都该由电池“背锅“吗?——科学构建纯电动公交客车安全保障的十项举措

　　2020年6月8日，工信部官网发布了《关于开展新能源汽车安全隐患排查工作的通知》，将对已售新能源汽车进行大面积排查，对6个月及以上未行驶或收到风险提示的车辆进行100%排查;深度调查新能源汽车起火燃烧事故(重点调查电池)，并要求生产企业应在24小时内将事故的基本信息上报。对隐瞒不报或不配合开展事故调查的行为将予以处罚;确实存在产品缺陷的，生产企业应当主动向主管部门备案召回。

　　据调查，近年客户对新能源汽车的投诉率有增大趋势(图1)，近期新能源汽车起火燃烧事故频发，新能源汽车安全问题已引起了国家层面的高度重视，也成为时下新能源汽车行业最为关注的焦点。涉及到新能源客车领域，纯电动公交客车安全是重中之重，也是本文要探讨的重点。

图1(数据来源：车质网)图2(数据来源：前瞻产业研究院、中国客车统计信息网)

　　近年来，纯电动公交因节能减排效果良好、噪声明显低于燃油车发动机、无级变速及驾驶操作更加舒适简单等优势，成为了我国实现“净零”排放路径上的重要组成部分，也成为各地公交公司采购的主要车型(见图2)。然而，目前要实现公交全面电动化，仍面临不少问题，其中安全问题是最大的难点和痛点。

　　一、电池发生热失控是电动公交客车产生安全隐患的“罪魁祸首”

　　事实证明，动力电池发生热失控是引起纯电动客车产生安全事故的源头。通俗点讲，热失控就是保护电池稳定的热管理系统因设计缺陷等原因失灵，导致电池过热发生自燃。引发热失控的因素分内部和外部因素。内部因素主要是：电池生产缺陷导致内短路：电池使用不当，导致内部产生锂枝晶引发正负极短路。外部因素主要是：挤压和针刺等外部因素导致锂离子电池发生短路;电池外部短路造成电池内部热量累积过快;外部温度过高导致SEI膜和正极材料等发生分解。

　　二、动力电池要为电动公交客车的安全隐患“背锅”吗?

　　(一)动力电池产品缺陷是导致电动公交客车安全隐患的主因

　　众所周知，客车上采用的磷酸铁锂电池在单体、模组、系统三个级别上分别采取了符合安全标准的安全措施。如果安全措施不到位，应归结为产品缺陷，电池系统以外高压电器的产品缺陷有“器件绝缘低级变低、线束发热形成短路，得不到有效控制。形成动力电池产品缺陷的具体原因有：

　　1、早期政策不完善，造车新势力”遍地开花，电池质量参差不齐

　　纯电动客车由于技术门槛低，早期不少造车新势力为了拿补贴乘机而入。据了解，2015-2016是新能源汽车补贴的高峰期，初期政策不严谨，补贴政策只专注于满足单位载质量能量消耗量(Ekg)等指标，就给予高额的补贴，而对续航里程，能量密度等却没有严格规定和检查，这让车企看到了“机遇”，很多造车新势力没用心制造产品，仅仅是为了获得补贴而生产，还有很多企业是为了快速占领市场而大量生产纯电动公交客车。据统计，2016年和2017年纯电动客车销量达到高峰(图2)，在大量销往市场的纯电动公交客中，配套的电池除了宁德时代、比亚迪等几家头部企业能够建立完备的研发体系团队，大部分“新势力”车企可能对动力电池等核心部件缺乏深刻理解。参与竞争企业数量较多，市场份额相对分散。由于电池单体、BMS等方面的原因，一些车型的SOC显示不准确、续航不稳定，导致用户无法准确了解真实电量，而在实际使用中，纯电动公交客车因载人数多，电池掉电快，导致电池容易老化,容易发生热失控现象而导致安全事故发生。

　　2、为了竞争取胜，在价格上压制，导致电池质量低劣，纯电动公交客车安全无法保障

　　有些电池制造企业，为了迎合客车主机厂，在竞争中取胜，在成本上控制过于严格，对配套电池价格拼命压低，这必然导致电池质量无法保证，导致纯电动公交整车安全无法保障。

　　(二)公交企业滥用和使用不当引起电池热失控，是导致电动客车安全事故发生的后天因素

　　比如电池在充放电过程中超过或低于规定的截止电压，对电池性能和寿命会带来危害。还有就是在极端恶劣的环境下使用车辆，或者是由于机械故障、人为因素，造成车辆设施、零部件失灵、电池漏电或电线短路诱发电池发生热失控，这些都有可能导致电动公交车辆发生自燃、起火等事故。

　　三、 如何避免或减少纯电动公交车辆安全事故的发生?

　　1、加大对动力电池安全技术的研发，着力解决锂离子电池的安全性问题，研制出更加安全的锂电池，形成安全的高比能量电池。

　　2、加强动力电池产业的行业规范管理，重点将放在事中事后监管方面，从国家层面制定动力电池的安全规范要求，并严格执行。2020年5月13日工业和信息化部组织制定的三项强制性国家标准，其中GB18384-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》就是对今后纯电动公交客车动力电池产业行业执行规范管理的国家标准。

　　3、从电池产品缺陷的源头把控好核心部件的技术质量关。具体措施有：

　　一是在单体电芯材料层面做改进。比如对正负极材料进行包覆处理，电解液添加阻燃剂，或者往固态电池方向发展等。比如国内动力电池老大宁德时代，则在电芯之间放置气凝胶。气凝胶兼具高效的隔热性能和超薄的厚度，可在极其有限空间中进行保温隔热，并且一定的厚度可以对热失控有较好的延缓作用。包括上汽时代也有同样的方案。

　　二是系统级的防护。比如以快充为特点的微宏动力，采用浸泡式冷却方法。他们给系统注入硅油，实现一定的冷却性和均热性，另外硅油本身绝缘，又隔绝氧气，使得电池系统具备很好的安全性。

　　三是常用灌封胶的浸泡式方案。

　　四是采用液冷板方案，能保证电池工作在正常的温度范围内。

　　4、采用电池热失控探测及自动灭火技术方案

　　对纯电动物流车加装电池热失控智能预警及自动灭火装置，对动力电池发生热失控的车辆提前报警并能智能灭火，给司机及乘客逃离留下足够的时间。

　　5、加强“三电”系统管理

　　通过新能源车监控大数据平台的建设和客车厂服务站的建立实现公交公司对新能源车三电系统的管理和监控。电动公交客车的电池、电机、电控---大三电由车辆生产厂家提供全生命周期的维保，由客车厂售后服务采取上门服务或车辆到客车厂售后服务站进行三电维修和保养。

　　6、加强动力电池充电的日常安全管理，避免起火等重大事故发生

　　根据欧阳明高院士介绍，电动车充电时发生事故的比率较大。近年来，充电时发生纯电动汽车事故占比达到了29%，接近三成。而静置、行驶、涉水发生事故的比例分别为14%、14%、10%。动力电池引起电动汽车事故的各种因素及概率占比具体统计(图3)：

图3(数据来源欧阳明高院士演讲及公开资料)

　　可见，充电原因导致电池温度过高，零部件故障等是导致新能源客车发生事故较高的原因，可见电池充电管理应是安全管理重点。因此，公交公司在纯电动公交车辆运营中，须加强电池的充电管理，避免重大起火等安全事故的发生。

　　7、建立新能源公交车性能的测试、打分、抽查与公告机制

　　比如可定期检测各种线路和管路，看看是否存在腐蚀或是松动的情况，加强充电接口的护理，保持充电接口清洁，不能出现有水渍或者异物进入充电器接口。杜绝过度充电、过度放电和充电不足情况。每天至少保持1到2次充满电状态等，并对抽查车辆进行打分、及时公告，并督促处理，把问题消灭在萌芽状态，更有利提高车辆的安全性能。

　　8、严格把住公交系统的运营组织安全关

        杜绝纯电动客车在极端恶劣的天气条件下的使用，把控好纯电动客车管理部门的运营组织安全关

　　9、建立相关的技术标准

        总结近年来的应用情况，研究确立公交行业纯电动客车的技术要求，包括续航里程，包括电池衰减率，包括充电效率等，更主要的是安全指标，不符合要求的车辆不得进入公交系统运营。

　　10、建立完善公交行业运营的监测体系，及时发现问题，及时整改

        做到把纯电动客车的安全隐患消灭在萌芽状态，最大限度地减少人民的生命财产损失。