電動汽車充換電安全是“生命線”

從新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，我國就非常注重充換電安全，通過技術研究、試點示范等總結經(jīng)驗，構建充換電的安全防護體系。恰逢2024中國汽車論壇召開之際，7月13日上午，中國汽車工業(yè)協(xié)會攜手中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟、中國汽車工業(yè)協(xié)會充換電分會共同舉行了“電動汽車充換電安全防護”主題論壇，在充換電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的大形勢下，就技術標準、充電設備、充電服務系統(tǒng)、充電檢測等方面進行了充分而深入的研討，提出了電動汽車充換電安全提升的新方案和新思路。

本場論壇由中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟副秘書長仝宗旗主持。中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟執(zhí)行秘書長鄒朋，國聯(lián)動力電池研究院有限責任公司副總經(jīng)理、中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟常務副秘書長馬小利，中國電力科學研究院技術總監(jiān)蔣林洳，中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司項目總監(jiān)王朝暉，奧動新能源汽車科技有限公司技術總工李攀，上海啟源芯動力科技有限公司運營管理部朱賢，華為數(shù)字能源技術有限公司充電網(wǎng)絡業(yè)務副總裁彭鵬，廣汽能源科技有限公司產(chǎn)品技術部部長袁海兵，支付寶（中國）網(wǎng)絡技術有限公司深圳分公司解決方案架構師王力，菲尼克斯（南京）新能源汽車與技術有限公司研發(fā)與采購總監(jiān)徐敏出席論壇并發(fā)表了主題演講。

電池安全是重中之重

多年來，在國家政策的引導和支持下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入市場化拓展期，新能源汽車保有量規(guī)模持續(xù)高速增長，配套基礎設施也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。

鄒朋表示，作為新能源汽車推廣應用的重要保障，我國已經(jīng)建成了滿足電動汽車用戶能源補給需求的充換電服務網(wǎng)絡。據(jù)聯(lián)盟統(tǒng)計，截至2024年6月底，我國充電樁已達到1024.3萬臺，同比增加54%，換電站3772座，有力支撐了我國新能源汽車的健康發(fā)展。

眾所周知，電動汽車在充換電時，經(jīng)常遭遇自燃和起火等安全事故，而事故發(fā)生的來源很大比例是動力電池。對此，馬小利坦言，電動車跟傳統(tǒng)燃油車不太一樣，說到底電池是一個化學器件，化學器件內(nèi)部只要產(chǎn)生物理化學反應，就不可避免地會產(chǎn)生一些問題或事故。“從電池安全技術角度來看，現(xiàn)在全行業(yè)的基本思路是，從安全邊界控制，到事前預警，到事中風險評估，和事后風險控制策略。”馬小利指出，在這一思路的指引下，他們在電池安全性提升方面開展了許多具體工作，例如通過梯度測試的方法來探究電池在過充狀態(tài)下的安全邊界、監(jiān)測電壓和氣體成分來達到事前預警的目的、在事中風險評估中構建燃燒風險評估機制等。

在馬小利看來，電池安全問題主要包括三類：熱濫用、電濫用和機械濫用。有時這三種問題也會疊加出現(xiàn)，例如電池在充電過程中電池內(nèi)阻增加，導致電池內(nèi)部熱量非常高，溫度上漲，這就是電濫用和熱濫用綜合問題出現(xiàn)的情況。基于此，馬小利提出，作為我們推廣新能源汽車階段避不開的路線，快充既可以提升客戶使用的便利性，提升充電速率和效率，還能降低全社會的運行成本，是必然選擇的技術路線。但考慮到充電安全問題，馬小利建議，車企還是應該先穩(wěn)定把3C（“C”代表電池的額定充電率，是電池充電速度的一個重要參考指標。3C意味著電池能在20分鐘內(nèi)充滿電）策略做好，再落地4C（4C意味著電池能在15分鐘內(nèi)充滿電），然后一步步朝著更高效充電的方向發(fā)展。

充換電安全標準體系基本建成

近年來，隨著電動汽車滲透率不斷升高，電動汽車的事故也呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢。王朝暉提出，由于電動汽車不管在充電還是放電過程中，高壓電都通過供電回路進行傳輸，就會存在人員觸電、部件過熱以及功能受損的安全風險，因此需要相關標準對安全風險進行規(guī)范。為此，王朝暉詳細介紹了去年11月27日開始實施的一項中國國家標準——《電動汽車傳導充放電安全要求》（以下簡稱《要求》）。王朝暉表示，《要求》的內(nèi)容框架主要為五方面：觸電防護、過熱防護、功能安全、適用環(huán)境以及其他方面，其中具體規(guī)定了在非充電狀態(tài)和充電過程以及充電結束狀態(tài)三種情況下充放電的安全要求，同時給出了一些充電操作、表征溫度，以及用戶手冊的指導，并提供了一些導體電阻和絕緣電阻測試的相關要求。

“充電安全標準與其他標準一起構建起了整個電動汽車的標準體系。”王朝暉談道，其中，整車安全涉及到功能安全、操作安全、人員觸電、防火、碰撞后的防護，涉及到的標準包括《電動汽車安全要求》（GB 18384-2020）、《電動客車安全要求》（GB 38032-2020）以及《電動汽車碰撞后安全要求》（GB/T 31498-2021）；電池安全主要覆蓋正常使用、濫用安全性以及環(huán)境適用性、浸水、熱擴散等，涉及到的標準是《電動汽車用動力蓄電池安全要求》（GB 38031-2020）；充電安全涉及到人員觸電、過熱防護、環(huán)境適應性和功能安全，涉及到的標準有《電動汽車傳導充放電安全要求》（GB/T 43332-2023）、《電動汽車充電系統(tǒng)信息安全技術要求及試驗方法》（GBT 41578-2022）以及《電動汽車供電設備安全要求及試驗規(guī)范》（GBT 39752-2021）；換電安全涵蓋結構安全和電芯安全，涉及到的標準是《電動汽車換電安全要求》（GB/T 40032-2021）。

可以說，從現(xiàn)有的標準體系構成來看，我國已經(jīng)基本形成了較為完整的從整車到充換電的安全標準體系。有理由相信，隨著標準體系的不斷完善和成熟，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)更加健康有序的發(fā)展。

充電設備要實現(xiàn)全方位安全

正如彭鵬所言，今天電動汽車的充電設備已不單是一個獨立的場站設備。作為充電基礎設施網(wǎng)絡的核心組成部分，它連接著車端和新型電力系統(tǒng)，成為了車聯(lián)網(wǎng)、充電網(wǎng)和電力網(wǎng)三網(wǎng)融合的能源與信息的匯聚點，因此提出了更高的安全要求，應實現(xiàn)“全方位”的安全。

不過，彭鵬坦言，當前汽車電動化行業(yè)對充電基礎設施涉及安全可靠要求的重視度還不夠，各種各樣的安全事故時有發(fā)生。為了更好地保障充電基礎設施安全，他提出，需要從人身安全、車輛安全、設備安全、儲能安全、數(shù)據(jù)安全五方面入手。其中，數(shù)據(jù)安全是之前行業(yè)里相對比較忽略，但現(xiàn)在越來越重視的。彭鵬建議，為助力充換電設備達到全方位安全，應加快強制安全認證標準盡快出臺，與此同時，公共充電場站具備大功率充電能力是發(fā)展趨勢，設備生產(chǎn)廠家要更加重視這類產(chǎn)品的高安全和高質(zhì)量。

作為充電樁的重要組成部分之一，充電槍的安全問題同樣不容忽略。對此，徐敏分享了充電槍的三大特點，包括通流比較大，安全性要求高、高頻插拔，耐用性要求高以及消費者直接接觸，易用性要求高。“充電運營可劃分為四個典型場景，包括私人充電、目的地充電（商場、超市、機關單位等）、公共充電以及公共充電+（即現(xiàn)在行業(yè)里比較火爆的大功率液冷充電）。”徐敏表示，其中，公共充電和液冷充電的電流相對較大，功率較高，對充電槍的設計選材、生產(chǎn)制造、測試等方面都提出了極高的要求。

在保障充換電安全方面，袁海兵分享了廣汽的做法，包括打造云邊端協(xié)同，構筑全鏈路的安全：在云端，由AI監(jiān)控，遠程診斷，智能運維；在系統(tǒng)級層面，打造架構安全、調(diào)度安全、電氣安全；同時強化設備本體的安全，為云邊端全鏈路護航。王力也站在支付安全的角度，分享了支付寶相關的安全產(chǎn)品和解決方案。據(jù)介紹，支付寶安全產(chǎn)品的底層技術采用螞蟻自研的前沿科技，例如前幾年比較流行的區(qū)塊鏈技術——螞蟻鏈，上鏈之后不可篡改以及可溯源，還有物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI計算等。

換電安全也需加強重視

在新能源汽車的補能體系中，換電并不是市場份額最高、最主流的技術路線，但這并不意味著，行業(yè)就應當降低對換電安全的重視程度。尤其是在換電產(chǎn)品逐漸為市場所認可，規(guī)模不斷擴大的當下，更應當未雨綢繆，提前做好規(guī)劃。

“雖然換電模式得到了推廣，但我們意識到，換電安全是尤為突出的問題，是直接影響到換電是否能長期走下去最重要的因素。”李攀舉例道，城市里不允許無限制建設換電站，而電力容量、電網(wǎng)線路也不允許隨意搭接，因此需要綜合考慮各種現(xiàn)場使用情況后，才能針對應用場景進行換電站模塊和功能化的設計。此外，運營方面還涉及到設備管理、作業(yè)管理、電池管理、電池運輸、存儲等多方面問題，只有全流程充分考慮換電站的建設運營，才能構建起安全的換電站。

站在運營的角度，李攀還給出了換電站中電池應急管控方面的一些心得。例如電池的管控應急策略分為四個方面：環(huán)境、安全的充電倍率、防過充和實時檢查。具體而言，首先要保證換電站處在一個相對適宜的溫度范圍之內(nèi)，還要實時監(jiān)測判斷電池包內(nèi)模組的溫度是否觸碰安全范圍；其次可通過換電網(wǎng)絡的調(diào)控手段，預測換電運營需求，有目的地降低充電倍率，延長電池壽命；第三，有意調(diào)節(jié)充電截止條件，包括向下調(diào)節(jié)充電截止SOC、電壓等，來防止過充；第四，除了實時監(jiān)測判斷，他們也應用了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的電池安全大數(shù)據(jù)分析方法。“保安全可總結為三個關鍵詞：不觸發(fā)、提前判、快速撤。”李攀這樣總結。

朱賢認為，加強重視換電安全有利于促進行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，能確保企業(yè)的法律合規(guī)性和品牌信譽維護，同時還能推進換電行業(yè)技術革新，提高數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡安全以及應急響應的能力，更是社會責任的體現(xiàn)。為了更好地防范換電出現(xiàn)安全問題，朱賢列舉了換電存在的幾大安全風險因素，包括車輛、電池以及設備、電氣等多方面。為此，他們與上下游供應鏈展開了合作，致力于共同完善整個換電安全技術措施。首先，通過BMS安全功能設計保障電池在使用充電以及維護保養(yǎng)過程中的安全；其次，在換電車輛、設備以及換電流程的設計過程中，充分考慮到各類安全問題，尤其是針對重卡換電站所處的環(huán)境特點，注意防水和防塵設計；第三，采取各種技術手段實現(xiàn)提醒預警，讓人員、設備不出現(xiàn)故障，避免事故發(fā)生；第四，通過無人值守換電站的建設與布局，減少成本的同時也能增加換電站的安全；第五，事故后響應機制的建設，例如建立各套應急管理系統(tǒng)，每季節(jié)換電站開展一次應急演練，確保所有員工掌握應急處置措施。

恰如仝宗旗所言，充換電產(chǎn)業(yè)安全是我國未來幾年充電基礎設施發(fā)展過程中，非常核心和亟需加強關注的重點，也是我國新能源汽車進一步推廣和應用的基礎。有理由相信，在行業(yè)各界人士的關注與重視下，我國電動汽車充換電安全必將迎來全新的發(fā)展，從而助推新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入高質(zhì)量發(fā)展的新階段。