北京的天氣熱得讓人似乎掉到了撒哈拉,在地表溫度高達(dá)68度的情況下北京數(shù)萬輛公交車中的一臺(tái)終于扛不住,自燃了。在內(nèi)燃機(jī)汽車使用和發(fā)展100多年后的今天,汽車的安全問題幾乎上升到汽車各項(xiàng)性能的首位,一臺(tái)汽車從設(shè)計(jì)到制造經(jīng)過了汽車安全碰撞和各種耐久性測試,即便如此在中國仍能見到很多汽車自燃事故,顯然作為人類使用最為頻繁的交通工具,汽車的使用環(huán)境之復(fù)雜,遠(yuǎn)非實(shí)驗(yàn)室就可模擬。電池夠安全么?
“電動(dòng)車的鋰電池整個(gè)制造很難控制。大家都知道索尼的筆記本電腦電池會(huì)爆炸,原因就是制造工廠上天花板上的一?;覊m,要在制造過程中做到控制無塵之類的是很難的?!辈ㄊ款D能源亞洲副總裁林祥傳如是說。相比之下電動(dòng)汽車使用的電池從體積到容量是筆記本的上千倍,從使用理念到方法都完全不同的電動(dòng)車安全。
西瓜電池
謝海明覺得自己很幸運(yùn),在研究磷酸鐵鋰電池的這十年中,因?yàn)椴僮鞯卯?dāng)一直沒有碰到什么安全事故。相比之下,也是做動(dòng)力電池的陳海卻對(duì)鋰電池爆炸的場景記憶猶新,“像是一顆小炸彈”,而那次爆炸的原因是工作人員充放電操作不當(dāng)導(dǎo)致的。
謝海明雖然沒遇到電池爆炸,卻見識(shí)了不少“西瓜電池”。前不久謝在參觀一所高校實(shí)驗(yàn)室時(shí)見到了接近爆炸狀態(tài)的車用鋰電池?!半姵毓牡孟裎鞴纤频?,真是嚇人”,謝海明一進(jìn)實(shí)驗(yàn)室就看到了“西瓜電池”,他躲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)的,并立刻讓實(shí)驗(yàn)人員停下一切操作來把電池迅速處理掉。 “在我進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候,他們竟然還在對(duì)著那個(gè)。西瓜’進(jìn)行充放電操作,缺乏最基本的常識(shí)?!?/p>
這家國內(nèi)著名高校剛剛從德國買回來電池測試儀,很多測試人員在并不熟悉的情況下胡亂操作,把5塊動(dòng)力鋰電池串聯(lián)在了一起,卻沒有電池管理系統(tǒng),導(dǎo)致電池過充, “這些人不懂電池就在瞎胡鬧,電池中的電解液全都揮發(fā)了,電池鼓成氣球都沒炸就已經(jīng)是萬幸了?!?/p>
在各方資本大量進(jìn)入、只要是造電池的就聲稱能做動(dòng)力鋰電的今天,實(shí)驗(yàn)室里的情形只不過是國內(nèi)風(fēng)風(fēng)火火電動(dòng)車熱的一個(gè)縮影,研究電池的人尚且如此,更不要說是整車廠
一家國內(nèi)汽車企業(yè)前不久在試制電動(dòng)車時(shí)發(fā)生了起火事故,當(dāng)謝海明趕到現(xiàn)場時(shí)首先就受到車企技術(shù)人員的責(zé)難:“這還是新電池呢,你們電池質(zhì)量也不行啊!”面對(duì)企業(yè)的發(fā)難,謝海明多少有些無奈。企業(yè)的技術(shù)人員在一塊電池已經(jīng)充完電的情況下,將其放進(jìn)了電池組進(jìn)行充電,由于各節(jié)電池嚴(yán)重不統(tǒng)一,充電導(dǎo)致已經(jīng)充飽的電池爆裂燃燒。
作為汽車企業(yè)的技術(shù)人員,卻多數(shù)對(duì)電池特性不了解。“在設(shè)計(jì)制造電動(dòng)車的過程中,汽車廠家人員需要了解電池本身是什么狀態(tài),現(xiàn)在搞整車的人多是機(jī)械專業(yè),在沒有掌握電池特性的情況下,由于操作不當(dāng)導(dǎo)致的電池起鼓、著火、漏液屢見不鮮?!敝x海明告訴記者。
BMS——電動(dòng)車的絆馬索
回顧起這次事故相關(guān)技術(shù)人員也發(fā)現(xiàn),除了操作有誤之外,保證安全的電源管理系統(tǒng)(BMS)竟也失去了效果,這成為電動(dòng)車的又一大隱患。 “當(dāng)時(shí)除了這塊新電池其他電量都是完全放干凈的。按理說電源管理系統(tǒng)應(yīng)該是可以監(jiān)測出來,但現(xiàn)實(shí)卻是電源管理系統(tǒng)沒有執(zhí)行切斷,BMS不穩(wěn)定,導(dǎo)致監(jiān)測失效或是斷電執(zhí)行失效。”謝海明事后分析道。
BMS也就是通常所說的電源管理系統(tǒng),現(xiàn)今世界上所有的電動(dòng)汽車都在依靠BMS來維持著續(xù)航里程與安全之間的平衡。所有做鋰電池的人都知道,世界上根本就沒有完全相同的兩塊電池,在這種情況下就只有靠BMS,但搞管理系統(tǒng)的人說: “電池做的好我能管好,電池做不好我也管不好?!?00塊電池形成電池組,電池組的壽命往往由最差的那塊電池決定,電池管理系統(tǒng)保證的正是這塊電池的壽命, “但是在運(yùn)行過程中其他電池很可能會(huì)出現(xiàn)惡化。汽車天天在路上顛簸,很可能導(dǎo)致其中某塊電池出現(xiàn)短路,而一塊短路整個(gè)電池就全都廢掉了。”謝海明道出了自己的擔(dān)憂。
“其實(shí)很多人忽略了一點(diǎn),BMS電池管理系統(tǒng)看似成本不高卻是電動(dòng)車的核心組成,也是最考驗(yàn)科技水平的地方。一方面電池一致性很重要,另一方面,一般的電動(dòng)車少則1500節(jié)電池,多則6000節(jié)電池,僅是MINI這樣一款小車就裝了5088節(jié)電池,這么多電池如何管理,確實(shí)需要進(jìn)一步的改進(jìn)?!辈ㄊ款D能源亞太區(qū)副總裁的林祥傳向《汽車觀察》解釋。
只是中國在這方面差錯(cuò)不少,“我們現(xiàn)在做動(dòng)力鋰電一般200安就夠了,不會(huì)做太大,不然能量雖上去了,卻很容易出現(xiàn)安全隱患。中國是對(duì)100塊電池進(jìn)行控制,國外像寶馬、通用,由于德、美的電控系統(tǒng)做的比中國要好,他們是控制10000塊電池,那就需要高度復(fù)雜的管理系統(tǒng),BMS要求很高,但目前沒發(fā)現(xiàn)中國能管理很好的?!敝x海明說。
對(duì)此,東北師范大學(xué)鋰電池研究課題組認(rèn)為,電動(dòng)車使用的電池不能再像現(xiàn)在這樣完全依靠外圍管理系統(tǒng),而是需要在電池本身中安置BMS, “而且不是—道BMS,而是要設(shè)兩道”,這樣無論外部因素如何變化,都不能影響到電池內(nèi)部自己的控制,使單節(jié)電池都能夠自我控制。 “從這一點(diǎn)來看,目前現(xiàn)在國內(nèi)做的都不叫電池,這叫電芯?!?/p>
目前電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)最突出的問題是: “懂電池特性的研究人員卻太少了,現(xiàn)在亟需搞電池的人走進(jìn)電動(dòng)車企業(yè)?!敝x海明說。
撞啥別撞電動(dòng)車
在北京車展上,所有的電動(dòng)車看起來都是那么的漂亮、迷人,線條流暢的讓人不忍閉眼,只是……它們安全么?
在美國紐約,通用汽車和當(dāng)?shù)叵谰终谶M(jìn)行一次聯(lián)合培訓(xùn),這是針對(duì)通用全新電動(dòng)車VOLT進(jìn)入市場前的重要一步,通用力圖使消防人員改變一些舊有觀念,對(duì)于電動(dòng)車碰撞后所應(yīng)注意的安全事項(xiàng)進(jìn)行指導(dǎo)?!霸诂F(xiàn)今的這個(gè)年代,當(dāng)—輛汽車以時(shí)速100公里的速度撞上一面水泥墻時(shí),擔(dān)心的是漏油起火,但對(duì)電動(dòng)車來說擔(dān)心的就不只是起火問題?!蓖ㄓ闷囅嚓P(guān)技術(shù)人員向記者表示。
在麥格納看來,要讓電動(dòng)車走入尋常百姓家,最重要的指標(biāo)莫過于安全,和汽油車大為不同,相比于汽車最多不過20%的電氣化率,電動(dòng)車電氣化率至少在5%以上,顯然民眾應(yīng)該把電動(dòng)車看做是一個(gè)高速移動(dòng)的電器, “電動(dòng)車有很多用電產(chǎn)品,也是很危險(xiǎn)的,電動(dòng)車電壓高達(dá)300V以上,人怎么維修?怎么接觸?”麥格納電動(dòng)車部門主管歐特瑪·帕亞向《汽車觀察》解釋道。
這就涉及到很多汽車不需要考慮的電氣安全。顯然,電動(dòng)車的安全決不是簡單的把電池放進(jìn)去,現(xiàn)在沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),安全的系數(shù)指標(biāo)都各有不同。 “電動(dòng)車的電池不像手機(jī)電池,我們?nèi)粘S檬謾C(jī)天天怕摔掉,保護(hù)得很好,對(duì)于筆記本電腦也是呵護(hù)有加,可電動(dòng)車的電池卻要面對(duì)各種極端的狀況?!敝x海明說。
最典型的就是不可避免的汽車碰撞,在碰撞中電池爆炸的危險(xiǎn)性如何降低?會(huì)不會(huì)有漏電的危險(xiǎn)?在碰撞條件下,一臺(tái)高壓電動(dòng)車是比汽油車更危險(xiǎn)的事情。麥格納中國區(qū)總裁說: “這是我們?cè)陔妱?dòng)車時(shí)考慮最多的—個(gè)方面?!?/p>
除了碰撞電動(dòng)車還要解決電池高電壓、高電流對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾,如何屏蔽這些干擾源也是需要加以考慮。通過豐田事件,制造電動(dòng)車的企業(yè)意識(shí)到電磁干擾可能會(huì)對(duì)制動(dòng)、對(duì)其他系統(tǒng)都有影響, “如果只是簡單的把電動(dòng)車用現(xiàn)成的零部件裝配起來,零部件之間干擾可能會(huì)產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)?!丙湼窦{向《汽車觀察》表示。
以往在雨天涉水汽車工程師最多是考慮發(fā)動(dòng)機(jī)不要進(jìn)水,而電動(dòng)車則要考慮涉水過程中意外導(dǎo)電的可能性,如何保證絕緣需要從電動(dòng)車設(shè)計(jì)開始就考慮到。
歐特瑪·帕亞分析說, “電動(dòng)車的安全需要從零部件開發(fā)到整車系統(tǒng)整合,一步步都有從安全角度的考慮,不是說單從零部件供應(yīng)商角度出發(fā),只從一個(gè)角度看安全問題。這樣電動(dòng)車的安全問題才會(huì)全面、宏觀的展現(xiàn)出來?!?/p>
以上種種不難看出,一臺(tái)電動(dòng)車與使用內(nèi)燃機(jī)汽車的安全設(shè)計(jì)思路完全不同。而目前國內(nèi)更多電動(dòng)車還只是拿著普通汽車的架子換上電池和電機(jī)就叫做電動(dòng)車。
即便是一臺(tái)普通的汽車,國外從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)往往也要5—10年,將要量產(chǎn)的汽車要經(jīng)過至少5萬公里各類嚴(yán)苛極端氣候的道路實(shí)驗(yàn),寶馬迄今已經(jīng)量產(chǎn)了400余輛MINIE進(jìn)行各類道路測試。而中國電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是一“汽車行業(yè)前十名,能做到有一百臺(tái)樣車的大概有丁5家”林祥傳告訴《汽車觀察》記者。
“只是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)這當(dāng)然不是什么問題,而量產(chǎn)的時(shí)候這些就必須作為強(qiáng)制性的規(guī)定,不能有任何的閃失。電動(dòng)車問題太多了。”謝海明說。
好吧,請(qǐng)?jiān)徲浾甙咽虑檎f的這么夸張,電動(dòng)車平常作秀當(dāng)然可以,只是到商業(yè)化階段,對(duì)此清華大學(xué)電動(dòng)車政策制定者陳全世也頗為認(rèn)同“電動(dòng)汽車現(xiàn)在還在中小學(xué),混合動(dòng)力快大學(xué)畢業(yè)了。電動(dòng)汽車首先發(fā)展的是公用車,因?yàn)橛幸粋€(gè)條件,有固定路線行駛,有專門的維修人員,成本高。私人買電動(dòng)汽車一旦出了問題,就必須盡快維修,不然就要想辦法召回。”
“要是想把電動(dòng)車做好的話,就必須達(dá)到電動(dòng)車與內(nèi)燃機(jī)汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)完全一樣,當(dāng)人們用到新能源車的時(shí)候心理不會(huì)有顧慮之感,像對(duì)待現(xiàn)在這種汽油車一樣放心的使用時(shí),普及電動(dòng)車這一最終目標(biāo)才能夠達(dá)成?!睔W特瑪·帕亞如是說。