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国际视野下的新能源汽车安全

日期:2011-05-12    来源:中国科技财富  作者:季宸东

国际充换电网

2011
05/12
11:51
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关键词: 新能源汽车

    在全球能源价格高企的时代,各国日益认识到新能源汽车的开发和应用是实现经济结构转变、实现绿色环保的关键。相对燃油汽车百年的发展史,新能源汽车还处于起步阶段,各项技术未达到成熟,如何保障安全是发展新能源汽车过程中需要优先考虑的课题。西方发达国家注重从安全标准、安全法规、安全技术和安全培训等方面确保实现新能源汽车“安全永远第一”。

  全球新能源汽车竞争日趋激烈

  随着全球经济的复苏,从经济衰退中走出的各国正在争先恐后地抢占科学技术的制高点,全球即将进入空前的科技创新和产业振兴的时代。新能源汽车作为产业竞争和绿色革命的“杀手级”要素,得到了各国广泛的重视。

  美国:新能源汽车是国家战略的重要组成

  金融危机之后,美国计划将研发投入提高到GDP 3%的历史最高水平(约占世界研发投入总额的45%)。其中,推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源政策的核心之一,长期发展电动汽车、短期发展插电式混合动力汽车是发展新能源汽车规划的主旨。美国能源部将设立20亿美元的政府资助项目,用以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。政府还投入4亿美元支持充电站等基础设施建设。力争到2015年有100万辆充电式混合动力车上路。

  日本:优化税制促进新能源汽车的产业化

  为推动新能源汽车及环保汽车的发展,日本从2009年4月起实施“绿色税制”,适用对象包括纯电动汽车、混合动力车、清洁柴油车、天然气车及获得认定的低排放且燃油消耗量低的车辆。前三类车被日本政府定义为“下一代汽车”,购买这类车可免除多种税赋优惠。消费者还可根据所购车辆的排放水平享受不同的减税待遇,购置以天然气为燃料或混合动力车等低公害车辆的地方公共团体,还可得到政府的补助金。目前,日本混合动力车已形成产业化,燃料电池和生物燃料的发展得到鼓励。以丰田普锐斯为代表的日本混合动力电动汽车,在世界低污染汽车领域已占据领先地位,成为目前最为成功的混合动力车型之一。

  德国:大力推动可再生能源替代传统能源

  到2020年,德国计划将可再生能源要占全部能源消耗的比例提高到47%,新能源汽车要超过100万辆。在德国政府500亿欧元经济刺激计划中,很大一部分用于新能源汽车研发、“汽车充电站”网络建设和可再生能源开发,力争在2011年实现锂电池的产业化生产。

  法国:鼓励国民消费电动车与天然气汽车

  法国自上世纪90年代中期就开始推广电动车和天然气汽车。1999年,政府要求所有市政部门的电动车及天然气汽车比例须占市政部门拥有车辆总数的20%以上,以此推动新能源汽车在整个社会的推广。除为研发投入大笔资金外,法国还准备采取配套措施,保证电动车等环保汽车的顺利使用,如在工作场所、超市和住宅区等大幅增加充电站的数量,从而使充电如同加油一样便捷。

  总体而言,在应对经济危机及气候变化中,各国高度重视新能源产业发展,不断加快推进以绿色、节能和高科技为标志的新能源汽车的发展,将其培育为国家新的支柱产业。

  确保安全第一成全球广泛共识

  汽车是当今社会最常用、最普通和最便捷的出行工具,然而对人和社会造成的伤害也是所有出行工具中最严重的。在众多日常交通事故中,汽车交通事故的伤害是最危险的。

  世界卫生组织研究表明,在2000-2020年期间,汽车交通事故死亡人数在高收入国家将下降30%左右,而在中等收入和低收入国家则会大幅度增加。如果不采取适当措施,到2020年汽车交通事故伤害预计将从全球疾病与伤害十大原因中的第9位蹿升至第3位。

  相对于燃油汽车的百年发展史,新能源汽车还处于起步阶段,各项技术远未达到成熟,其安全问题更为突出。这是由于电动汽车采用高电压驱动电机,为更好地利用能量,动力电压不断提高,以往几十伏的电压已经增加至目前的100-600伏,甚至更高,远远超过36伏的安全电压,一旦触电后果将十分严重。

  具体而言,新能源汽车除存在燃油汽车安全方面的共性问题外,还带有一些独有的技术瓶颈。例如:电池充电时间长、体积和重量较大、放电次数少、电力驱动系统效率低、单次充电行驶里程短、电池整体稳定性和安全性尚待时日验证。

  “安全是一切的核心!要做好标准规范方面的工作,特别在安全规范标准方面的工作。” 国家科技部部长万钢(专栏)在2011年4月“第二届先进汽车领导人论坛(AVLF)”上特别强调,“汽车是一个人民出行交通的伙伴,我们一定要安全工作放在整个电动汽车发展的一个重要的环节。无论是在设计、研发还是在制造生产、示范运行、维护保养的环节当中,都一定要把安全工作作为整个工作的一条主线……因为我们的发展最终是为了用户能够放心大胆地把电动汽车作为他们生活当中的一个伙伴。”

  随着消费者安全意识的提高,已经有越来越多的国家开始重视新能源汽车的安全问题,意识到一旦流入市场的新能源汽车存在安全隐患,那么势必会损害消费者的利益乃至生命,必然威胁到新能源汽车未来的健康发展。

  以混合动力汽车发展最快的日本为例,除从技术上提高新能源汽车的主动安全和被动安全水平外,还采取召回、免费维修和用户培训等方式确保安全。例如,自2009年丰田最畅销的混合动力车型普锐斯上市以来,由于收到用户多起针对“短暂性刹车失灵”问题的投诉,丰田于2010年2月宣布对该车实施召回处理,规模近44万辆。2010年12月,丰田在全球范围内为65万辆普锐斯油电混合动力汽车启动了免费维修。

  迎接安全考验全世界各有高招

  相对传统燃油汽车,新能源汽车安全具体涉及四个方面:一、高压电池自身的安全;二、高压电的漏电保护;三、电池的碰撞安全;四、防水等保障整车行驶的安全。发达国家一般从安全标准、安全法规、安全技术和安全培训等四个方面综合解决安全问题。

  安全标准勇当排头兵

  面对蓬勃发展的新能源汽车产业所暴露出的安全隐患,欧洲委员会负责产业与创业事务的副主席安东尼奥?塔加尼(Antonio Tajani)呼吁:目前,欧盟成员国在新能源汽车安全法规方面还存在不少分歧。因此,在产品上市前,尽快建立统一的新能源汽车安全标准刻不容缓。因为此举不仅可以更好地保障驾驶者的安全,从而提升市场信心,而且通过简化和完善现行新能源汽车安全法规,能够减少车企成本,鼓励并促进新能源汽车产业快速发展。

  2010年可以称之为新能源汽车的“爆发之年”,不仅各类混合动力、纯电动、燃料汽车纷纷被推向市场,相关的技术标准也在加快推进。技术标准的统一化不仅有助于推动市场有序发展,对于汽车安全也具有根本性的作用。

  首先,电动汽车标准化。国际电工标准委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)目前正在进行插电式混合动力汽车与充电设施连接的标准化活动,组织实施统一两团体意见的“IEC/ISO JWG V2G”。国际汽车工程师学会(SAE)也在推进插电式混合动力汽车的标准化工作,2010年7月该会发布了衡量混合动力汽车尾气排放和燃油经济性的新标准。欧盟委员会在提出制定电动汽车充电标准的时间表后,2010年7月又提出要建立电动汽车的统一安全标准。

  其次,车载充电电池标准化。德国向国际电工委员会(IEC)与国际标准化机构(ISO)提交了车用锂电池规格方案,某种程度上德国希望通过先发制胜,争取将最先提出方的方案形成国际规格草案。德国提出的规格方案之一是电池的安全性与耐用性,如不满足基准将要求其停产。日本汽车研究所(JARI)与国际标准化组织标准(ISO)和国际电工委员会标准(IEC)合作组建工作组,进行混合动力车和纯电动车电池性能的标准化测试IEC 62660-1以及电池安全性方面的测试标准化IEC 62660-2工作,包括容量、功率、功效、存储、周期、冲击测试、高温性能、外部短路和过充电等。在安全性方面,日本有其标准SAEJ2929。

  安全法规强化责任监管

  美国对新能源汽车的安全监管延续了其对燃油汽车产品和市场准入管理的特点。政府将汽车产品的设计与制造纳入社会管理的法律体系中,对汽车产品的设计和制造专门立法,授权汽车安全、环保和节能的主管部门制定汽车技术法规,并按照汽车技术法规对汽车产品实施法制化的管理制度—自我认证和产品召回,实现政府对汽车产品在安全、环保、节能方面的有效控制。美国政府根据国会通过的有关法律,分别授权美国运输部(DOT)和美国环境保护署(EPA)制定并实施有关汽车安全、环保和节能等方面的汽车法规。美国汽车安全技术法规可分为3类:美国联邦机动车安全标准(FMVSS);与FMVSS配套的管理性汽车技术法规;美国汽车安全技术法规FMVSS的具体实施与汽车产品安全召回法规。

  根据欧盟规章《化学品注册、评估、许可和限制》(REACH),欧洲化学品管理署(ECHA)禁止含有15种高度关注的物质(SVHC)进入欧洲市场,且需供应商为客户和消费者提供物质的安全信息。对于新能源汽车电池而言,就要求铅酸蓄电池密封胶和极柱胶必须达到欧盟REACH的安全标准。

  安全技术为生命护航

  美国机动车的保有量和交通事故总数远大于中国,然而死亡人数却不及中国的一半。其中,汽车安全技术起到了关键性的作用。从安全技术角度来看,新能源汽车对传统燃油汽车并非是简单照搬适用。

  一方面,基本上传统燃油汽车的安全技术在新能源汽车上可以实现平移。燃油汽车、HV(混合动力汽车)、PHV(插电式混合动力汽车)、EV(纯电动汽车)以及FV(燃料电池汽车)的基本安全理念相同,都是以被动安全和主动安全为核心,追求以实际使用过程中的事故分析为基础的“汽车实际安全”,来进行产品研发,通过模拟和实车测试等方式反复评估,最终实现商品化。

  另一方面,传统燃油汽车的安全标准和技术对于新能源汽车有借鉴作用,但仅有传统安全技术不够,需根据新能源汽车多动力源、高压系统的特性,开发相应的安全技术,如制动系统、转向系统、电控系统、扭矩监控、绝缘检测、CAN网络检测、安全诊断和散热集成等。

  为减轻碰撞造成的影响,沃尔沃公司对蓄电池严密封装,安置在后车轮之间妥善保护起来,远离汽车的撞击缓冲区。一旦发生撞击,连接到电池的碰撞传感器将碰撞信息发送给车内电脑。电脑会自动切断电力供应,避免短路的危险。

  为解决高压电驱动系统的安全隐患,日产公司在电动车的结构设置上将产生高压电的部分完全密闭,任何漏电的情况都会被及时监测到。如果因为发生碰撞而引发漏电,强电流会自动关闭,有效减少了触电的发生。

  安全培训提升安全意识

  德国大众总设计师达?席尔瓦(Walter Maria de'Silva)在被问及什么样的汽车最安全时,回答道:“最安全的汽车是一辆装满炸药的汽车,开着它你会非常小心,因为你会想到如果自己一不小心碰了,这个车就会爆炸。”这个小故事从一个方面说明,人自身的安全意识对于整个汽车安全来说非常重要,新能源汽车同样如此。

  考虑到日益增加的新能源汽车安全隐患,在美国能源部440万美元的资助下,2010年美国消防协会在全国启动了针对新能源汽车安全的培训,以帮助消防员和公众处理新能源汽车所发生的紧急情况。

  无独有偶,英国汽车制造商和贸易商协会(SMMT)与其合作伙伴英国汽车工业公司(IMI)以及Semta研究所于2010年举行了英国电动车零售和制造业行业技能议会,制定了电动车的资格认证和培训发展计划,在运营商达成一致的基础上,满足电动车的制造、维修、应急服务和故障恢复。该计划将照顾服务和维修网点、应急服务、路边援助队和零售商的关切,使现有专业技术人员参加培训,确保相关的培训能够提升新能源汽车的安全水平。

  中国还需苦练内功提升安全性

  目前,美国、欧盟以及亚洲部分国家已经在着手制定新能源汽车的相关安全标准,标准之争已经打响世界新能源汽车竞争格局的第一战。目前,我国和汽车行业也已经制定了46项针对新能源汽车的标准,部分涉及到了新能源汽车安全。面对日本等国对于安全标准的积极谋划,我国也应尽快研究和出台标准,以减少国家资源配置和基础设施建设的重复和浪费,避免在未来的国际竞争中处于被动地位。

  此外,我国应借鉴有关国家在燃油汽车和新能源汽车安全方面的法律法规,尽快制定出适应新能源汽车特征的技术、制造、销售和召回等方面的法律法规,促使新能源汽车让消费者可以放心购买、安心驾驶。

  国务院副总理李克强指出,“新能源产业正孕育着新的经济增长点,也是新一轮国际竞争的战略制高点”。新能源汽车产业未来“风景这边独好”,但任何急功近利的短视行为都会给这个新兴的行业带来伤害。我们只有让“绿色”的新能源汽车更安全、更可靠,才能实现新能源汽车的可持续发展。

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