怎么提升新能源汽车充电桩安全性

2019-04-19 17:21:21

日前,国家市场监管总局对新能源汽车三包、召回做出新要求,这也意味着新能源汽车的市场环境正在不断改善。应该注意的是,在规范市场环境的过程中,尤其需要重视安全问题。正如中国汽车工业协会副秘书长师建华所强调的,随着新能源汽车保有量的增加,安全问题必须得到高度重视,只有确保安全,才能真正推动新能源汽车更好发展。在诸多安全问题中,充电安全作为与用户日常操作直接相关的部分,不仅面临着安全认知待提升的问题,更面临着操作层面不够规范等问题。


有调查显示,在众多已发生的电动汽车起火自燃事故中,充电过程中发生的事故占比高居榜首。全国最大的充电桩运营商、杰盛兴达 董事长于郑杰甚至透露,特来电通过充电安全的把控,避免了上万次的安全事故。充电安全已成为新能源汽车安全运营的关键所在。

充电因素与车辆自燃事故强相关


普天新能源首席科学家邵浙海向记者分享的一组数据显示,充电相关因素是新能源汽车起火事故的一大诱因,在诸多自燃事故中,由充电因素引起的自燃事故占比达31%,高居各种因素榜首。“2018年充电设备产品风险监控的摸底测试显示,近50余款交流充电设备与现行标准相关安全项进行了对标,但全项要求的符合性尚不足50%。”邵浙海表示,交流充电设备存在的主要问题表现为剩余电流保护功能不符合国标要求、无输出过载保护、保护接地导体连续性持续监测缺失、桩体IP×4防水等级合格率低;直流充电设备的主要问题则主要体现在充电时序及控制不符合国标要求、响应需求不及时、通信协议一致性差、互操作不达标、充电接口结构如电子锁等不符合国标要求、充电设备本体EMC不符合国标要求等。


在中国电动汽车充电基础设施促进联盟(以下简称“中促盟”)2017年互操作性测评活动中,对推荐车辆和充电设备进行现场检测,交流充电设备一次充电成功率为94%,直流充电设备一次充电成功率仅有75%。


中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬也表示,在使用过程中,特别是在充电环节事故频发是电动汽车安全的主要隐患之一。


中促盟在检测中发现,部分充电设备启动冲击电流超过500A、无绝缘检测,仅有个别充电设施运营商安装了场站独立监控装置,地下停车场站仅有部分充电设施配置了干粉灭火器。正是这些安全隐患的存在,让充电相关因素成为新能源汽车起火的最大诱因之一。“这些现存问题,给电动汽车充电带来很多安全隐患。因此,安全充电问题已引起了全行业高度关注,无论从遏制电动汽车动力电池燃烧、提升充电服务保障能力,还是从促进新能源汽车产业健康发展的角度看,都需要进一步提高充电安全性。”邵浙海说。

“针对充电环节可能产生的问题,《电动汽车安全指南》(以下简称《指南》)在车辆接入、基础设施和运维服务三个层面做了系统规定。”邵浙海介绍,在车辆接入层面,重点针对车和桩直接充电接口、通信信息等进行了规定;在基础设施层面,主要在充电设施功能实体,包括传导充电、换电设备、变配电设备及场站配套设施和安防系统等上面提出了要求;在运维服务层面,则针对运行管理平台、软件及数据存储、运维操作及管理等方面做了详细规定。邵浙海强调:“我们希望能在充电行业形成一个充电安全指导性的文件,为充电设备设计制造质量的提升,建立一个安全底线要求;为充电运营安全服务提供一个基本规范;为电动汽车和充电设施跨行业安全技术协同,提供一个共同遵循的参照;也为充电技术发展和标准深化研究,提出一个方向性导则。”


此外,大数据也可以应用在充电领域。不仅在新能源汽车运营过程中可以进行数据监测,在充电领域同样可行。于德翔向记者分享了特来电大数据云平台的数据,这些数据显示,特来电在2018年共发生2000万多次充电过程的安全监控和防护情况,涵盖137个汽车品牌、885个车型,触发了25.8万次主动防护(主动终止充电),占比1.04%,估计预防了20~25起重大事故。通过特来电“警察+医生”的数据云平台,可实现车辆在充电过程同时进行体检,通过预防降低车辆安全隐患。

邵浙海强调,实现充电安全要加强功能安全技术研究,进一步建立功能安全目标及安全风险边界的研究,与动力电池充电特性、电池失效机理研究实现协同;跟踪完善供电设备安全试验规范,实现充电设备现场检验技术规范;在信息安全方面,从目前边界安全技术研究进一步延伸至纵深安全研究,完善相关标准内容。同时,要结合大功率及无线充电应用技术的兴起,开展相应安全技术研究,实现指标量化。“影响充电安全因素相对复杂,各个环节都有可改善的空间。”正如邵浙海所言,充电安全是一个系统工程,需要全方位协同推进。


快速充电影响电池使用寿命

“考虑到目前有相当一部分电动汽车安全事故是发生在充电过程中及充电后,因此,我们认为电动汽车充电与发生安全性事故的概率存在一定联系。基于这样的结论,我们认为,行业需要加强充电方法研究,提高电池组的安全性和寿命。特别是快速充电容易造成锂电池产生枝晶,从而影响到电池系统的安全性和使用寿命。故此提出,在目前快速充电技术经验不足的情况下,不提倡电动汽车快速充电。”王子冬表示,在充电安全方面,不仅存在认知问题,运营企业在责任界定上也存在问题。有的企业就提出,不建议在《指南》中对终端用户的充电行为和习惯进行要求。然而,充电安全不仅是对设备的考验,很大程度上也和运营、用户使用有很大关系,尤其是当前,大部分充电场站都在向无人值守的智能化方向发展,充电行为和习惯对充电安全也会产生重大影响,在这一方面还需要用户和相关企业共同努力。


不过,也有声音认为,具备快充能力的电池在市场上应用较多,应考虑多种产品路线,不能一概而论。王子冬告诉记者,经过充分讨论,《指南》中关于动力电池的充电方法确定为锂离子电池充电速度和使用寿命强相关,对于不具备快充特性的动力电池组,在条件允许的情况下减少快充的使用,尽可能选择小倍率充电。在锂离子电池面前,快充和安全存在一定的矛盾关系,不仅需要《指南》给出指导意见,也需要用户正确处理充电速度和使用安全的关系,尽量减少使用快充的次数,确保车辆安全。


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