11月10日-12日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會和武漢市人民政府共同主辦的“2023中國汽車供應(yīng)鏈大會暨第二屆中國新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)大會”在武漢經(jīng)開區(qū)舉辦。本屆供應(yīng)鏈大會以“踔厲奮發(fā)，攻堅克難——打造安全、韌性、綠色汽車供應(yīng)鏈”為主題，設(shè)置了“1場戰(zhàn)略峰會、1場大會論壇、9場主題論壇”共11場會議，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、全球化發(fā)展等熱點話題進行深入交流與探討，尋找構(gòu)建世界一流汽車供應(yīng)鏈的對策、方法和路徑。其中，在11月11日下午舉辦的“主題論壇二：補能體系——打造充換電高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)生態(tài)”上，中國電力科學研究院三級職員/教授級高工李斌發(fā)表演講。
以下內(nèi)容為現(xiàn)場發(fā)言實錄：
很高興有機會和大家交流一下電動汽車充電安全相關(guān)技術(shù)，我主要從四個方面。一個是背景，第二是充電安全監(jiān)測與預(yù)警。第三是安全防護與消防，第四是相關(guān)建議和展望。
一、背景簡單的講一下，現(xiàn)在新能源車1812萬輛，增長的比較快，從預(yù)測的角度來說，2030年能達到8000萬輛。電動汽車發(fā)展趨勢大家都有目共睹，從國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，2020年大概170余起，2021年160余起，2022年220余起，這些都是報道的例子。車的自燃等安全事故對整個行業(yè)發(fā)展影響還是巨大的，我們做了一些研究統(tǒng)計，在安全事故中乘用車事故占比比較高，純電動車占比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)和靜止狀態(tài)是主要發(fā)生的場景，而且大部分是在高SOC狀態(tài)下，低電量的時候事故發(fā)生并不是很多。
整個安全事故對我們的電動汽車行業(yè)發(fā)展會造成一些影響，充電安全事情還是需要引起我們的重視，
二、充電安全監(jiān)測與預(yù)警。主要分三個部分。一個是車輛電池部分，第二是充電設(shè)施部分，第三是電網(wǎng)側(cè)。在車側(cè)這塊，主要分三個部分，電的濫用，熱濫用、機械濫用。做電池安全預(yù)警也有很多方法，舉個簡單的例子，閾值數(shù)風險模型，上面這個圖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險預(yù)警。另外單體最高電壓超限，這是最簡單的風險評估模型。我們再可以看下，比如充電電壓變化率的情況，第一個圖，充電電壓波動和電池電壓波動是正常區(qū)間，第二個圖也是一樣，第三個圖充電電壓大幅度上升，電池電壓還是保持不動，這也是一個異常情況。充電情況就可以發(fā)現(xiàn)有一些風險．電池一致性評價，2018年電池比較新的時候，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。
電池安全對老化的情況可以做一些判斷，評估一致性就不細說了，預(yù)警可以分為突發(fā)和瞬時的，我們也做了一下分類，從實時故障來說是4類，通信、充電、放電、保護功能失效，10大核心指標如圖。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化，你要找到一個折衷點，有時候過度強調(diào)預(yù)警和安全，可能會造成一些正常情況下宕機、停機。所以我們也要找到折衷點，可以相應(yīng)采取一些策略，比如延時上報，多次判斷。
說完車側(cè)再說樁側(cè)，主要是充電設(shè)施，其實大部分主要還是一個充電設(shè)施對人身安全，絕緣漏電發(fā)生人生傷亡事故，不要因為過溫、充電設(shè)施自燃等帶來安全事故。我們梳理樁側(cè)運行數(shù)據(jù)，3個大類，3個級別，32項安全指標，都可以進行充分判斷。
再說網(wǎng)側(cè)，可能大家不關(guān)心，但是對電網(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帶來很多問題。傳統(tǒng)充電對電網(wǎng)影響大家都知道，比如電能質(zhì)量問題，臺區(qū)配變過載問題等等，對區(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、大功率集中整流會發(fā)生一些諧振的風險，包括有一些低頻振蕩，電能質(zhì)量問題，這是我們做的一個放電實驗，作為一些實測數(shù)據(jù)，可以看到在第一個圖中，電流諧波畸變率已經(jīng)超過了國標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)測試。我們做了一個并網(wǎng)測試，多臺車放電的時候也會發(fā)生電流畸變率超限，相關(guān)結(jié)論如圖。
三、充電安全防護與消防。防護其實剛才咱們車側(cè)、樁側(cè)、網(wǎng)側(cè)都講了，都有各自的本體防護策略，現(xiàn)在有做多層級防護，我們現(xiàn)在想提的是車端自己本身，電池本身的防護，能不能做一個后備保護和綜合判斷，對網(wǎng)側(cè)的一些影響，它應(yīng)該是一個多層級的。
有一些事情已經(jīng)發(fā)生了，但是我們怎么能夠去進行盡快的處理，有幾個方法，一是無人值守煙霧圖像識別、紅外測溫報警成本相對偏小，電動汽車并不像汽油車發(fā)生直接爆炸，它有一個燃燒的過程，有時候本身車燒了會把旁邊的車給毀了。所以能不能通過紅外傳感、煙霧識別去提醒遠程維護人員，5分鐘或者10分鐘來進行處置，或者把旁邊的車挪開，至少不造成事故的擴大?，F(xiàn)在可以加裝紅外成像，成本也并不高，當然如果說將來資金允許，也可以搞站級消防和防護，我們也做了一個示范站防護，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)實施方案，災(zāi)前要做態(tài)勢感知，災(zāi)中要進行日常信號提醒，兩道防線，消防測試圖和壓縮空氣泡沫隔離，還可以做局部隔離，這個過程我們覺得還是涉及到資金成本問題，確實需要資金的支持。
四、最后提下展望和建議，一是加快充電安全相關(guān)標準的制定和完善。而是加強行業(yè)質(zhì)量檢測和監(jiān)督，特別是新能源車下鄉(xiāng)，廣大農(nóng)村地區(qū)可能會出現(xiàn)一些低價、質(zhì)量不過關(guān)的情況，會更容易發(fā)生一些安全事故。所以我們強烈建議要對行業(yè)質(zhì)量進行加強檢測和監(jiān)督，提升整個行業(yè)整體質(zhì)量。
三是加強充電信息安全防護技術(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，對整個社會和國家會帶來巨大的潛在問題。個人信息、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關(guān)注的。四是加強模型實用化研究，前面提到相關(guān)方法，但這個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)場發(fā)言實錄：
很高興有機會和大家交流一下電動汽車充電安全相關(guān)技術(shù)，我主要從四個方面。一個是背景，第二是充電安全監(jiān)測與預(yù)警。第三是安全防護與消防，第四是相關(guān)建議和展望。
一、背景簡單的講一下，現(xiàn)在新能源車1812萬輛，增長的比較快，從預(yù)測的角度來說，2030年能達到8000萬輛。電動汽車發(fā)展趨勢大家都有目共睹，從國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，2020年大概170余起，2021年160余起，2022年220余起，這些都是報道的例子。車的自燃等安全事故對整個行業(yè)發(fā)展影響還是巨大的，我們做了一些研究統(tǒng)計，在安全事故中乘用車事故占比比較高，純電動車占比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)和靜止狀態(tài)是主要發(fā)生的場景，而且大部分是在高SOC狀態(tài)下，低電量的時候事故發(fā)生并不是很多。
整個安全事故對我們的電動汽車行業(yè)發(fā)展會造成一些影響，充電安全事情還是需要引起我們的重視，
二、充電安全監(jiān)測與預(yù)警。主要分三個部分。一個是車輛電池部分，第二是充電設(shè)施部分，第三是電網(wǎng)側(cè)。在車側(cè)這塊，主要分三個部分，電的濫用，熱濫用、機械濫用。做電池安全預(yù)警也有很多方法，舉個簡單的例子，閾值數(shù)風險模型，上面這個圖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險預(yù)警。另外單體最高電壓超限，這是最簡單的風險評估模型。我們再可以看下，比如充電電壓變化率的情況，第一個圖，充電電壓波動和電池電壓波動是正常區(qū)間，第二個圖也是一樣，第三個圖充電電壓大幅度上升，電池電壓還是保持不動，這也是一個異常情況。充電情況就可以發(fā)現(xiàn)有一些風險．電池一致性評價，2018年電池比較新的時候，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。
電池安全對老化的情況可以做一些判斷，評估一致性就不細說了，預(yù)警可以分為突發(fā)和瞬時的，我們也做了一下分類，從實時故障來說是4類，通信、充電、放電、保護功能失效，10大核心指標如圖。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化，你要找到一個折衷點，有時候過度強調(diào)預(yù)警和安全，可能會造成一些正常情況下宕機、停機。所以我們也要找到折衷點，可以相應(yīng)采取一些策略，比如延時上報，多次判斷。
說完車側(cè)再說樁側(cè)，主要是充電設(shè)施，其實大部分主要還是一個充電設(shè)施對人身安全，絕緣漏電發(fā)生人生傷亡事故，不要因為過溫、充電設(shè)施自燃等帶來安全事故。我們梳理樁側(cè)運行數(shù)據(jù)，3個大類，3個級別，32項安全指標，都可以進行充分判斷。
再說網(wǎng)側(cè)，可能大家不關(guān)心，但是對電網(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帶來很多問題。傳統(tǒng)充電對電網(wǎng)影響大家都知道，比如電能質(zhì)量問題，臺區(qū)配變過載問題等等，對區(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、大功率集中整流會發(fā)生一些諧振的風險，包括有一些低頻振蕩，電能質(zhì)量問題，這是我們做的一個放電實驗，作為一些實測數(shù)據(jù)，可以看到在第一個圖中，電流諧波畸變率已經(jīng)超過了國標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)測試。我們做了一個并網(wǎng)測試，多臺車放電的時候也會發(fā)生電流畸變率超限，相關(guān)結(jié)論如圖。
三、充電安全防護與消防。防護其實剛才咱們車側(cè)、樁側(cè)、網(wǎng)側(cè)都講了，都有各自的本體防護策略，現(xiàn)在有做多層級防護，我們現(xiàn)在想提的是車端自己本身，電池本身的防護，能不能做一個后備保護和綜合判斷，對網(wǎng)側(cè)的一些影響，它應(yīng)該是一個多層級的。
有一些事情已經(jīng)發(fā)生了，但是我們怎么能夠去進行盡快的處理，有幾個方法，一是無人值守煙霧圖像識別、紅外測溫報警成本相對偏小，電動汽車并不像汽油車發(fā)生直接爆炸，它有一個燃燒的過程，有時候本身車燒了會把旁邊的車給毀了。所以能不能通過紅外傳感、煙霧識別去提醒遠程維護人員，5分鐘或者10分鐘來進行處置，或者把旁邊的車挪開，至少不造成事故的擴大?，F(xiàn)在可以加裝紅外成像，成本也并不高，當然如果說將來資金允許，也可以搞站級消防和防護，我們也做了一個示范站防護，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)實施方案，災(zāi)前要做態(tài)勢感知，災(zāi)中要進行日常信號提醒，兩道防線，消防測試圖和壓縮空氣泡沫隔離，還可以做局部隔離，這個過程我們覺得還是涉及到資金成本問題，確實需要資金的支持。
四、最后提下展望和建議，一是加快充電安全相關(guān)標準的制定和完善。而是加強行業(yè)質(zhì)量檢測和監(jiān)督，特別是新能源車下鄉(xiāng)，廣大農(nóng)村地區(qū)可能會出現(xiàn)一些低價、質(zhì)量不過關(guān)的情況，會更容易發(fā)生一些安全事故。所以我們強烈建議要對行業(yè)質(zhì)量進行加強檢測和監(jiān)督，提升整個行業(yè)整體質(zhì)量。
三是加強充電信息安全防護技術(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，對整個社會和國家會帶來巨大的潛在問題。個人信息、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關(guān)注的。四是加強模型實用化研究，前面提到相關(guān)方法，但這個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。
