11月10日-12日，由中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)和武漢市人民政府共同主辦的“2023中國(guó)汽車供應(yīng)鏈大會(huì)暨第二屆中國(guó)新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)大會(huì)”在武漢經(jīng)開區(qū)舉辦。本屆供應(yīng)鏈大會(huì)以“踔厲奮發(fā)，攻堅(jiān)克難——打造安全、韌性、綠色汽車供應(yīng)鏈”為主題，設(shè)置了“1場(chǎng)戰(zhàn)略峰會(huì)、1場(chǎng)大會(huì)論壇、9場(chǎng)主題論壇”共11場(chǎng)會(huì)議，圍繞供應(yīng)鏈安全與布局、新型汽車供應(yīng)鏈打造、傳統(tǒng)供應(yīng)鏈升級(jí)、全球化發(fā)展等熱點(diǎn)話題進(jìn)行深入交流與探討，尋找構(gòu)建世界一流汽車供應(yīng)鏈的對(duì)策、方法和路徑。其中，在11月11日下午舉辦的“主題論壇二：補(bǔ)能體系——打造充換電高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)生態(tài)”上，中國(guó)電力科學(xué)研究院三級(jí)職員/教授級(jí)高工李斌發(fā)表演講。
以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言實(shí)錄：
很高興有機(jī)會(huì)和大家交流一下電動(dòng)汽車充電安全相關(guān)技術(shù)，我主要從四個(gè)方面。一個(gè)是背景，第二是充電安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警。第三是安全防護(hù)與消防，第四是相關(guān)建議和展望。
一、背景簡(jiǎn)單的講一下，現(xiàn)在新能源車1812萬輛，增長(zhǎng)的比較快，從預(yù)測(cè)的角度來說，2030年能達(dá)到8000萬輛。電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)大家都有目共睹，從國(guó)家政策來說也是給予了極大的支持。近期發(fā)布了一系列關(guān)于新能源汽車下鄉(xiāng)，構(gòu)建高質(zhì)量電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施體系以及充電設(shè)施安全的政策，都是為了促進(jìn)新能源汽車行業(yè)的健康發(fā)展。但新能源汽車也還是發(fā)生了一些安全事故，我們也做了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，2020年大概170余起，2021年160余起，2022年220余起，這些都是報(bào)道的例子。車的自燃等安全事故對(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展影響還是巨大的，我們做了一些研究統(tǒng)計(jì)，在安全事故中乘用車事故占比比較高，純電動(dòng)車占比86%，三元材料電池的車，占比也比較高。磷酸鐵鋰好一些，充電狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)是主要發(fā)生的場(chǎng)景，而且大部分是在高SOC狀態(tài)下，低電量的時(shí)候事故發(fā)生并不是很多。
整個(gè)安全事故對(duì)我們的電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展會(huì)造成一些影響，充電安全事情還是需要引起我們的重視，
二、充電安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警。主要分三個(gè)部分。一個(gè)是車輛電池部分，第二是充電設(shè)施部分，第三是電網(wǎng)側(cè)。在車側(cè)這塊，主要分三個(gè)部分，電的濫用，熱濫用、機(jī)械濫用。做電池安全預(yù)警也有很多方法，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，閾值數(shù)風(fēng)險(xiǎn)模型，上面這個(gè)圖1 SOC已經(jīng)充滿了，但是充電電壓550多V，這是一種異常情況。第二是充電充滿了，充電電流還保持60安左右，這種情況是有一些風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。另外單體最高電壓超限，這是最簡(jiǎn)單的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。我們?cè)倏梢钥聪?，比如充電電壓變化率的情況，第一個(gè)圖，充電電壓波動(dòng)和電池電壓波動(dòng)是正常區(qū)間，第二個(gè)圖也是一樣，第三個(gè)圖充電電壓大幅度上升，電池電壓還是保持不動(dòng)，這也是一個(gè)異常情況。充電情況就可以發(fā)現(xiàn)有一些風(fēng)險(xiǎn)．電池一致性評(píng)價(jià)，2018年電池比較新的時(shí)候，一致性是小于1%，從單體電池電壓來說也趨于一致性，用了大概半年，單體電壓分離也加大了，用了一年半之后，一致性就偏差了2%以上，這也是我們車的一些、電池上安全預(yù)警判斷方法。
電池安全對(duì)老化的情況可以做一些判斷，評(píng)估一致性就不細(xì)說了，預(yù)警可以分為突發(fā)和瞬時(shí)的，我們也做了一下分類，從實(shí)時(shí)故障來說是4類，通信、充電、放電、保護(hù)功能失效，10大核心指標(biāo)如圖。這塊我們想說的是，安全預(yù)警可能是比較重要，但是也不能把它過分地強(qiáng)化，你要找到一個(gè)折衷點(diǎn)，有時(shí)候過度強(qiáng)調(diào)預(yù)警和安全，可能會(huì)造成一些正常情況下宕機(jī)、停機(jī)。所以我們也要找到折衷點(diǎn)，可以相應(yīng)采取一些策略，比如延時(shí)上報(bào)，多次判斷。
說完車側(cè)再說樁側(cè)，主要是充電設(shè)施，其實(shí)大部分主要還是一個(gè)充電設(shè)施對(duì)人身安全，絕緣漏電發(fā)生人生傷亡事故，不要因?yàn)檫^溫、充電設(shè)施自燃等帶來安全事故。我們梳理樁側(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，3個(gè)大類，3個(gè)級(jí)別，32項(xiàng)安全指標(biāo)，都可以進(jìn)行充分判斷。
再說網(wǎng)側(cè)，可能大家不關(guān)心，但是對(duì)電網(wǎng)這塊將來的影響很大。特別是將來一些大功率超充、v2g放電情況的推廣還是會(huì)帶來很多問題。傳統(tǒng)充電對(duì)電網(wǎng)影響大家都知道，比如電能質(zhì)量問題，臺(tái)區(qū)配變過載問題等等，對(duì)區(qū)域電網(wǎng)來說是峰谷差的加大，跨區(qū)域電網(wǎng)帶來的新能源消納問題。
我們也梳理了下在網(wǎng)側(cè)，充電小功率直流、大功率集中整流會(huì)發(fā)生一些諧振的風(fēng)險(xiǎn)，包括有一些低頻振蕩，電能質(zhì)量問題，這是我們做的一個(gè)放電實(shí)驗(yàn)，作為一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可以看到在第一個(gè)圖中，電流諧波畸變率已經(jīng)超過了國(guó)標(biāo)5%的限制，這是放電的影響。包括將來大功率放電的沖擊電流，我們都做了相關(guān)測(cè)試。我們做了一個(gè)并網(wǎng)測(cè)試，多臺(tái)車放電的時(shí)候也會(huì)發(fā)生電流畸變率超限，相關(guān)結(jié)論如圖。
三、充電安全防護(hù)與消防。防護(hù)其實(shí)剛才咱們車側(cè)、樁側(cè)、網(wǎng)側(cè)都講了，都有各自的本體防護(hù)策略，現(xiàn)在有做多層級(jí)防護(hù)，我們現(xiàn)在想提的是車端自己本身，電池本身的防護(hù)，能不能做一個(gè)后備保護(hù)和綜合判斷，對(duì)網(wǎng)側(cè)的一些影響，它應(yīng)該是一個(gè)多層級(jí)的。
有一些事情已經(jīng)發(fā)生了，但是我們?cè)趺茨軌蛉ミM(jìn)行盡快的處理，有幾個(gè)方法，一是無人值守?zé)熿F圖像識(shí)別、紅外測(cè)溫報(bào)警成本相對(duì)偏小，電動(dòng)汽車并不像汽油車發(fā)生直接爆炸，它有一個(gè)燃燒的過程，有時(shí)候本身車燒了會(huì)把旁邊的車給毀了。所以能不能通過紅外傳感、煙霧識(shí)別去提醒遠(yuǎn)程維護(hù)人員，5分鐘或者10分鐘來進(jìn)行處置，或者把旁邊的車挪開，至少不造成事故的擴(kuò)大?，F(xiàn)在可以加裝紅外成像，成本也并不高，當(dāng)然如果說將來資金允許，也可以搞站級(jí)消防和防護(hù)，我們也做了一個(gè)示范站防護(hù)，也是想從災(zāi)前感知到災(zāi)中隔離處置，災(zāi)后希望做事故存證以及數(shù)據(jù)分析。相關(guān)實(shí)施方案，災(zāi)前要做態(tài)勢(shì)感知，災(zāi)中要進(jìn)行日常信號(hào)提醒，兩道防線，消防測(cè)試圖和壓縮空氣泡沫隔離，還可以做局部隔離，這個(gè)過程我們覺得還是涉及到資金成本問題，確實(shí)需要資金的支持。
四、最后提下展望和建議，一是加快充電安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善。而是加強(qiáng)行業(yè)質(zhì)量檢測(cè)和監(jiān)督，特別是新能源車下鄉(xiāng)，廣大農(nóng)村地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)一些低價(jià)、質(zhì)量不過關(guān)的情況，會(huì)更容易發(fā)生一些安全事故。所以我們強(qiáng)烈建議要對(duì)行業(yè)質(zhì)量進(jìn)行加強(qiáng)檢測(cè)和監(jiān)督，提升整個(gè)行業(yè)整體質(zhì)量。
三是加強(qiáng)充電信息安全防護(hù)技術(shù)，現(xiàn)在大家都比較忽略信息安全問題，特別是如果涉及惡意篡改，無人駕駛車輛普及，做到一些惡意攻擊，對(duì)整個(gè)社會(huì)和國(guó)家會(huì)帶來巨大的潛在問題。個(gè)人信息、充電過程中數(shù)據(jù)信息泄露，篡改，都是我們下一步要重點(diǎn)關(guān)注的。四是加強(qiáng)模型實(shí)用化研究，前面提到相關(guān)方法，但這個(gè)模型還是隨著車輛普及，不同種類車輛，不同種類電池，模型還需要不斷地完善和優(yōu)化。
以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言實(shí)錄：
很高興有機(jī)會(huì)和大家交流一下電動(dòng)汽車充電安全相關(guān)技術(shù)，我主要從四個(gè)方面。一個(gè)是背景，第二是充電安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警。第三是安全防護(hù)與消防，第四是相關(guān)建議和展望。
一、背景簡(jiǎn)單的講一下，現(xiàn)在新能源車1812萬輛，增長(zhǎng)的比較快，從預(yù)測(cè)的角度來說，2030年能達(dá)到8000萬輛。電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)大家都有目共睹，從國(guó)家政策來說也是給予了極大的支持。近期發(fā)布了一系列關(guān)于新能源汽車下鄉(xiāng)，構(gòu)建高質(zhì)量電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施體系以及充電設(shè)施安全的政策，都是為了促進(jìn)新能源汽車行業(yè)的健康發(fā)展。但新能源汽車也還是發(fā)生了一些安全事故，我們也做了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，2020年大概170余起，2021年160余起，2022年220余起，這些都是報(bào)道的例子。車的自燃等安全事故對(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展影響還是巨大的，我們做了一些研究統(tǒng)計(jì)，在安全事故中乘用車事故占比比較高，純電動(dòng)車占比86%，三元材料電池的車，占比也比較高。磷酸鐵鋰好一些，充電狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)是主要發(fā)生的場(chǎng)景，而且大部分是在高SOC狀態(tài)下，低電量的時(shí)候事故發(fā)生并不是很多。
整個(gè)安全事故對(duì)我們的電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展會(huì)造成一些影響，充電安全事情還是需要引起我們的重視，
二、充電安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警。主要分三個(gè)部分。一個(gè)是車輛電池部分，第二是充電設(shè)施部分，第三是電網(wǎng)側(cè)。在車側(cè)這塊，主要分三個(gè)部分，電的濫用，熱濫用、機(jī)械濫用。做電池安全預(yù)警也有很多方法，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，閾值數(shù)風(fēng)險(xiǎn)模型，上面這個(gè)圖1 SOC已經(jīng)充滿了，但是充電電壓550多V，這是一種異常情況。第二是充電充滿了，充電電流還保持60安左右，這種情況是有一些風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。另外單體最高電壓超限，這是最簡(jiǎn)單的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。我們?cè)倏梢钥聪?，比如充電電壓變化率的情況，第一個(gè)圖，充電電壓波動(dòng)和電池電壓波動(dòng)是正常區(qū)間，第二個(gè)圖也是一樣，第三個(gè)圖充電電壓大幅度上升，電池電壓還是保持不動(dòng)，這也是一個(gè)異常情況。充電情況就可以發(fā)現(xiàn)有一些風(fēng)險(xiǎn)．電池一致性評(píng)價(jià)，2018年電池比較新的時(shí)候，一致性是小于1%，從單體電池電壓來說也趨于一致性，用了大概半年，單體電壓分離也加大了，用了一年半之后，一致性就偏差了2%以上，這也是我們車的一些、電池上安全預(yù)警判斷方法。
電池安全對(duì)老化的情況可以做一些判斷，評(píng)估一致性就不細(xì)說了，預(yù)警可以分為突發(fā)和瞬時(shí)的，我們也做了一下分類，從實(shí)時(shí)故障來說是4類，通信、充電、放電、保護(hù)功能失效，10大核心指標(biāo)如圖。這塊我們想說的是，安全預(yù)警可能是比較重要，但是也不能把它過分地強(qiáng)化，你要找到一個(gè)折衷點(diǎn)，有時(shí)候過度強(qiáng)調(diào)預(yù)警和安全，可能會(huì)造成一些正常情況下宕機(jī)、停機(jī)。所以我們也要找到折衷點(diǎn)，可以相應(yīng)采取一些策略，比如延時(shí)上報(bào)，多次判斷。
說完車側(cè)再說樁側(cè)，主要是充電設(shè)施，其實(shí)大部分主要還是一個(gè)充電設(shè)施對(duì)人身安全，絕緣漏電發(fā)生人生傷亡事故，不要因?yàn)檫^溫、充電設(shè)施自燃等帶來安全事故。我們梳理樁側(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，3個(gè)大類，3個(gè)級(jí)別，32項(xiàng)安全指標(biāo)，都可以進(jìn)行充分判斷。
再說網(wǎng)側(cè)，可能大家不關(guān)心，但是對(duì)電網(wǎng)這塊將來的影響很大。特別是將來一些大功率超充、v2g放電情況的推廣還是會(huì)帶來很多問題。傳統(tǒng)充電對(duì)電網(wǎng)影響大家都知道，比如電能質(zhì)量問題，臺(tái)區(qū)配變過載問題等等，對(duì)區(qū)域電網(wǎng)來說是峰谷差的加大，跨區(qū)域電網(wǎng)帶來的新能源消納問題。
我們也梳理了下在網(wǎng)側(cè)，充電小功率直流、大功率集中整流會(huì)發(fā)生一些諧振的風(fēng)險(xiǎn)，包括有一些低頻振蕩，電能質(zhì)量問題，這是我們做的一個(gè)放電實(shí)驗(yàn)，作為一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可以看到在第一個(gè)圖中，電流諧波畸變率已經(jīng)超過了國(guó)標(biāo)5%的限制，這是放電的影響。包括將來大功率放電的沖擊電流，我們都做了相關(guān)測(cè)試。我們做了一個(gè)并網(wǎng)測(cè)試，多臺(tái)車放電的時(shí)候也會(huì)發(fā)生電流畸變率超限，相關(guān)結(jié)論如圖。
三、充電安全防護(hù)與消防。防護(hù)其實(shí)剛才咱們車側(cè)、樁側(cè)、網(wǎng)側(cè)都講了，都有各自的本體防護(hù)策略，現(xiàn)在有做多層級(jí)防護(hù)，我們現(xiàn)在想提的是車端自己本身，電池本身的防護(hù)，能不能做一個(gè)后備保護(hù)和綜合判斷，對(duì)網(wǎng)側(cè)的一些影響，它應(yīng)該是一個(gè)多層級(jí)的。
有一些事情已經(jīng)發(fā)生了，但是我們?cè)趺茨軌蛉ミM(jìn)行盡快的處理，有幾個(gè)方法，一是無人值守?zé)熿F圖像識(shí)別、紅外測(cè)溫報(bào)警成本相對(duì)偏小，電動(dòng)汽車并不像汽油車發(fā)生直接爆炸，它有一個(gè)燃燒的過程，有時(shí)候本身車燒了會(huì)把旁邊的車給毀了。所以能不能通過紅外傳感、煙霧識(shí)別去提醒遠(yuǎn)程維護(hù)人員，5分鐘或者10分鐘來進(jìn)行處置，或者把旁邊的車挪開，至少不造成事故的擴(kuò)大?，F(xiàn)在可以加裝紅外成像，成本也并不高，當(dāng)然如果說將來資金允許，也可以搞站級(jí)消防和防護(hù)，我們也做了一個(gè)示范站防護(hù)，也是想從災(zāi)前感知到災(zāi)中隔離處置，災(zāi)后希望做事故存證以及數(shù)據(jù)分析。相關(guān)實(shí)施方案，災(zāi)前要做態(tài)勢(shì)感知，災(zāi)中要進(jìn)行日常信號(hào)提醒，兩道防線，消防測(cè)試圖和壓縮空氣泡沫隔離，還可以做局部隔離，這個(gè)過程我們覺得還是涉及到資金成本問題，確實(shí)需要資金的支持。
四、最后提下展望和建議，一是加快充電安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善。而是加強(qiáng)行業(yè)質(zhì)量檢測(cè)和監(jiān)督，特別是新能源車下鄉(xiāng)，廣大農(nóng)村地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)一些低價(jià)、質(zhì)量不過關(guān)的情況，會(huì)更容易發(fā)生一些安全事故。所以我們強(qiáng)烈建議要對(duì)行業(yè)質(zhì)量進(jìn)行加強(qiáng)檢測(cè)和監(jiān)督，提升整個(gè)行業(yè)整體質(zhì)量。
三是加強(qiáng)充電信息安全防護(hù)技術(shù)，現(xiàn)在大家都比較忽略信息安全問題，特別是如果涉及惡意篡改，無人駕駛車輛普及，做到一些惡意攻擊，對(duì)整個(gè)社會(huì)和國(guó)家會(huì)帶來巨大的潛在問題。個(gè)人信息、充電過程中數(shù)據(jù)信息泄露，篡改，都是我們下一步要重點(diǎn)關(guān)注的。四是加強(qiáng)模型實(shí)用化研究，前面提到相關(guān)方法，但這個(gè)模型還是隨著車輛普及，不同種類車輛，不同種類電池，模型還需要不斷地完善和優(yōu)化。
