8月26日晚6時(shí)22分,在安徽銅陵市,公交總公司一輛開(kāi)往老洲換乘中心方向的38路公交車(G13583),在五松隧道內(nèi)行駛過(guò)程中,儀表盤故障燈報(bào)警(一級(jí)故障),車輛突然無(wú)法移動(dòng),并伴有電池爆裂聲響和火光。駕駛員當(dāng)即果斷切斷電源,疏散乘客,當(dāng)時(shí)車內(nèi)僅有2名乘客。幾分鐘后車輛開(kāi)始冒濃煙,稍后自動(dòng)滅火裝置啟動(dòng)將火熄滅,其間伴有爆鳴及明火。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采訪,從今年三月份起,大概發(fā)生五起(車輛著火爆燃)了。
此前數(shù)月內(nèi),國(guó)內(nèi)外多個(gè)品牌的新能源汽車出現(xiàn)著火事故多達(dá)十余次(僅限公開(kāi)報(bào)道的,為報(bào)道的還很多)。隨著新能源汽車保有量的逐漸增大,按照安全事故發(fā)生概率來(lái)測(cè)算,著火爆炸的事故一定會(huì)越來(lái)越多。一方面是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展使用新能源汽車,另一方面是頻發(fā)的著火爆燃事故不斷打擊消費(fèi)者的信心,引來(lái)消費(fèi)者的嘲諷。
新能源汽車的消防安全,以后會(huì)怎么發(fā)展呢?關(guān)注已經(jīng)犯過(guò)的錯(cuò)所,可以幫助我們辨別技術(shù)的真?zhèn)危魂P(guān)注下一步如何正確行事,那任何一個(gè)事故,都是技術(shù)進(jìn)步的起點(diǎn)。
一、純電動(dòng)汽車熱失控引發(fā)起火爆炸原因
創(chuàng)為新能源產(chǎn)品圖
國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池?zé)崾Э乇O(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)及自動(dòng)滅火的創(chuàng)領(lǐng)者——煙臺(tái)創(chuàng)為新能源總經(jīng)理張立磊認(rèn)為:在電動(dòng)汽車行業(yè)中,“公交先行”帶來(lái)了新能源客車的大量應(yīng)用,燃燒和爆炸事故也屢見(jiàn)不鮮,客觀上這是必然的,不是單純由于電芯、PACK、客車質(zhì)量不過(guò)關(guān),而是樣本達(dá)到一定數(shù)量和時(shí)間,由于人們對(duì)新事物(熱失控)機(jī)理的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過(guò)程,此類事故必然出現(xiàn)。
2017年以前,乘用車此類事故較少出現(xiàn),是因?yàn)闃颖臼褂脮r(shí)間和數(shù)量未達(dá)到而已。進(jìn)入2018年,乘用車著火爆炸的事故一起接著一起,安全保障技術(shù)的缺陷,已經(jīng)影響了人們對(duì)純電動(dòng)汽車使用的信心。
6-西格瑪過(guò)程控制允許每百萬(wàn)只電池故障概率3.47。每輛車按500只電芯計(jì)算,故障概率為1.74‰,其絕大多數(shù)表現(xiàn)為燃燒。從行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的角度出發(fā),傳統(tǒng)的消防及滅火措施,對(duì)動(dòng)力電池是沒(méi)有效果的。要從根本上解決問(wèn)題,需要全行業(yè)乃至全社會(huì)增強(qiáng)對(duì)動(dòng)力電池?zé)崾Э貦C(jī)理和預(yù)警及控制方法的認(rèn)識(shí),這是抓住問(wèn)題的根本,有助于徹底解決安全隱患的措施。
熱失控根本上來(lái)說(shuō),是熱量聚集引發(fā)的,且由互相疊加而加劇。如果能有效提高散熱效果,并且采取某種措施斬?cái)唷盎ハ喁B加”,從而將電池溫度控制在一定范圍內(nèi),則會(huì)出現(xiàn)一款安全的電池。這正是從業(yè)者孜孜不倦的追求。業(yè)內(nèi)為此進(jìn)行了不懈的努力,并且初見(jiàn)成效,例如良好的熱管理設(shè)計(jì),最近的內(nèi)部短路器等,但是,仍然不能從根本上解決問(wèn)題。
二、偽技術(shù)帶來(lái)的災(zāi)害是不可控的
防范純電動(dòng)汽車起火爆炸事故,首先需要排除的一個(gè)錯(cuò)誤邏輯是:電池起火是必然的,關(guān)鍵在于滅火。
鋰電池?zé)崾Э貑?wèn)題的防控措施是一個(gè)系統(tǒng)工程,正確的做法是:預(yù)防為主,滅火為輔。眾所周知,動(dòng)力電池是儲(chǔ)能單元,其火災(zāi)是由內(nèi)存的電能和化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來(lái),電能和化學(xué)能消耗未盡時(shí),其熱量處于持續(xù)散發(fā)階段,此階段滅火效果極為有限。尤其是三元電池,電池火災(zāi)發(fā)展極為迅猛,且本身釋氧,火勢(shì)發(fā)展起來(lái)后基本無(wú)法撲滅。當(dāng)然,采取一定的針對(duì)性方法,是可以抑制火災(zāi)的產(chǎn)生和蔓延的。
最重要的措施,也是最有效的辦法就是應(yīng)用早期預(yù)警技術(shù)?!鞍l(fā)展早期預(yù)警的監(jiān)測(cè)技術(shù)是美國(guó)能源部的優(yōu)先考慮,以提供人員反應(yīng)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間避免因單體電池失效而傳遞給其他電池造成更大的災(zāi)難是極其關(guān)鍵的?!保绹?guó)能源部國(guó)家能源實(shí)驗(yàn)室《電動(dòng)車用蓄電池模塊安全路線圖指導(dǎo)》)。
如果安徽銅陵這次著火爆炸的車輛配置有電解液漏液檢測(cè)技術(shù),如果車輛配置的電池箱滅火系統(tǒng)具有極早期的熱失控監(jiān)測(cè)預(yù)警能力,那么,這輛車在單體電芯熱失控的萌芽階段(泄壓閥爆開(kāi),電解液及氣體開(kāi)始泄露時(shí))就會(huì)被識(shí)別和預(yù)警,技術(shù)及維修人員就能及時(shí)檢修,找出問(wèn)題電池,及時(shí)更換,保障車輛正常安全運(yùn)行。
如果車輛具備電解液漏液檢測(cè)技術(shù),具備極早期的熱失控監(jiān)測(cè)預(yù)警能力,那前面起火爆炸的四輛車也不會(huì)出現(xiàn)事故,這輛車更不會(huì)。但是,這只是美好的愿望,只有事故出現(xiàn)后,查找原因,才發(fā)現(xiàn)技術(shù)達(dá)不到使用要求,悔之晚矣。偽技術(shù)的帶來(lái)的不僅是生命及財(cái)產(chǎn)安全的損失,更嚴(yán)重的是誤導(dǎo)人們對(duì)新興事物的認(rèn)識(shí),嚴(yán)重阻礙行業(yè)的發(fā)展。
三、有效的技術(shù)一定是經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的
對(duì)于國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池?zé)崾Э乇O(jiān)測(cè)預(yù)警及自動(dòng)滅火技術(shù)的創(chuàng)領(lǐng)者——煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技有限公司而言,2017年初就實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行車輛的電解液泄露有效檢測(cè)和預(yù)警,并成功排除了幾十輛運(yùn)營(yíng)車輛因電解液泄露帶來(lái)的安全事故隱患。
對(duì)于創(chuàng)為新能源來(lái)說(shuō),監(jiān)測(cè)電池的生命健康狀態(tài)是技術(shù)研發(fā)的遠(yuǎn)期目標(biāo),目前的技術(shù)能市場(chǎng)化的最早監(jiān)測(cè)階段是單體電芯防爆膜爆開(kāi)的階段,此階段的有效預(yù)警和控制能避免更大災(zāi)難的形成,底線是保障生命安全。目前做的最好的是單體防爆膜爆開(kāi)后4s實(shí)現(xiàn)預(yù)警,如采用磷酸鐵鋰電池,能實(shí)現(xiàn)火災(zāi)前10分鐘預(yù)警,如采用三元電池,能實(shí)現(xiàn)火災(zāi)前2分鐘預(yù)警。2分鐘,可以滿足人員逃生的最低要求。
創(chuàng)為新能源首創(chuàng)“鋰離子電池?zé)崾Э啬P汀保龠M(jìn)了電池箱熱失控監(jiān)測(cè)及自動(dòng)滅火技術(shù)的規(guī)?;瘧?yīng)用。
“鋰離子電池?zé)崾Э啬P汀狈譃榭v向、橫向和垂向三維??v向?yàn)槎鄠鞲衅鞯臄?shù)據(jù)冗合,即對(duì)多組同環(huán)境下的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行多次擬合,模擬不同材料、不同環(huán)境的數(shù)據(jù)表征曲線;橫向?yàn)閷?duì)傳感器的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)時(shí)間算法,排除噪聲干擾,有效解決了閾值法監(jiān)測(cè)方式的漏報(bào)、誤報(bào)、預(yù)警滯后問(wèn)題;垂向采用穿刺、鈍針?lè)e壓等不同方法模擬不同類型容量動(dòng)力電池?zé)崾Э剡^(guò)程。
通過(guò)三維融合,用數(shù)學(xué)手段,以大量實(shí)驗(yàn)及真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),歸納熱失控導(dǎo)致的各種變量之間的內(nèi)在關(guān)系,采用神經(jīng)學(xué)原理,形成極早、高可靠、自運(yùn)行的“鋰離子電池?zé)崾Э啬P汀保瑢?shí)現(xiàn)電池活在隱患的早期預(yù)警和智能控制。
大量實(shí)車運(yùn)行中發(fā)生的預(yù)警實(shí)例證明了此模型的有效性和先進(jìn)性,使之成為當(dāng)前電池箱熱失控預(yù)警及自動(dòng)滅火的核心技術(shù)。
預(yù)警實(shí)例一
2017年3月12日,**公交公司3路純電動(dòng)公交3號(hào)電池箱報(bào)2級(jí)預(yù)警(安全隱患等級(jí)),駕駛員及時(shí)上報(bào)公司,并停止運(yùn)行。采集數(shù)據(jù)分析,其他箱體電池氣體含量和變化率正常,3號(hào)電池箱氣體含量和變化率明顯高出。判定為電池危險(xiǎn)氣體超標(biāo),可能為電池漏液導(dǎo)致。后經(jīng)公交公司、車企、電池企業(yè)協(xié)同努力,拆箱檢查,證實(shí)為電池漏液。更換電池,不再報(bào)警。
預(yù)警實(shí)例二
2017年3月19日,**公交公司某純電動(dòng)公交報(bào)7號(hào)箱2級(jí)預(yù)警,駕駛員及時(shí)上報(bào)公司,并停止運(yùn)行。數(shù)據(jù)分析判定為電池危險(xiǎn)氣體超標(biāo),可能為電池漏液導(dǎo)致。后經(jīng)車企、電池企業(yè)協(xié)同努力,拆箱檢查,證實(shí)為電池漏液。更換電池后,不再報(bào)警。
大量實(shí)車運(yùn)行中發(fā)生的預(yù)警實(shí)例證明了電池箱專用自動(dòng)滅火裝置系統(tǒng)的有效性和必要性。
創(chuàng)為新能源電池箱專用自動(dòng)滅火裝置系統(tǒng)居于行業(yè)領(lǐng)先水平,已廣泛應(yīng)用于宇通、中通、比亞迪、長(zhǎng)江汽車、吉利、上汽大通、安凱、亞星、銀隆等近四十多家客車主機(jī)廠,被CATL、中航鋰電、普萊德、力神、盟固利等近三十家電池廠標(biāo)配或選裝,產(chǎn)品已在五萬(wàn)余輛新能源汽車上安全使用。
除此之外,擴(kuò)展產(chǎn)品還應(yīng)用在南都、國(guó)軒、易煥騎、科信、力信、采日、安靠等儲(chǔ)能站上。