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试论提高电动汽车安全性之道

2012-08-09 09:54
潇纵
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  安全性的衡量尺度

  安全性的实质就是事故概率。既然是概率,它就可以用数值来表示。例如核反应堆设计时,安全性要达到10-5或10-6/堆·年。如此低的事故概率,除了要有高水平的设计、制造能力外,还要在运行中有一套严密的操作规程和严格的维修保养制度来保障。电动汽车和电池设计、制造中必然要考虑许多安全措施,也应该有量化的形式来最后集中表达其安全程度,例如1010(100亿)车·公里发生燃烧、爆炸事故不超过一件,或10-10/千瓦时·公里等其他表达形式。

  我国现有约1亿辆燃油汽车,平均每天发生一起自燃事故;每辆汽车平均按每天行驶100公里计,事故概率正是1010车公里发生一起燃烧事故。现在媒体和公众对这样的事件频率已不感到惊奇和可怕,似乎是可以接受的一个安全指标。如果电动汽车的事故概率也降到这样的水平,也就不会引起大的轰动了。

  但是,如何将此指标落实(分配)到电动汽车(主要是电池)的各项设计措施中,又如何通过汽车实际达到的各项性能计算出该汽车的安全水平(或事故概率),更如何通过计算出的各汽车事故概率指导该汽车提高安全性,将是一个相当复杂的课题。笔者建议政府有关部门及早部署,以系统地研究电动汽车安全性提高之道。

  已可采用的安全措施

  一、采取增程技术,从技术路线上提高安全性和节油率。

  现有电池水平下,纯电动大、中型汽车的合理设计里程仅约150公里,电池组常常满充满放,性能衰退快;电池量大,散热困难,解决安全问题的难度加重。

  纯电驱动的增程式车,用小功率发电机在行驶途中以最佳工况发电,不仅节油率高,而且不必配太大容量的动力电池就可远行;特别是电池组运行于“半充”与“半放”状态之间,淡化了不一致性问题,且内阻小,发热量小;电池不过充、不过放,循环寿命长,安全性好,尤其适用于大、中型车辆。

  二、发展安全性高的微、小型纯电动汽车。

  微、小型纯电动汽车用的电池容量小,从根本上降低了电池的事故概率。这种车还可用铅酸电池,不仅价廉,而且安全性比锂离子电池好。

  三、提高电池的安全性能。

  要推广应用对水不敏感的电解质、减少溶剂用量的聚合物(或凝胶)电解质,电解液中添加阻燃剂、防过充或防过热的聚合物单体等,涂有陶瓷微粉的耐热、不收缩隔膜。

  减低电池的内阻有利于减少电池的温升,十分重要,全极耳和极耳与极柱一体化等专利技术应该推广。

  四、电池组防火功能设计。

  优良的管理系统、牢靠的连接方法、有效的散热途径、稳妥的空气隔绝、及时的监测报警和正确的灭火措施等等,贯彻这些防火设计原则和相应的技术措施,将有助于提高动力电池组的安全性。

  电池组有效散热和隔绝空气相结合的专利技术,对于防止电池燃烧很有价值。

  结束语

  笔者认为,要提高电动汽车安全性,需要立项系统地研究电动汽车的安全性规律和用数值来表达安全性(即事故概率);要以电池发展为依据规划电动汽车发展;要用好现有的各种电池,生产相应的车;在持续治理铅污染的同时,大力支持研制高比能量、长寿命、高功率等新技术铅酸电池。

  作者:中国工程院院士 杨裕生

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