近日,新能源汽车财政补贴政策不会大幅退坡的消息引发业内狂欢。狂欢背后不仅是车企对于2020年新能源汽车脱离政府补贴后产业走势的担忧,更反映出当下,尽管舆论一直在强调新能源汽车要与传统燃油汽车同台竞争,但在产品安全与质量方面,新能源汽车还存在很大不足。
据中国汽车工业协会统计,2019年新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆,同比分别下降2.3%和4.0%。我国新能源汽车产销首次出现下滑,既是产业进入调整期的信号,也是企业迈入大浪淘沙的警告。
企业如何顺利走过大浪淘沙?唯有发挥产品的品质优势。2020年1月12日,在中国电动汽车百人会论坛(2020)期间,业内专家及企业代表以“提升安全技术 完善政策保障”为主题,为电动汽车安全与质量助力。
起火矛头指向电池
中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春在中国电动汽车百人会论坛(2020)上介绍,2019年7月14日至2019年12月30日,新能源汽车国家监测与管理平台监测和统计到新能源汽车事故共51起。其中,4家车企11起事故的动力电池都来自同一家供应商,占事故车辆总数的21.57%。截至目前,新能源汽车的燃烧事故约为0.9~1.2 万辆/年。乘用车安全事故占比比较高,占比57%。
而此前公安部交通管理科学研究所领域首席研究员、国家工程实验室副主任姜良维介绍,2019年1~9月我国共发生新能源汽车交通事故4898起,死亡人数661人,受伤人数5033人,离安全目标尚远。
对于事故原因,孙逢春认为,电池问题是导致新能源汽车起火的主要原因,“因电池问题导致的新能源汽车起火事故占起火总数的60%左右。”同时,起火事故大多发生在高SOC(State of Charge,剩余电量)状态,SOC为85%以上的事故率占比达到57%,SOC为100%的占比为14%。除了SOC过高,DC(Direct Current,直流电)温度、DC状态、制动系统故障、单体电池欠压等问题也较为突出。
据统计,2018年全球电池的产量超过106GWH,其中60%来自中国。随着消费者对于续航里程及快速充电的强烈诉求,技术产生快速地变革与发展,电池特别是高比能量电池,可能会造成相应的热失控风险。
中国汽车技术研究中心动力电池首席专家王芳也对2011~2019年发生的上百起电动汽车安全事故进行了梳理,“热失控扩散占50%以上,另外两个占比较大是充电和机械破坏。”
安全监管 多方联动
截至目前,尽管关于新能源汽车安全事故的统计没有一个准确的数字,但由于起火、自燃等事故频繁见诸媒体,引发社会的关注与担忧。没有安全,就没有未来。如何保障新能源汽车安全运行?
2019年12月3日,工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)明确提出,开展新能源汽车产品质量提升行动,引导企业加强设计、制造、测试验证等全过程可靠性技术开发应用,充分利用互联网、大数据、区块链等先进技术,健全产品全生命周期质量控制和追溯机制。同时,健全安全保障体系,强化企业对产品安全的主体责任,落实生产者责任延伸制度,加强新能源汽车安全隐患召回管理工作力度。据悉,该规划将于今年上半年出台。
孙逢春指出,新能源汽车国家监测与管理平台对车辆的故障监测分三个级别,相应级别的预警都会推送给企业平台。其中,3级故障是最高级别。“如果监测到3级故障,企业必须向国家平台、工信部及相关部门上报数据。如果发生起火事故,平台会要求企业启动调查程序,之后专家再对事故进行分析。”
2019年3月和10月,市场监管总局先后发布关于进一步加强新能源汽车产品召回管理的通知及补充说明,强调生产者在新能源汽车火灾事故发生后,应主动排查同型号、同批次或使用同样零部件的车辆是否存在火灾安全隐患。如果存在火灾安全隐患,应尽快实施召回。
经梳理,2019年我国共实施召回汽车1991次,涉及7578.01万辆汽车,其中新能源汽车召回9次,涉及3.3万辆汽车,特斯拉、蔚来、北汽新能源等均在召回之列。其中多起是在市场监管总局启动缺陷调查后实施的。因电池问题实施的召回占新能源汽车召回总数量18.7%。
对比来看,新能源汽车的召回次数和数量并不多,但并不意味着新能源汽车产品没有安全隐患。通过运行监控、故障通知、故障处理联动,促使企业由单一问题进行大范围排查,并进一步召回,消除缺陷,是保障新能源汽车安全运行,维护消费者及社会公共安全的重要手段。
基于整车一体化 建立安全设计链
必须指出,新能源汽车的责任主体是车企,从产品生产设计层面,做好安全预防最为关键。
蔚来汽车电动力工程高级副总裁黄晨东提出了电池安全设计的“三纵三横”原理:“三纵”是电芯、模组和系统,“三横”是从预防到监测再到灾害的控制。比如在电芯层面,一定要选不容易热失控的电芯,要做好电芯的评估;在模组方面,模组的设计、工作条件、电芯成组都要适合、能够用在车上;最后的系统要考虑到机械、电气、BMS的设计,把系统控制做好。
大众汽车(中国)投资有限公司亚洲创新中心技术负责人顾功尧认为,碰撞导致的热失控是引发安全事故的一个重要原因,如何既能保证车辆的碰撞安全,还能保证车辆的轻量化,需要有一个模型进行准确预测。电芯的模型能够服务于模组、整包和整车的设计,“如果我们的电芯也能承受一定的变形,那么就会对电池包的结构设计要求有一个适当的降低,对于整车及电池包的轻量化设计都会有所贡献。”
“如何保障动力电动汽车在全生命周期不同场景下的安全性研究,是我们面临的首要问题。”天津力神电池股份有限公司常务执行副总裁王念举指出,影响热安全的因素主要有四点:机、电、热、化。“机”是机械设计,“电”是电子电气的安全设计,“热”是分布不均匀,刚开始一致性还行,随着电池内部的不均匀,差异越来越大,最后与化学都直接相关。
电池的热安全技术主要集中在电芯,燃烧的三要素有氧气、热量和燃烧物,“在这个过程中隔绝空气和氧气,对防止剧烈的热失控有很大的好处。”对于电子电气系统的安全设计,应基于ISO26262的标准,优选电池管理系统,优选ASIL-C/D安全芯片。在硬件层面采用适度的冗余设计,建立故障容错机制;在软件层面采用AUTOSAR软件架构,根据安全需求分解,制定全方位的安全诊断机制,采用多极故障报警处理恢复机制。
“从动力电池系统安全性能的市场化推广应用来讲,建议分别从整车需求侧和动力电池供应侧进行,形成基于整车一体化的,面向设计安全、制造安全、应用安全、维护安全,以及报废安全的完整安全性的设计链。”王念举建议。
车规级检测标准亟待制定完善
近年来,新能源汽车质量安全问题频发,其原因并不能简单归咎于电池等零部件不够安全。
中国质量认证中心产品认证三部处长高级工程师任国勤认为,电动汽车中新增了很多电子元器件,但缺乏车规级产品设计标准,以及检测和认证方法。像熔断器,在民用消费电器领域须进行CCC认证,在车用领域中却没有明确的认证和评价方法,车用领域熔断器的温湿度工作范围、振动要求等远高于民用消费电器领域。
由于车规级设计标准和检测认证方法缺失,领先的车企通过自行研发和测试,建立了企业级的标准,部分实力较弱的车企会忽视这些细节问题,有些直接将民用品用在汽车产品里,这就增加了安全隐患。
“因此需要行业相关部门大力合作,将涉及安全的跨界产品的车规级检测标准、方法尽快制定完善,让零部件企业了解开发车规级的产品应该满足什么样的条件。”任国勤呼吁。
据悉,中国质量认证中心与中国电动汽车百人会策划和启动了“提链计划”,将团结组织行业专家和技术机构,从标准制修订、评价技术研究、产品质量认证等方面入手,助力供应链产品质量提升。