【科普】新能源汽車安全實例解析

來源：中國電池網作者：Harry Zhang

一、前言

隨著2012年國務院《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020）》的發布，新能源汽車迎來了發展的春天。為加快新能源汽車的推廣應用，國務院辦公廳于2014年7月發布了《關于加快新能源車推廣應用的指導意見》，重申“純電動是新能源汽車發展的主要戰略方向”，動力電池發展迅速。為了加快在交通運輸行業的推廣應用，交通運輸部于2015年3月發布了《交通運輸部關于加快新能源汽車在交通運輸領域推廣應用的實施意見》，交通運輸行業勇敢地走在了前列，為中國新能源汽車產業的發展奠定了堅實的基礎。

隨著新能源汽車的廣泛應用，安全事故也屢見不鮮，并成為高發趨勢。為了解決其安全風險，交通運輸行業做了大量工作，并形成了相關的要求和標準，所有這些要求和標準都在交通發[2015]34號、JT/T352-2013第1號修正案和JT/T88-2014第1號修訂案中做出了強制性要求。在這些標準的實施中，交通運輸企業及時發現新能源汽車的安全隱患并有效消除，取得了遠超預期的成果，極大地保障了新能源汽車安全運營。作者講述了發現和消除幾個安全隱患的過程。

第二，案例分析

2017年3月12日，某公交公司3號純電動公交車3號電池箱報2級警告（安全隱患等級），駕駛員及時向公司報告并停止運行。根據收集的數據分析，其他電池的氣體含量和變化率均正常，3號電池盒的氣體含量及變化率明顯較高。判斷電池中的危險氣體超標，可能是由于電池泄漏造成的。經過巴士公司、汽車公司和電池公司的共同努力，開箱檢查證明電池存在泄漏。更換電池并停止報警。

2017年3月16日，一家運輸公司的純電動公交車的4號電池箱報告了2級警告。司機描述，第一次2級警報是在16年12月，開箱后警報消失；

第二次警報是在17年2月，拆包后警報消失了。這是第三次警告。快遞公司高度重視，協調報警系統制造商、電池公司和車企進行合作判斷。通過對收集到的數據進行分析，4號箱的數值和趨勢與其他箱完全偏離，并結合之前的報警和消失現象，初步確定電解液泄漏。開箱檢查證明，單個電池的安全閥因不明原因損壞，電解液泄漏。

減壓閥周圍存在泄漏腐蝕。

泄漏后電池芯的腐蝕痕跡

泄漏的蓄電池芯的泄壓閥端口用膠帶密封。

用膠帶密封安全閥，2分鐘后，打開膠帶，立即聞到電解液的味道。打開電池盒后，再次連接02設備讀取數據，未達到報警值。再現取消前兩個警報的過程。更換電池后，不再發出警報。

2017年3月19日，一家公交公司的純電動公交車報告了7號車廂的二級警告，司機及時向該公司報告并停止運行。根據數據分析，確定電池中的危險氣體超標，可能是電池泄漏造成的。經過汽車公司和電池公司的共同努力，開箱檢查證明電池存在泄漏。更換電池后，不再發出警報。

2017年3月20日，某交通集團縣城公交車的一輛純電動公交車向3號箱報2級預警，司機及時上報并停止運行。根據數據分析，確定電池中的危險氣體超標，可能是電池泄漏造成的。經開箱檢查，確認有兩個電池因不明原因泄漏。

第三，電解液泄漏的危害和原因

電解液泄漏是指蓄電池在儲存或使用過程中，電解液或電解液反應的氣體發生異常泄漏。其特征是安全閥周圍電解液溢出，電池槽蓋之間電解液溢出，外殼周圍或底部電解液溢出，端子周圍有酸液蠕動。

液體泄漏的危害是巨大的。如果極、槽蓋和外殼之間發生液體泄漏，由于閥控電池不允許電池的內部和外部通信，外部空氣自由進入電池后會迅速導致負極板氧化失效，這意味著電池組的容量和壽命將迅速降低（原理就像手電筒的干電池泄漏，會導致整個手電筒電池迅速報廢）。例如，200公里的巡航里程可能會急劇下降到100公里，壽命為5年的電池可能會下降到2年。更危險的是，泄漏后對系統短路的可能性大大增加。更重要的是，電解液在密封的電池盒中揮發并長期積累，成為重要的火源，嚴重危及操作安全。

電解液泄漏的原因是多方面的：外力損壞；碰撞和不規則的安裝會損壞密封結構；焊接缺陷、密封性能不足等制造原因；大電流放電引起的電極高溫，導致電極與密封劑的結合損壞；

電池殼中存在注入缺陷。然而，由于不同的使用場景，高電流放電可能是不可避免的。這需要電池的熱設計足夠好，制造階段足夠精確，安裝階段足夠標準化。它對電池企業的技術、生產和管理提出了挑戰。

電池單元泄漏的概率只是粗略計算的：但就生產管理而言，目前電池企業使用的六西格瑪（6西格瑪）過程控制允許每百萬個電池的故障概率（PPM）為3.47，然后PPM=3.47。根據每輛車100千瓦時和每節電池60AH的容量計算，每輛車需要近500節電池，因此有1000輛車。不幸的是，在實踐中，電池泄漏液體的比例遠高于每千輛車1.73個。

第四，如何預防和控制

幸運的是，在交通部、工業和信息化部、部相關國家標準和行業標準的幫助下，新一代新能源公交車具備主動防控系統等安全措施。例如，教運發〔2015〕34號明確指出，“新能源汽車必須符合國家相關技術標準，新能源公交車也應符合《公交車類型分類與評級》（JT/T88-2014），并配備安全監測和管理系統。工業和信息化部的《電動客車安全技術條件》也提出了明確要求：“4.3.6可充電儲能系統應具有火災自動探測和報警功能，并應在駕駛區域向駕駛員提供聲音或燈光報警信號”；據了解，部《GB7258機動車運行安全技術條件》也明確表示“車長6米及以上的純電動公交車和插電式混合動力公交車應能夠監測動力電池的工作狀態，并在發現異常情況時發出警報，并且在警報后5分鐘內電池盒不能被點燃和爆炸”。

在這些系統中，電解液泄漏檢測是一項非常重要的功能。我們不知道一輛純電動公交車的500個電池中，哪一個只會變質癌變，但我們可以對所有電池進行監測，一旦檢測到，立即消除，以有效控制這些無形的安全隱患。借助滅火裝置、防火地板等手段，將分階段控制和攔截事故。形成全生命周期危害監測體系，將大大提高新能源公交車的安全運營水平。

形成生命周期監測系統也將有助于提高新能源汽車的運營效率。所有電池單元都是健康的個體，沒有使癌癥惡化的破壞性因素，這將最大限度地保證電池的巡航范圍和使用壽命，從而提高運輸企業的運營效率。

五、如何有效檢測電池泄漏？

在實踐中，如何在早期準確檢測電解液泄漏是一個巨大的挑戰。難點既在于“早”又在于“準”，還在于“汽車”、“電池盒”等一系列應用環境。由于高靈敏度傳感器會受到電池盒內密封材料的揮發性氣體的影響，會造成誤報；

靈敏度低的傳感器已經失去了預警功能。眾所周知，由于電池火災的嚴重性，延遲報警的后果極其嚴重，難以承受。

另一個巨大的挑戰是“高可靠性”和“長壽命”。由于該設備密封在電池盒中，8年12萬公里的長期保修是基本要求。問題是如何使系統在惡劣的環境中保持8年的高可靠性。這涉及到一系列技術問題。

幸運的是，電池的全生命周期監測，特別是泄漏檢測，已經被實踐證明是有效的。對于長時間后的報警準確性，需要進行驗證。使設備進行軟件升級是更新軟件系統和保持設備高可用性必須保證的基本功能之一。來源：中國電池網作者：Harry Zhang

一、前言

隨著2012年國務院《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020）》的發布，新能源汽車迎來了發展的春天。為加快新能源汽車的推廣應用，國務院辦公廳于2014年7月發布了《關于加快新能源車推廣應用的指導意見》，重申“純電動是新能源汽車發展的主要戰略方向”，動力電池發展迅速。為了加快在交通運輸行業的推廣應用，交通運輸部于2015年3月發布了《交通運輸部關于加快新能源汽車在交通運輸領域推廣應用的實施意見》，交通運輸行業勇敢地走在了前列，為中國新能源汽車產業的發展奠定了堅實的基礎。

隨著新能源汽車的廣泛應用，安全事故也屢見不鮮，并成為高發趨勢。為了解決其安全風險，交通運輸行業做了大量工作，并形成了相關的要求和標準，所有這些要求和標準都在交通發[2015]34號、JT/T352-2013第1號修正案和JT/T88-2014第1號修訂案中做出了強制性要求。在這些標準的實施中，交通運輸企業及時發現新能源汽車的安全隱患并有效消除，取得了遠超預期的成果，極大地保障了新能源汽車安全運營。作者講述了發現和消除幾個安全隱患的過程。

第二，案例分析

2017年3月12日，某公交公司3號純電動公交車3號電池箱報2級警告（安全隱患等級），駕駛員及時向公司報告并停止運行。根據收集的數據分析，其他電池的氣體含量和變化率均正常，3號電池盒的氣體含量及變化率明顯較高。判斷電池中的危險氣體超標，可能是由于電池泄漏造成的。經過巴士公司、汽車公司和電池公司的共同努力，開箱檢查證明電池存在泄漏。更換電池并停止報警。

2017年3月16日，一家運輸公司的純電動公交車的4號電池箱報告了2級警告。司機描述，第一次2級警報是在16年12月，開箱后警報消失；

第二次警報是在17年2月，拆包后警報消失了。這是第三次警告。快遞公司高度重視，協調報警系統制造商、電池公司和車企進行合作判斷。通過對收集到的數據進行分析，4號箱的數值和趨勢與其他箱完全偏離，并結合之前的報警和消失現象，初步確定電解液泄漏。開箱檢查證明，單個電池的安全閥因不明原因損壞，電解液泄漏。

減壓閥周圍存在泄漏腐蝕。

泄漏后電池芯的腐蝕痕跡

泄漏的蓄電池芯的泄壓閥端口用膠帶密封。

用膠帶密封安全閥，2分鐘后，打開膠帶，立即聞到電解液的味道。打開電池盒后，再次連接02設備讀取數據，未達到報警值。再現取消前兩個警報的過程。更換電池后，不再發出警報。

2017年3月19日，一家公交公司的純電動公交車報告了7號車廂的二級警告，司機及時向該公司報告并停止運行。根據數據分析，確定電池中的危險氣體超標，可能是電池泄漏造成的。經過汽車公司和電池公司的共同努力，開箱檢查證明電池存在泄漏。更換電池后，不再發出警報。

2017年3月20日，某交通集團縣城公交車的一輛純電動公交車向3號箱報2級預警，司機及時上報并停止運行。根據數據分析，確定電池中的危險氣體超標，可能是電池泄漏造成的。經開箱檢查，確認有兩個電池因不明原因泄漏。

第三，電解液泄漏的危害和原因

電解液泄漏是指蓄電池在儲存或使用過程中，電解液或電解液反應的氣體發生異常泄漏。其特征是安全閥周圍電解液溢出，電池槽蓋之間電解液溢出，外殼周圍或底部電解液溢出，端子周圍有酸液蠕動。

液體泄漏的危害是巨大的。如果極、槽蓋和外殼之間發生液體泄漏，由于閥控電池不允許電池的內部和外部通信，外部空氣自由進入電池后會迅速導致負極板氧化失效，這意味著電池組的容量和壽命將迅速降低（原理就像手電筒的干電池泄漏，會導致整個手電筒電池迅速報廢）。例如，200公里的巡航里程可能會急劇下降到100公里，壽命為5年的電池可能會下降到2年。更危險的是，泄漏后對系統短路的可能性大大增加。更重要的是，電解液在密封的電池盒中揮發并長期積累，成為重要的火源，嚴重危及操作安全。

電解液泄漏的原因是多方面的：外力損壞；碰撞和不規則的安裝會損壞密封結構；焊接缺陷、密封性能不足等制造原因；大電流放電引起的電極高溫，導致電極與密封劑的結合損壞；

電池殼中存在注入缺陷。然而，由于不同的使用場景，高電流放電可能是不可避免的。這需要電池的熱設計足夠好，制造階段足夠精確，安裝階段足夠標準化。它對電池企業的技術、生產和管理提出了挑戰。

電池單元泄漏的概率只是粗略計算的：但就生產管理而言，目前電池企業使用的六西格瑪（6西格瑪）過程控制允許每百萬個電池的故障概率（PPM）為3.47，然后PPM=3.47。根據每輛車100千瓦時和每節電池60AH的容量計算，每輛車需要近500節電池，因此有1000輛車。不幸的是，在實踐中，電池泄漏液體的比例遠高于每千輛車1.73個。

第四，如何預防和控制

幸運的是，在交通部、工業和信息化部、部相關國家標準和行業標準的幫助下，新一代新能源公交車具備主動防控系統等安全措施。例如，教運發〔2015〕34號明確指出，“新能源汽車必須符合國家相關技術標準，新能源公交車也應符合《公交車類型分類與評級》（JT/T88-2014），并配備安全監測和管理系統。工業和信息化部的《電動客車安全技術條件》也提出了明確要求：“4.3.6可充電儲能系統應具有火災自動探測和報警功能，并應在駕駛區域向駕駛員提供聲音或燈光報警信號”；據了解，部《GB7258機動車運行安全技術條件》也明確表示“車長6米及以上的純電動公交車和插電式混合動力公交車應能夠監測動力電池的工作狀態，并在發現異常情況時發出警報，并且在警報后5分鐘內電池盒不能被點燃和爆炸”。

在這些系統中，電解液泄漏檢測是一項非常重要的功能。我們不知道一輛純電動公交車的500個電池中，哪一個只會變質癌變，但我們可以對所有電池進行監測，一旦檢測到，立即消除，以有效控制這些無形的安全隱患。借助滅火裝置、防火地板等手段，將分階段控制和攔截事故。形成全生命周期危害監測體系，將大大提高新能源公交車的安全運營水平。

形成生命周期監測系統也將有助于提高新能源汽車的運營效率。所有電池單元都是健康的個體，沒有使癌癥惡化的破壞性因素，這將最大限度地保證電池的巡航范圍和使用壽命，從而提高運輸企業的運營效率。

五、如何有效檢測電池泄漏？

在實踐中，如何在早期準確檢測電解液泄漏是一個巨大的挑戰。難點既在于“早”又在于“準”，還在于“汽車”、“電池盒”等一系列應用環境。由于高靈敏度傳感器會受到電池盒內密封材料的揮發性氣體的影響，會造成誤報；靈敏度低的傳感器已經失去了預警功能。眾所周知，由于電池火災的嚴重性，延遲報警的后果極其嚴重，難以承受。

另一個巨大的挑戰是“高可靠性”和“長壽命”。由于該設備密封在電池盒中，8年12萬公里的長期保修是基本要求。問題是如何使系統在惡劣的環境中保持8年的高可靠性。這涉及到一系列技術問題。

幸運的是，電池的全生命周期監測，特別是泄漏檢測，已經被實踐證明是有效的。對于長時間后的報警準確性，需要進行驗證。使設備進行軟件升級是更新軟件系統和保持設備高可用性必須保證的基本功能之一。

標簽：發現東風

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