【科普】新能源汽车安全实例解析

来源：中国电池网作者：Harry Zhang

一、前言

随着2012年国务院《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》的发布，新能源汽车迎来了发展的春天。为加快新能源汽车的推广应用，国务院办公厅于2014年7月发布了《关于加快新能源车推广应用的指导意见》，重申“纯电动是新能源汽车发展的主要战略方向”，动力电池发展迅速。为了加快在交通运输行业的推广应用，交通运输部于2015年3月发布了《交通运输部关于加快新能源汽车在交通运输领域推广应用的实施意见》，交通运输行业勇敢地走在了前列，为中国新能源汽车产业的发展奠定了坚实的基础。

随着新能源汽车的广泛应用，安全事故也屡见不鲜，并成为高发趋势。为了解决其安全风险，交通运输行业做了大量工作，并形成了相关的要求和标准，所有这些要求和标准都在交通发[2015]34号、JT/T352-2013第1号修正案和JT/T88-2014第1号修订案中做出了强制性要求。在这些标准的实施中，交通运输企业及时发现新能源汽车的安全隐患并有效消除，取得了远超预期的成果，极大地保障了新能源汽车安全运营。作者讲述了发现和消除几个安全隐患的过程。

第二，案例分析

2017年3月12日，某公交公司3号纯电动公交车3号电池箱报2级警告（安全隐患等级），驾驶员及时向公司报告并停止运行。根据收集的数据分析，其他电池的气体含量和变化率均正常，3号电池盒的气体含量及变化率明显较高。判断电池中的危险气体超标，可能是由于电池泄漏造成的。经过巴士公司、汽车公司和电池公司的共同努力，开箱检查证明电池存在泄漏。更换电池并停止报警。

2017年3月16日，一家运输公司的纯电动公交车的4号电池箱报告了2级警告。司机描述，第一次2级警报是在16年12月，开箱后警报消失；

第二次警报是在17年2月，拆包后警报消失了。这是第三次警告。快递公司高度重视，协调报警系统制造商、电池公司和车企进行合作判断。通过对收集到的数据进行分析，4号箱的数值和趋势与其他箱完全偏离，并结合之前的报警和消失现象，初步确定电解液泄漏。开箱检查证明，单个电池的安全阀因不明原因损坏，电解液泄漏。

减压阀周围存在泄漏腐蚀。

泄漏后电池芯的腐蚀痕迹

泄漏的蓄电池芯的泄压阀端口用胶带密封。

用胶带密封安全阀，2分钟后，打开胶带，立即闻到电解液的味道。打开电池盒后，再次连接02设备读取数据，未达到报警值。再现取消前两个警报的过程。更换电池后，不再发出警报。

2017年3月19日，一家公交公司的纯电动公交车报告了7号车厢的二级警告，司机及时向该公司报告并停止运行。根据数据分析，确定电池中的危险气体超标，可能是电池泄漏造成的。经过汽车公司和电池公司的共同努力，开箱检查证明电池存在泄漏。更换电池后，不再发出警报。

2017年3月20日，某交通集团县城公交车的一辆纯电动公交车向3号箱报2级预警，司机及时上报并停止运行。根据数据分析，确定电池中的危险气体超标，可能是电池泄漏造成的。经开箱检查，确认有两个电池因不明原因泄漏。

第三，电解液泄漏的危害和原因

电解液泄漏是指蓄电池在储存或使用过程中，电解液或电解液反应的气体发生异常泄漏。其特征是安全阀周围电解液溢出，电池槽盖之间电解液溢出，外壳周围或底部电解液溢出，端子周围有酸液蠕动。

液体泄漏的危害是巨大的。如果极、槽盖和外壳之间发生液体泄漏，由于阀控电池不允许电池的内部和外部通信，外部空气自由进入电池后会迅速导致负极板氧化失效，这意味着电池组的容量和寿命将迅速降低（原理就像手电筒的干电池泄漏，会导致整个手电筒电池迅速报废）。例如，200公里的巡航里程可能会急剧下降到100公里，寿命为5年的电池可能会下降到2年。更危险的是，泄漏后对系统短路的可能性大大增加。更重要的是，电解液在密封的电池盒中挥发并长期积累，成为重要的火源，严重危及操作安全。

电解液泄漏的原因是多方面的：外力损坏；碰撞和不规则的安装会损坏密封结构；焊接缺陷、密封性能不足等制造原因；大电流放电引起的电极高温，导致电极与密封剂的结合损坏；

电池壳中存在注入缺陷。然而，由于不同的使用场景，高电流放电可能是不可避免的。这需要电池的热设计足够好，制造阶段足够精确，安装阶段足够标准化。它对电池企业的技术、生产和管理提出了挑战。

电池单元泄漏的概率只是粗略计算的：但就生产管理而言，目前电池企业使用的六西格玛（6西格玛）过程控制允许每百万个电池的故障概率（PPM）为3.47，然后PPM=3.47。根据每辆车100千瓦时和每节电池60AH的容量计算，每辆车需要近500节电池，因此有1000辆车。不幸的是，在实践中，电池泄漏液体的比例远高于每千辆车1.73个。

第四，如何预防和控制

幸运的是，在交通部、工业和信息化部、部相关国家标准和行业标准的帮助下，新一代新能源公交车具备主动防控系统等安全措施。例如，教运发〔2015〕34号明确指出，“新能源汽车必须符合国家相关技术标准，新能源公交车也应符合《公交车类型分类与评级》（JT/T88-2014），并配备安全监测和管理系统。工业和信息化部的《电动客车安全技术条件》也提出了明确要求：“4.3.6可充电储能系统应具有火灾自动探测和报警功能，并应在驾驶区域向驾驶员提供声音或灯光报警信号”；据了解，部《GB7258机动车运行安全技术条件》也明确表示“车长6米及以上的纯电动公交车和插电式混合动力公交车应能够监测动力电池的工作状态，并在发现异常情况时发出警报，并且在警报后5分钟内电池盒不能被点燃和爆炸”。

在这些系统中，电解液泄漏检测是一项非常重要的功能。我们不知道一辆纯电动公交车的500个电池中，哪一个只会变质癌变，但我们可以对所有电池进行监测，一旦检测到，立即消除，以有效控制这些无形的安全隐患。借助灭火装置、防火地板等手段，将分阶段控制和拦截事故。形成全生命周期危害监测体系，将大大提高新能源公交车的安全运营水平。

形成生命周期监测系统也将有助于提高新能源汽车的运营效率。所有电池单元都是健康的个体，没有使癌症恶化的破坏性因素，这将最大限度地保证电池的巡航范围和使用寿命，从而提高运输企业的运营效率。

五、如何有效检测电池泄漏？

在实践中，如何在早期准确检测电解液泄漏是一个巨大的挑战。难点既在于“早”又在于“准”，还在于“汽车”、“电池盒”等一系列应用环境。由于高灵敏度传感器会受到电池盒内密封材料的挥发性气体的影响，会造成误报；

灵敏度低的传感器已经失去了预警功能。众所周知，由于电池火灾的严重性，延迟报警的后果极其严重，难以承受。

另一个巨大的挑战是“高可靠性”和“长寿命”。由于该设备密封在电池盒中，8年12万公里的长期保修是基本要求。问题是如何使系统在恶劣的环境中保持8年的高可靠性。这涉及到一系列技术问题。

幸运的是，电池的全生命周期监测，特别是泄漏检测，已经被实践证明是有效的。对于长时间后的报警准确性，需要进行验证。使设备进行软件升级是更新软件系统和保持设备高可用性必须保证的基本功能之一。来源：中国电池网作者：Harry Zhang

一、前言

随着2012年国务院《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》的发布，新能源汽车迎来了发展的春天。为加快新能源汽车的推广应用，国务院办公厅于2014年7月发布了《关于加快新能源车推广应用的指导意见》，重申“纯电动是新能源汽车发展的主要战略方向”，动力电池发展迅速。为了加快在交通运输行业的推广应用，交通运输部于2015年3月发布了《交通运输部关于加快新能源汽车在交通运输领域推广应用的实施意见》，交通运输行业勇敢地走在了前列，为中国新能源汽车产业的发展奠定了坚实的基础。

随着新能源汽车的广泛应用，安全事故也屡见不鲜，并成为高发趋势。为了解决其安全风险，交通运输行业做了大量工作，并形成了相关的要求和标准，所有这些要求和标准都在交通发[2015]34号、JT/T352-2013第1号修正案和JT/T88-2014第1号修订案中做出了强制性要求。在这些标准的实施中，交通运输企业及时发现新能源汽车的安全隐患并有效消除，取得了远超预期的成果，极大地保障了新能源汽车安全运营。作者讲述了发现和消除几个安全隐患的过程。

第二，案例分析

2017年3月12日，某公交公司3号纯电动公交车3号电池箱报2级警告（安全隐患等级），驾驶员及时向公司报告并停止运行。根据收集的数据分析，其他电池的气体含量和变化率均正常，3号电池盒的气体含量及变化率明显较高。判断电池中的危险气体超标，可能是由于电池泄漏造成的。经过巴士公司、汽车公司和电池公司的共同努力，开箱检查证明电池存在泄漏。更换电池并停止报警。

2017年3月16日，一家运输公司的纯电动公交车的4号电池箱报告了2级警告。司机描述，第一次2级警报是在16年12月，开箱后警报消失；

第二次警报是在17年2月，拆包后警报消失了。这是第三次警告。快递公司高度重视，协调报警系统制造商、电池公司和车企进行合作判断。通过对收集到的数据进行分析，4号箱的数值和趋势与其他箱完全偏离，并结合之前的报警和消失现象，初步确定电解液泄漏。开箱检查证明，单个电池的安全阀因不明原因损坏，电解液泄漏。

减压阀周围存在泄漏腐蚀。

泄漏后电池芯的腐蚀痕迹

泄漏的蓄电池芯的泄压阀端口用胶带密封。

用胶带密封安全阀，2分钟后，打开胶带，立即闻到电解液的味道。打开电池盒后，再次连接02设备读取数据，未达到报警值。再现取消前两个警报的过程。更换电池后，不再发出警报。

2017年3月19日，一家公交公司的纯电动公交车报告了7号车厢的二级警告，司机及时向该公司报告并停止运行。根据数据分析，确定电池中的危险气体超标，可能是电池泄漏造成的。经过汽车公司和电池公司的共同努力，开箱检查证明电池存在泄漏。更换电池后，不再发出警报。

2017年3月20日，某交通集团县城公交车的一辆纯电动公交车向3号箱报2级预警，司机及时上报并停止运行。根据数据分析，确定电池中的危险气体超标，可能是电池泄漏造成的。经开箱检查，确认有两个电池因不明原因泄漏。

第三，电解液泄漏的危害和原因

电解液泄漏是指蓄电池在储存或使用过程中，电解液或电解液反应的气体发生异常泄漏。其特征是安全阀周围电解液溢出，电池槽盖之间电解液溢出，外壳周围或底部电解液溢出，端子周围有酸液蠕动。

液体泄漏的危害是巨大的。如果极、槽盖和外壳之间发生液体泄漏，由于阀控电池不允许电池的内部和外部通信，外部空气自由进入电池后会迅速导致负极板氧化失效，这意味着电池组的容量和寿命将迅速降低（原理就像手电筒的干电池泄漏，会导致整个手电筒电池迅速报废）。例如，200公里的巡航里程可能会急剧下降到100公里，寿命为5年的电池可能会下降到2年。更危险的是，泄漏后对系统短路的可能性大大增加。更重要的是，电解液在密封的电池盒中挥发并长期积累，成为重要的火源，严重危及操作安全。

电解液泄漏的原因是多方面的：外力损坏；碰撞和不规则的安装会损坏密封结构；焊接缺陷、密封性能不足等制造原因；大电流放电引起的电极高温，导致电极与密封剂的结合损坏；

电池壳中存在注入缺陷。然而，由于不同的使用场景，高电流放电可能是不可避免的。这需要电池的热设计足够好，制造阶段足够精确，安装阶段足够标准化。它对电池企业的技术、生产和管理提出了挑战。

电池单元泄漏的概率只是粗略计算的：但就生产管理而言，目前电池企业使用的六西格玛（6西格玛）过程控制允许每百万个电池的故障概率（PPM）为3.47，然后PPM=3.47。根据每辆车100千瓦时和每节电池60AH的容量计算，每辆车需要近500节电池，因此有1000辆车。不幸的是，在实践中，电池泄漏液体的比例远高于每千辆车1.73个。

第四，如何预防和控制

幸运的是，在交通部、工业和信息化部、部相关国家标准和行业标准的帮助下，新一代新能源公交车具备主动防控系统等安全措施。例如，教运发〔2015〕34号明确指出，“新能源汽车必须符合国家相关技术标准，新能源公交车也应符合《公交车类型分类与评级》（JT/T88-2014），并配备安全监测和管理系统。工业和信息化部的《电动客车安全技术条件》也提出了明确要求：“4.3.6可充电储能系统应具有火灾自动探测和报警功能，并应在驾驶区域向驾驶员提供声音或灯光报警信号”；据了解，部《GB7258机动车运行安全技术条件》也明确表示“车长6米及以上的纯电动公交车和插电式混合动力公交车应能够监测动力电池的工作状态，并在发现异常情况时发出警报，并且在警报后5分钟内电池盒不能被点燃和爆炸”。

在这些系统中，电解液泄漏检测是一项非常重要的功能。我们不知道一辆纯电动公交车的500个电池中，哪一个只会变质癌变，但我们可以对所有电池进行监测，一旦检测到，立即消除，以有效控制这些无形的安全隐患。借助灭火装置、防火地板等手段，将分阶段控制和拦截事故。形成全生命周期危害监测体系，将大大提高新能源公交车的安全运营水平。

形成生命周期监测系统也将有助于提高新能源汽车的运营效率。所有电池单元都是健康的个体，没有使癌症恶化的破坏性因素，这将最大限度地保证电池的巡航范围和使用寿命，从而提高运输企业的运营效率。

五、如何有效检测电池泄漏？

在实践中，如何在早期准确检测电解液泄漏是一个巨大的挑战。难点既在于“早”又在于“准”，还在于“汽车”、“电池盒”等一系列应用环境。由于高灵敏度传感器会受到电池盒内密封材料的挥发性气体的影响，会造成误报；灵敏度低的传感器已经失去了预警功能。众所周知，由于电池火灾的严重性，延迟报警的后果极其严重，难以承受。

另一个巨大的挑战是“高可靠性”和“长寿命”。由于该设备密封在电池盒中，8年12万公里的长期保修是基本要求。问题是如何使系统在恶劣的环境中保持8年的高可靠性。这涉及到一系列技术问题。

幸运的是，电池的全生命周期监测，特别是泄漏检测，已经被实践证明是有效的。对于长时间后的报警准确性，需要进行验证。使设备进行软件升级是更新软件系统和保持设备高可用性必须保证的基本功能之一。

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