新国标出台后,充电基础设施安全问题如何解决?| 电动车百人会专栏

  • 发表于: 2016/07/20 08:49:00 来源:车云网

充电新国标的出台能在一定上改善充电设施的安全性与一致性,而老产品的存在以及认证机制的缺乏依然是隐患。

车云按:作为中国电动汽车领域跨学科、跨行业、跨部门、跨所有制的政策和学术研究平台,中国电动汽车百人会(Chinaev100)已成为国家在电动汽车领域的第三方智库。车云网联合百人会设立特约专栏,针对电动车的热点问题,探讨和分析产业发展之策。

专栏第二篇关注电动车的充电基础设施问题。在电动车的推广过程中,充电基础设施同等重要,但是目前国内充电基础设施推广并不尽如人意,也存在一些问题。电动车百人会以「充电安全与效率」为题,围绕技术开发、标准制定、行业准入、市场推广、用户使用等角度,进行了探讨,并提出建议的解决方案。

一、充电设施安全是系统工程

充电设施的安全性包括基本安全、自主安全、环境安全、通讯安全四个领域。基本安全是指充电设备结构化的安全保护措施; 自主安全是指充电设备发生故障时的自主保护措施;环境安全是指充电设备在运行过程中受周边环境的影响因素;通讯安全是指充电设备与其他设施之间的访问、信息验证的保护。

电动汽车的充电安全需要技术、设备、监控、管理多个方面协同合作,在整个系统上建立防控体系,而不仅仅是从其中的某一方面入手,只有这样,才能保证充电基础设施的整体安全。

 二、现有充电设施存在的问题

1.设计、制造、安装环节有所欠缺

据不完全统计,2015 年以来,我国已发生 7 起纯电动客车、 混合动力客车自燃事故。人们的注意力多集中整车和电池问题上, 但其中几起事故却肇始于充电设施。

一个典型的案例是:一辆正在充电客车的动力电池已经充满,但因未接收到 BMS 停止充电信 号,电又持续了72 min,充电量达到 58kWh,造成多个电池箱先后发生电池热失控、电解液泄漏,导致短路,发生火灾。其技术上的缺陷是:主控模块死机、BMS 缺少主控模块异常保护机 制、充电设备缺少主动保护机制、监控系统缺少相应的判断报警机制,以及运营人员缺少异常判断经验。

近年来,有关部门在对部分充电设施的检测中也发现很多安全问题。如充电桩直流充电结束后,电压下降缓慢,此时用户如果触及充电枪端子,就可能触电;车辆请求的充电电流发生变化 时,充电机不能及时响应,造成过充电;当充电机与车辆之间的CAN 通信发生中断时,充电机未能及时停止输出电流,出现长时不可控状态。

2.产品质量存在问题

商务车充电桩的建设有一个特点,车驻停在哪里就在哪里充电,用车企业往往不懂技术,同时又对充电提出一些特殊要求。 比如充电电流应为10安培,但为了快,要求充电机用30安培、50安培电流去充。有些厂家的产品也存在质量问题,比如BMS发出充电停止指令,充电机不能立即停止,造成过充。还有充电桩材料、密封工艺达不到要求,造成充电枪拉弧、着火、甚至爆炸。

上述这些产品都是在 2016 年 1 月 1 日实施的 GBT 20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置》新国家标准实施前生产的,新国标对此都有了具体的规定,但这些数量众多的老产品目前仍在广泛使用。

3.客户使用不便

客户使用不同厂家或不同运营商、以及不同地点的充电桩时,遇到很多麻烦:用不同的充电桩或在不同的运营商处充电要购买不同的充电卡,同一个车主一般有五六张充电卡,而且都要预先充值。尽管现在有了手机 APP,但一个车主手机上至少要下载四五个充电 APP。

4.收费计量无检测制度

因为没有对收费平台的定期标定和检测,目前运营的公共充 电站、充电桩,以及用户家里的私人充电桩,其计费准确度都无 从查考。相比之下,汽车加油站的加油机、出租汽车的计价器等, 技术监督局都有周期检测制度。

5.国家标准对系统整体安全不够明确

电动汽车充电安全保护的是用户的生命和财产安全。包括电 气安全、电池安全、全系统的安全三个层面。但目前国家标准所 着重管控的是电池单体的安全,而对电池组以及整车安全的要求 不明确、不具体。

6.基础设施建设重桩不重配套

充电桩电力设施的配套是充电安全非常关键的一部分,处 于老旧小区电信改造的基础位置上。配套电力设施的建设、改造 的投入和协调难度,并不比充电桩本身的建设和改造的难度小。 包括电网接入、电气设备升级、电力供应、充电时间分配等,都 需要缜密筹划实施。但重视充电桩建设,不重视配套体系,尤其 是电力设施配套体系的认识偏差一直存在。

7.充电设施推广存在骗补现象

在个别省份发现充电桩也存在骗补行为。一些省份出台的政策是依据充电实现的公里数给予充电基础设施建设补贴,而有些基础设施建设企业建设的充电设施的功率,低于其在能源局申报的功率,从而骗取财政补贴。

三、潜在的安全隐患

1.老产品不满足新标准要求

截止到 2015 年,我国建成充换电站 3600 座,公共充电桩4.9 万个。GBT 20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置》 新国家标准于今年 1 月 1 日实施之前,我国使用的是 GBT 20234.1-2011 标准,该标准对很多涉及充电安全的项目未做出 具体规定,比如继电器吸合顺序、电流响应时间、绝缘诊断、输 出电流精度等。市场上出现的产品依据的是不同厂家制定的不尽 相同的企业标准,新标准实施后,老产品不满足新标准要求的问 题突出出来。

2.新国标产品无一致性验证

充电时短路、触电、过充、通讯中断异常输出,是 4 种充电 设施充电时发生的典型安全事故。GBT 20234.1-2015《电动汽车 传导充电用连接装置》完善了相关规定,大部分充电设施生产企 业也都声称自己的产品符合国家新标准要求,但现有检验制度只 “对送检样品负责”,市场上的产品是否达标无法确定。究其原 因,是因为产品认证制度尚未形成,无法验证产品是否真的符合 标准。

3.简易充电桩安全隐患大

目前,私人用户广泛使用的充电设备有两种,一种是简易充电桩,一种是便携式充电线。 简易充电桩一般包括一个插座、一个服务器、一个控制器开关和国标要求必备的通讯手段。简易充电桩普遍存在两个安全隐 患,一个是接地可靠性不足,一个是 IP 等级防护低。

便携式充电线,其实就是一个空调插座连接一条电线。插座 额定电流一般为 16 安培,对充电线长度没有限制,多用于用户 从住宅楼上给地面车辆充电,俗称“飞线”。随着私人电动汽车 的增加,简易充电桩和便携式充电线将成为用量最大的充电设备。

4.家用充电插座、插头额定电流不统一

由于电动汽车的私人用户迅速增加,公共充电设施越发难以 满足需求,选择简易充电设备在家充电的用户越来越多。还有用 户自行将交流充电桩改装成可移动充电器,且滥用 16A/10A 转换 插头。国家相关标准规定,家用充电插座的额定电流是 10 安培 以下,而车用充电插头的额定电流多为 16 安培,16 安培的插头 使用 10 安培的插座,有可能使插座温度升高引发火灾。

5.立体车库和地下车库消防隐患凸显

为解决停车位不足的问题,我国许多地方对现有立体车库、 地下车库进行改造,大规模安装充电设施。这些车库晚间充电量 高,瞬时用电量大,一旦一个充电桩失火,可能会引起连片火灾。

四、措施和对策

1.对老国标产品进行改造

老标准充电设施与新国标的要求差距较大,而且在车多于桩 的现实环境下不可能弃之不用,但不加以改造继续使用势必会增 加安全隐患。在新标准体制下,对这些运营的充电桩的替换、升 级改造是很重要的,时间拖得越长安全隐患越大。

2.建立充电产品强制认证制度

单纯对样品进行检测,不能保证批产产品性能、质量的稳定 性和一致性,强制认证制度能够确保建设、生产、销售、使用等 各个环节、全链条的安全性规范。

强制认证制度包括三个方面。第一是认证实验标准的修订, 第二是认证组织机构的构建,第三是产品一致性的审查,,似于 汽车产品的生产认证制度。充电产品的强制认证制度能够保证批 产产品性能、质量的稳定性、一致性,,证车和桩之间的完全兼 容,,而保证安全性。

3.加强充电设施的系统安全管控

在电动汽车电气火灾的预防上,要改变重电池单体预防,轻 系统整体预防的观念,建立整车——电池包——模组——单体的 预防思路。加强对电池组以及整车预防措施的管控,标准要更明 确、更具体。

4.限定家用充电桩额定电流

按照国家标准,充电插头电流大于16安培的时候,需要安装温度传感器,10 安培以下的不需要使用温度传感器。为方便用户能够在任何家用插座上给车充电,车厂应该给电动汽车用户配备一个家用插座,并将插头、插座电流都限制到 10 安培以内。

5.立体车库和地下车库应重视消防

立体车库和地下车库的充电设施改造,应从设计、产品制造、 现场施工、安装、日常运营多方面着手。建立消防救援机制,一旦事故发生,能够有效、快速处置。

6.充电设施支付互联互通

充分借助市场的力量,借鉴银联卡的经验,实现充电设施使用支付的互联互通,让用户使用一张卡就可解决充电问题。

7.建立计量计费检测制度

充电设施充电计量准不准、计费准不准,关系到消费者的切身利益。既要建立检测标准和定期检测制度,还要确定由谁负责 检测,目前比较公允的做法是由技术监督部门负责。

8.充电设施建设补贴转为运营补贴

充电设施的运营主体应该是运营商,但目前安全责任划分还 不明确,有汽车生产厂负责的,有充电设备生产厂负责的,也有 运营商负责的。如果将充电设施的安全责任明确给运营商,并将 充电设施建设阶段的补贴转移为运营阶段的补贴,将设备的可靠 性、服务能力、安全与营收相关联,能够促使运营商按照全生命 周期把设备运营好,而不是简简单单以最快速度建成最便宜的充 电桩,然后去拿国家补贴。 

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