电动汽车安全性差是误解！做好设计、管理和日常维护 再无“自燃”危险
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作者：雷洪钧
来源：新车网
时间：2019-04-19
有关电动汽车安全性的讨论越来越多，调门也越来越高。在人们的印象中，电动汽车安全性比传统汽车差，或者说电动汽车安全技术还没有过关。笔者发现产生此现象的原因有以下四点：
一是电动汽车安全知识普及工作不到位；
二是电动汽车保养与维护体系建设不到位，日常保养与维护没工作没有展开；
三是有些零部件有质量问题；
四是有些电动汽车厂家在品牌宣传中有误导。
下面是笔者对电动汽车与传统汽车安全性的分析比较，供同行参考。
一、起步：电动汽车比内燃机汽车更迅速、安全
电动汽车结构相对简单，对驾驶员驾驶技能要求低，安全性更高。
对于传统汽车来说，自动变速箱汽车比手动变速箱汽车安全性好。电动汽车的发动机是电机，而传统汽车是内燃机。驱动电机机外壳上几乎没有什么零部件，而传统发动机的零部件复杂到数不清。
且两者都遵循同样一个公式：功率=扭矩×转速。
也可以简单理解为扭矩和转速成反比。
汽车负载是动态变化的，因此，无论是驱动电机，还是传统发动机，三个参数都是不停变化的。
下面讨论传统发动机特性曲线（图1）和电动性能曲线（图2）。
图1 统发动机特性曲线图
通过传统发动机特性曲线图可以看出，内燃机起步时，扭矩为0，随着转速提高，扭矩随之增大。一般增压发动机，转速在约2000-3000（r/min）时，会达到峰值扭矩，再加大转速，扭矩则由大变小。
图2 电动机性能曲线
通过电动机性能曲线可以看出，电动机起步时扭矩大，加大转速后，扭矩则由大变小。
以上两个特性曲线的变化说明，低速时，电机扭矩性比较好；起步时，电动机的扭矩特性好，汽车加速度特性更好。实际驾驶体验也能说明这一点。
二、制动：电动汽车比内燃机汽车更为平稳
传统制动（通俗说法叫刹车）原理是刹车片与轮毂之间发生机械摩擦，摩擦越激烈，制动力越大，制动距离越短。但是摩擦机构损耗愈大，制动安全性越低。传统乘用车采用液压制动，商业车普遍采用气制动。有实际驾驶体验的人都知道，商用车制动更为激烈些，制动片更换周期相对也比较短。
在传统汽车基础上，电动汽车制动一般都有制动能量回收系统。制动能量回收，是指在减速或制动过程中，施加电机回馈转矩于驱动轴，对车辆进行制动，这种制动方式称为再生制动(Regenerative Braking)，或回馈制动。通俗地说，由于有制动能量回收系统作用，汽车制动效果好，制动过程相对更平稳。
需要说明的一点是，传统汽车没有制动能量回收系统。
三、上陡坡：电动汽车不会溜车
普通级汽车一般配备手动变速箱，商业车手动变速箱通常有1-5挡。在既有坡路、平路，也有大下弯道的道路上，必须要用对应的汽车挡位。如驾驶员变速箱换挡技术不到位，往往会使汽车有顿挫感。尤其是上大陡坡时，如果驾驶员挡位技能不到位，汽车会溜坡，甚至发生安全事故。装有制动变速箱的传统汽车，换挡效果要好一些。
理论上，电动汽车电机可以安装在轮毂里（目前还在推动之中），不用配备变速箱，可以做到无挡。无论是平路、还是上坡、下坡，电动汽车速度变化过程中，汽车均无顿挫感。
四、车载动力锂离子电池为固体，常态下不易燃物
传统汽车目前使用的是汽油、柴油，是液体，使用的是天然气，是压缩气体的。无论是汽油、柴油，还是天然气，在常态下，都属于易燃物，车载油箱、气瓶有一定安全防护要求，必须达到密封级容积。
乘坐飞机时，汽油、柴油、气瓶是不能携带的，而符合一定规格要求的锂离子电池充电宝却可以。由于技术进步，传统汽车用车载油箱携带汽油、柴油，用车载气瓶携带天然气已经是比较安全的。一般性事故，基本上没有引起油箱、气瓶燃烧或者爆 炸的。
而车载动力电池，目前技术要求IP67级，即防尘（水，而固体物在常态下，通常不易燃。但没有与油箱、气瓶一样高的要求。
总的来说，具有能量性质的产品，基本上都是危险品，但是危险等级不同，车载动力电池危险等级低于燃油（气）。对于汽车工程来说，车载动力电池没有理由做不到比油箱、气瓶更安全。
五、电动汽车“自燃”是有条件的，主要表现为“短路”
目前讨论度比较高的是电动汽车“自燃”话题，报道案例也比较多，给大众造成了电动汽车安全问题严重的印象。动力电池多是锂离子电池，清楚发生安全事故的缘由后，在工程和管理上采取相应措施，可以预防电动电动汽车“自燃”事故。
动力电池安防机理还在研究之中，目前已有“热失控”和“热扩散”的概念（见图3）。
图3 动力电池安全周期
从汽车工程角度来分析，电动汽车“自燃”主要表现为负载短路和电池内部短路两种。
负载短路安防措施主要思路是多级“熔断”跳闸。高校研究成果表明，电动汽车“自燃”，动力电池热失控诱因，主要有3个方面，一是“机”、二是“电”、三是“热”。预防措施是对动力电池热失控3个诱因进行提前干涉，如多级“熔断”跳闸，这也是常用办法。
预防动力电池热失控发生的主要措施有动力电池主动均衡技术和被动均衡技术。
此外，专家也提出了在电池单体并联汇流排上采用“熔断”跳闸，即10单体并联时，用汇流排将他们并联起来，当其一个单体电池性能下降了，汇流排的接触点与其断开，其他9个单体继续保持并联。这也是“均衡”技术的一种。
六、电动汽车动力系统日常保养存在短板
电动汽车的驱动电机没有进气、排气、油路，润滑，相较发动机，其日常保养、维护量较少。驱动电机生命周期比内燃机长得多，目前保养瓶颈主要有以下两点：
一是驱动电机是交流高压，高压器件比较多，绝缘要求保护较高，原来汽车的维护技工，高压电工知识普遍不足，必须加强培训。
二是动力电池包内部的日常保养、维护，要进行仪器仪表诊断，发现单体电池质量下降，如何替换？
如果能把动力电池包内部的日常保养、维护工作常态化，制度化，电动汽车事故发生频率将大大降低。
七、电动汽车锂电池系统维护技术
目前，有些国内厂家提出了电动汽车锂电池系统维护的概念。基本原理是，针对目前电池管理系统动态均衡和被动均衡技术的不足，通过外部能量来均衡动力电池压差的不均衡理论。其优点是：
(a)基本目的与动态均衡和被动均衡技术一致；
(b)动态均衡和被动均衡是动态的，是动力电池原有能量的自我调节，其精度误差较大，而借用外部能量（220V电源的维护设备），动力电池处于非充电或者放电工作状态，维护设备对动力电池能量补差，可消除动力电池组不一致性；
(c)利用外部能量消除动力电池组的不一致性工作，已经是日常维护工作，有标准可循；
总之，动力电池的不一致性，是电动汽车发生“自燃”的内因，如果能定期维护消除该内因，电动汽车的安全性更有保障。
八、研究结论
(a)驾驶层面，电动汽车比传统汽车更安全；
(b)结构层面。电动汽车更简洁、安全；
(c))通过设计、管理和日常维护等措施，可实现电动汽车“自燃”可控。
笔者得出的结论是，电动汽车“自燃”是有条件的。通过工程方法可以有效防止电动汽车安全事故的发生，或者使电动汽车“自燃”发生概率降低，即使发生事故也能通过消防措施，保证用户生命财产安全。
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作者简介：
雷洪钧（博士，硕士生导师），扬子江汽车集团高级工程师，工信部人才库智能网联汽车专家，新材料在线®专栏作家。
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