求需要有一系列的标准细则,东风襄阳旅行车有限公司技术部副部长彭建斌告诉《环球企业家》,“检测细则非常多,公司有两个人专门负责,大概得花费两个月的时间。”
傅俊认为四部委的推荐目录要求并不严苛,现在已经有了300多个车型,很多二、三线品牌的车型都收录了进来。“大框架已经搭起来了,下一步就是进一步细化。”傅俊说。
1、电动车需要带安全帽。
2、根据公安部统一安排,自2020年6月1日起,宣城公安交管部门按照“一盔一带”安全守护行动要求对不按规定佩戴安全头盔、使用安全带的交通违法行为将进行严格查处。
3、交管部门对近年来交通事故进行分析发现,涉及电动自行车的死亡事故中,81.6%的骑乘人员死于颅脑受损,95%以上都未佩戴头盔,而正确佩戴头盔的骑乘人员在交通事故中无一死亡。
(来源:文章屋网 )
古南社区电动自行车消防安全月总结
为切实做好消防安全工作,提高群众电动车消防安全意识,加大检查与整改的力度, 有效控制和减少各类事故的发生,社区坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,利用板报、标语、专栏等,在辖区深入开展宣传发动工作;充分发挥社区义务监督员的作用,对居民进行消防安全、消防知识宣传,提醒居民防止发生火灾;并聘请有关人士组织单位、辖区居民学习安全生产各项法规,讲解消防器材性能,如何使用及相关知识,以提高企业法人及从业人员的安全生产意识,从而使从业人员对消防安全做到入眼、入脑、入心,时刻紧绷消防安全这根弦。
共计检查150个单元872户地下室,其中10个地下室都是上锁的,并且没有发现乱堆物现象。只有29栋4单元地下室楼梯下面发现1处安全隐患,堆积纸壳子,将此事告知物业公司,由物业公司来清理。关爱联络员也通知单元长来处理,通知了居民并告知楼道不能堆物,尤其是易燃物。还有就是发现16栋2单元,有电动车在楼下充电,经关爱联络员问询,是16号家在充电车,入户告知不能没有看就在楼下充电,并充电完成后要立即将充电线收起。
作为第三方检测认证机构,德国莱茵T?V集团(以下简称“T?V莱茵”)早已布局全球电动汽车行业,在帮助车企提高市场竞争力方面不遗余力。在此,本刊专访了T?V莱茵大中华区交通服务部副总裁黄余欣。他梳理了全球电动汽车准入标准,并建议中国汽车企业从电动汽车设计阶段就将安全因素考虑进去,进而实现全产业链的安全。
全球市场驱动力强劲
“当前,全球各国政府对电动汽车行业的拉动意愿很强烈。”正如黄余欣所言,包括欧洲、美国、日本和中国在内,都推出了相应的支持政策。
就中国而言,在推动电动汽车行业发展方面可谓竭尽全力,过去几年投入数十亿美元用以补贴电动汽车。德国宣布,到2030年将禁止出售传统内燃机驱动的汽车,从当年开始注册的新车必须是零排放的车型。2016年5月,德国推出了电动汽车补贴、减免税款等一系列优惠政策。
在政策刺激下,国际知名品牌汽车企业纷纷介入电动汽车市场。前几年,奔驰、大众等汽车大品牌对电动汽车市场的预期还比较保守,现在它们的思路明显有所转变。奔驰计划在2018~2024年间,推出至少6款电动汽车,以迎接电动汽车市场大战。不久前,大众启动“2025战略”,计划至2025年,其电动汽车全球年销量突破100万辆。未来,电动汽车将成为大众品牌的最新标志。
据黄余欣介绍,目前中国虽然是全球最大的电动汽车区域市场,但是出口占比非常小,主要出口巴士等公共交通车辆。这主要有两个原因:一方面,从全球来看,整体电动汽车市场并不大;另一方面,欧洲、美国和日本等极力推动电动汽车发展的国家和地区,对车辆安全、质量可靠性等方面的要求较高。相比而言,国内汽车品牌在此方面还要多加努力。
可喜的是,据中国汽车协会统计,目前国内品牌在中国新能源汽车市场占有量为96%,国外品牌仅占4%,不少车企正加大电动汽车研发力度。不过,我国电动汽车补贴开始退坡,直至2020年取消补贴。这将使国内电动汽车行业遭遇严峻的竞争态势,“血雨腥风”之后,一大批问题车企或被淘汰。
除了市场竞争原因,当前电动汽车市场在技术和研发方面也面临挑战,比如电池续航里程技术、充电桩配套设施建设、智能驾驶新技术等,如何达到相关标准认证甚为关键。
电动汽车标准走向融合
“在电动汽车标准方面,实际上国际标准加国内标准是非常多的。T?V莱茵参与了一些电动汽车相关标准的制定,同时也收集了各个国家和地区的标准。从收集的数量看,电动汽车相关标准超过400项。”黄余欣告诉记者,其中包括国际标准化组织ISO标准、国际电工委员会IEC标准、欧盟EN标准、美国汽车工程师协会标准、日本电动汽车协会标准及中国GB标准等,种类繁多。
这些标准涵盖从整车到充电系统、电池、电机及控制器等方方面面,其倾向有所不同。黄余欣表示,与传统汽车相比,电动汽车电源能量要大很多,电压也更高。这就产生了新的电路安全问题。他认为:“在生产、制造和维修保养环节,传统车企和零部件供应商都需要考虑一些新的安全要素。比如内部的线束防触电措施,以及绝缘层的防机械损伤等。”
针对电动汽车的标准繁多,各国标准又有所区别。这对中国电动汽车出口形成阻力,车企往往要了解不同市场的标准,成本较高。
黄余欣认为,其实,目前在全球范围内,标准体系有一个共同的趋势,那就是相互参照、协调融合。具体到各个国家的标准体系、车辆安全标准等,T?V莱茵作为全球化的第三方检测认证机构,对它们之间的区别研究得颇为深入。
“T?V莱茵在全球范围内设有分支机构,各地分支机构有专业的团队去收集和深入分析当地的认证要求,从而更好地帮助中国企业了解目标市场的法规条例和标准要求,进而推动国内车企‘走出去’,开拓国际市场。”黄余欣说。
在标准的融合过程中,中国作为全球最大的电动汽车市场,在国际标准的制定活动中表现很活跃,在ISO、IEC和UN等标准体系制定中都有所参与。
从车辆设计伊始纳入安全控制
“这么多复杂的国家标准,其实基本上都是市场准入标准。”黄余欣解释说,这是各国政府为了保障产品的安全性,制定的一些安全基础标准,是最低的法律要求。对于生产商来说,它们对自己也有同样的要求,即要保证生产出来的产品安全、可靠。比如欧洲、美国一些车企自己内部有企业标准,这些企业标准的要求一般都会超过国家标准。
毋庸置疑,质量和安全对车辆至关重要。一旦安全出问题,它造成的市场影响是非常大的。对车企来说,挽回声誉受损的成本非常高。这也是为什么车企会将内部标准设置得比国家标准更高。
黄余欣建议国内车厂,从管理层到整个企业都要提高对安全问题的重视程度。“在车辆设计之初,就开始引入安全概念,包括不同国家和地区的法规要求。”黄余欣表示,车辆是一个非常复杂的系统,研发周期也比较长。如果等车辆生产出来之后,再去确认其安全性是否符合要求,那么,一旦发现问题,将很难控制和挽救。由此去改动车辆设计,将是一件非常困难的事。
除了车辆设计之初对安全因素的考虑,在供应商的管理和生产质量控制等各环节、各阶段,都要进行安全控制,用阶段性的测试手段去验证安全目标是否达成。
T?V莱茵解决方案为电动汽车安全背书
黄余欣从2016年1月起开始担任T?V莱茵大中华区交通服务部副总裁。目前,他负责大中华区交通服务的管理与开拓,业务包括所有类型车辆或零部件的检测、认证服务、国际准入服务。
据黄余欣介绍,在国内外电动汽车相关标准的讨论和制定中,T?V莱茵都有不同程度的参与。在此领域,T?V莱茵更加关注电动汽车安全领域。不单只是产品安全,还有人员安全、系统安全等。
2012年,T?V莱茵大中华区电动汽车充电桩和连接器CB实验室成功通过国际电工委员会的CBTL和中国认监委的CNAS资格认证,T?V莱茵也成为大中华区首家有能力为电动汽车全行业链提供服务的第三方认证机构。
说到T?V莱茵在中国市场的竞争优势,黄余欣告诉记者:“我们所有的服务都围绕质量和安全这两个部分。T?V莱茵在汽车行业的品牌知名度很高,这实际上给客户带来了背书效应。同时,T?V莱茵全球化的技术团队能帮助车企快速了解各个市场不同的准入要求。”
2014年7月,中德双方启动了电动车充电项目,同时签署了未来统一充电接口标准的协议。T?V莱茵是唯一被授权对该项目充电桩统一安装标准进行研发与实施的科研检测机构。另外,T?V莱茵还帮助车企制定内部标准,包括电池兼容标准、高压线缆安全标准等。
不久前,T?V莱茵与北汽新能源正式签署战略合作协议,这是中国汽车业界第一个新能源动力总成( Electrical-Powertrain)整体功能安全产品认证及流程认证项目。
关键词:电动汽车;充电安全;解决方案;新能源
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.043
0 引言
最近几年来,我国对生态环境保护越来越重视,出台了一系列关于新能源的政策,电动汽车也因此应运而生,电动汽车由于其具备无污染、利用率高的优势,因此也受到了国家的青睐。相比于传统的汽车,电动汽车是以电能作为原料的,而且对环境没有污染。可以说,电动汽车的出现对我国交通环境污染治理,起到了革命性的变化。不过针对电动汽车的充电安全问题还应多做研究,避免电动汽的后续建设使用存在安全隐患。笔者通过对电动汽车充电安全等级进行分析,总结出影响电动汽车充电安全的影响因素,并进一步提出相应的解决方案。
1 安全等级分析
在对电动汽车的充电安全问题提出相应解决方案之前,应对电动汽车的安全等级进行分析,确定电动汽车安全等级,从而根据充电安全等级,采取相应的措施,来建立防线,从根本上解决充电安全问题隐患。众所周知,安全等级共分三级,根据其引发后果不同,其评定等级也不同,第一级的安全等级是对人的安全所产生的后果。第二级是对电动汽车周围设施的所产生的后果,第三级是对电动汽车充电设备所产生的后果。根据这三点要求,也要建立相应的防线,针对不同的对象来进行防护,从而避免安全隐患的发生。
2 影响电动汽车充电安全的因素
(1)绝缘因素。在电动汽车充电过程中,绝缘因素是产生安全隐患的重要影响因素之一,良好的绝缘性,能对人以及电气设备都能起到良好的保护作用。首先是充电设备中的外壳防护的绝缘性,外壳防护的绝缘性直接影响到充电安全,而且还要对连接器的连接状态也要采取相应的防护措施。其次是考虑电动汽车在充电过程中的电气间隙与爬电距离,确保电压不会过大而击穿绝缘。对绝缘体的介电强度也要进行综合考量,确保介电强度符合要求。再次是绝缘电阻的阻值,由于环境的不同性,绝缘电阻的阻值越大,越能保障充电安全。接触电流大小,直接会对人体产生不同的伤害,所以在设计时一定要采取相应的保护措施来防止接触电流的发生。最后,冲击耐压也是影响充电安全的绝缘因素之一。
(2)环境因素。电动汽车的充电安全也需要将环境因素的影响考虑进去,建立三防机制,通过对防锈蚀、防风、防盗等保护措施,来防止环境因素对一些金属元件及绝缘性进行长期的影响。
(3)保护措施因素。保护措施首先需要进行监测,监测电动汽车的绝缘性及设备故障,保护措施能够防止在发生故障时,对人体造成伤害。在充电过程中,也要对充电设备的保护措施进行考虑,防止缘绝材料的破损或老化后,在充电过程中给人体带来损害。
(4)通信协议对电动汽车快速充电的影响因素。直流电快充与慢充是有所区别的,快充的输出电压通够达到上千伏,如此大的电压如果不能采取有效措施进行保护,会产生非常严重的安全隐患。通信协议对电动汽车快速充电有着重要的影响作用,也是电动汽车充电安全的重要影响因素之一。
3 电动汽车充电安全的相关解决方案
(1)根据安全等级,设立三道安全防线。通过上述提到的安全等级分析,可以看出电动汽车的充电安全问题的解决方案需要从这三个安全等级的防护上入手,根据安全等级分为三级,便需要建立三道安全防线来进行防护。首先是对人的防护,采取措施加强充电桩的安全防护,确保电动汽车自身的安全性等都是属于人的防护上的。其次是对周边设施的防护措施的制定。最后是对充电设施自身的安全防护措施的制定。根据这三道安全防线的优先等级和重要程度来采取相应的安全防护措施。
(2)优化电动汽车的绝缘性能。根据上述提出的绝缘问题中的各个因素进行分别建立防护措施,包括对外壳防护能力的绝缘性能进行提高,对电动汽车及充电设施采取绝缘性能更强的绝缘材料,提高绝缘材料的使用寿命,建立绝缘监测及评估体制,并对通信协议的安全性进行实测,优化电动汽车本身及充电桩和充电设施的绝缘部件的绝缘性能。
(3)采用保护装置。由于电动汽车是进行常期使用的,周围环境因素会对电动汽车的绝缘性进行长时间的侵蚀,对电动汽车的元件也会不断产生锈蚀现象,时间一长,电动汽车便难免会发生故障,而保护装置的作用就是为了预防电动汽车发生故障时,在充电过程中因绝缘材料的破损造成安全隐患,避免人体与电进行直接接触。保护装置的使用也会进一步提升电动汽车的整体安全性。
4 结语
本文通过对电动汽车的安全等级进行分析,对这三个安全等级的保护对象进行综合考虑,确定三道安全防线,并找出影响电动汽车充电安全的相关因素,最大程度降低这些影响因素对电动汽车充电安全的影响,并提出相应的解决方案,通过设立三道安全防线,加强电动汽车的绝缘性能,安装保护装置等优化措施,来更好的避免电动汽车充电过程中产生的安全隐患。
参考文献:
[1]钱立军,赵明宇,张卫国.一种电动汽车充电安全预警模型设计方法[J].电网与清洁能源,2016(12):18-22.