2008年中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)開始全面興起，到2015年底，各種混動(dòng)(HEV)和純電動(dòng)(EV)新能源汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)達(dá)到34萬多輛，超過了當(dāng)年國(guó)內(nèi)汽車總產(chǎn)銷量的1%。八年來新能源汽車的保有量已接近40萬輛。隨著大量電動(dòng)汽車上路行駛，從2010年1月到2016年5月期間，曾經(jīng)出現(xiàn)過10多起電動(dòng)汽車起火事故，而且多數(shù)在天氣炎熱的季節(jié)發(fā)生，共造成約20輛汽車毀損。雖然惡性事故率不到萬分之一，但每次都會(huì)引起社會(huì)高度關(guān)注而眾說紛紜。其中，尤以2012年5月26日凌晨3時(shí)，發(fā)生在深圳的一輛電動(dòng)出租車被高速追尾碰撞后猛烈起火最為觸目驚心，慘烈的事故現(xiàn)場(chǎng)情景，給人留下?lián)]之不去的深刻印象和心理陰影。

“5.26”事故發(fā)生后，由13名專家組成的質(zhì)量鑒定專家組經(jīng)過了“調(diào)查取證階段”、“專業(yè)分析研究階段”、“補(bǔ)充調(diào)研與試驗(yàn)驗(yàn)證階段”、“共同研究形成結(jié)論階段”的4步深入調(diào)查取證后，對(duì)起火e6形成的最終結(jié)論是：整車安全設(shè)計(jì)未見缺陷?！?. 26”重大交通事故純電動(dòng)出租車質(zhì)量鑒定專家組組長(zhǎng)、中國(guó)汽車研究中心吳志新副主任確認(rèn)：車身后部及電池托盤嚴(yán)重變形、動(dòng)力電池組和高壓配電箱受到嚴(yán)重?cái)D壓，導(dǎo)致部分動(dòng)力電池破損與短路、高壓配電箱內(nèi)的高壓線路與車體之間形成短路，產(chǎn)生電弧，引燃內(nèi)飾材料及部分動(dòng)力電池等可燃物質(zhì)。否認(rèn)了此前外界質(zhì)疑的”電池爆炸”和”電弧引燃泄漏電解液”的說法。

電動(dòng)汽車目前面臨的一個(gè)重要課題是，如何避免和防御在發(fā)生車輛碰撞時(shí)高壓電路可能發(fā)生的短路。一般而言，電動(dòng)汽車制造商都會(huì)非常重視對(duì)于強(qiáng)電的管理，往往會(huì)在電路上設(shè)置多個(gè)保險(xiǎn)(應(yīng)稱：熔斷器)，一旦發(fā)生碰撞或者出現(xiàn)短路，保險(xiǎn)將自動(dòng)切斷供電。根據(jù)調(diào)查組查看起火后的視頻統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在事故發(fā)生過程，總共產(chǎn)生了12道電弧。也就是說汽車被碰撞后，強(qiáng)電并沒有被自動(dòng)切斷，由此引發(fā)高壓配電箱內(nèi)的高壓線路與車體之間形成短路。吳志新副主任在發(fā)布會(huì)上解釋說：這種狀況并非出于車輛的安全設(shè)計(jì)缺陷，而是在時(shí)速超過100公里/小時(shí)的強(qiáng)撞擊沖擊力和各個(gè)部件的擠壓下，瞬間毀壞了電路保險(xiǎn)。該型汽車一共安裝了6個(gè)電路保險(xiǎn)，其中有一個(gè)被撞壞，沒有發(fā)揮作用。其它發(fā)揮了作用的保險(xiǎn)，在兩次碰撞后仍舊保持了較好的工作狀態(tài)。當(dāng)然汽車燃燒后都被燒毀。吳志新進(jìn)一步表示：我國(guó)目前還沒有專門針對(duì)電動(dòng)汽車電路安全的標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)部門現(xiàn)在正在加緊制定專門針對(duì)電動(dòng)汽車的整車碰撞標(biāo)準(zhǔn)，事故倒逼了電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)加速制定，包括電路、電池包等，未來都會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)，比較穩(wěn)定的電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目大概要達(dá)到100項(xiàng)。

這起重大事故的調(diào)查結(jié)論，當(dāng)時(shí)并沒有通過媒體廣泛地公布與眾，以致今天只要電動(dòng)汽車起火的消息傳來，人們第一時(shí)間聯(lián)想到的就是鋰電池又出事了！反而忽略了電動(dòng)汽車還有許多薄弱的重要環(huán)節(jié)，都有可能造成起火自燃的惡性事故。

可能誰也想不到，一次追尾造成的車毀人亡與幾個(gè)電路保險(xiǎn)有著如此密切的關(guān)聯(lián)，尤其在“各個(gè)部件的擠壓下，瞬間毀壞了電路保險(xiǎn)”，這些電路保險(xiǎn)又在“汽車燃燒后都被燒毀”了，為什么這些電路保險(xiǎn)如此脆弱不堪，在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮不了保險(xiǎn)和避險(xiǎn)作用？竟然在一場(chǎng)大火中自身難保而粉身碎骨？

那么，什么樣的電路保險(xiǎn)(熔斷器) 才能真正放心地為電動(dòng)汽車保駕護(hù)航呢？

早在十多年前，國(guó)家標(biāo)委會(huì)就制定發(fā)布了GB/T 18384.2-2001《電動(dòng)汽車安全要求》第2部分：功能安全和故障防護(hù)和GB/T 17531-2005《混合動(dòng)力電動(dòng)汽車安全要求》兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電動(dòng)汽車的過電流保護(hù)裝置明確為“當(dāng)電流過大時(shí)，應(yīng)使用一個(gè)電路保護(hù)器、切斷裝置或熔斷器斷開車載電源(例如動(dòng)力蓄電池)的至少一個(gè)電極”，以及“動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電路系統(tǒng)應(yīng)通過斷路器和熔斷器進(jìn)行保護(hù)。該裝置應(yīng)能在車輛制造廠規(guī)定的過流、與動(dòng)力蓄電池連接的電路出現(xiàn)短路的情況下，自動(dòng)斷開與動(dòng)力蓄電池的連接電路”。

就斷路器而言，時(shí)至今日因多種原因，300V以上的直流大功率斷路器因體積大、抗震差、價(jià)格貴，仍然未能在電動(dòng)汽車普及使用。唯有熔斷器以體積小、抗震好、價(jià)格低的綜合優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛認(rèn)可和大量使用，成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的擔(dān)當(dāng)電動(dòng)汽車短路保護(hù)的主要元器件。對(duì)熔斷器而言，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要說的都說了、但概念模糊沒有說到位，對(duì)應(yīng)該正確選用何種類型、何種保護(hù)特性的熔斷器一直沒有做出明確界定，導(dǎo)致電動(dòng)汽車和電池系統(tǒng)企業(yè)在高壓熔斷器的選型與采購(gòu)中，可以五花八門各取所需；國(guó)內(nèi)外廠商在上門推銷時(shí)，可以王婆賣瓜自賣自夸，由于產(chǎn)品性能參差不齊，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不等，缺乏統(tǒng)一的衡量尺度，致使電動(dòng)汽車每年電氣事故頻發(fā)、到目前仍舊是亂象叢生。

熔斷器俗稱電路保險(xiǎn)，按2015年各類型電動(dòng)汽車34萬輛的產(chǎn)量估算，當(dāng)年配置和耗用了100多萬只熔斷器，后續(xù)每年不僅有新的大幅增長(zhǎng)，還需要新增約30%的備件更換量。如此推算，當(dāng)中國(guó)新能源汽車保有量達(dá)到100萬輛的時(shí)候，車用熔斷器的總供給量會(huì)達(dá)到400多萬只。只要有1%的熔斷器因自身品質(zhì)安全或使用不當(dāng)出了問題，就會(huì)有4萬輛左右的電動(dòng)汽車發(fā)生大小事故，經(jīng)濟(jì)損失實(shí)在無法估量。

燃弧能量I2t= 短路電弧在熔斷過程產(chǎn)生的焦耳積分總能量值（A2S）

熔斷器有交流和直流用途之分，交流類型的熔斷器按照傳統(tǒng)工業(yè)配電系統(tǒng)的照明線路、電器開關(guān)、電機(jī)泵類的保護(hù)特性進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，不具有開斷直流短路電流與電弧能量的足夠能力和安全性，顯然不能在電動(dòng)汽車直流系統(tǒng)安裝使用。而車載的鋰電池、儲(chǔ)能電容、電動(dòng)機(jī)、變流器和電控線路均屬直流系統(tǒng)，都需要直流類型的熔斷器做短路保護(hù)，才能保證安全可靠的正常運(yùn)行和超強(qiáng)能力的短路開斷效果。每年幾十萬輛電動(dòng)汽車是否都正確合理地選用了直流型熔斷器，估計(jì)誰也說不清楚。那么，需要探究的第一個(gè)問題是：電動(dòng)汽車應(yīng)該選用何種保護(hù)特性的直流型熔斷器？

按照國(guó)際電工委員會(huì)頒布的IEC 60269熔斷器系列標(biāo)準(zhǔn)(與國(guó)標(biāo)GB/T 13539系列等效)的規(guī)定，熔斷器在符合基本要求(GB/T 13539.1)的基礎(chǔ)上，分為專業(yè)人員(GB/T 13539.2)、非熟練人員(GB/T 13539.3)和半導(dǎo)體器件(GB/T13539.4)三大使用類型，又區(qū)分為“全范圍過載和短路保護(hù)”與“局部范圍短路保護(hù)”兩大類別，再細(xì)分為后備特性(aM--延時(shí)短路保護(hù))，一般用途特性(gG--工業(yè)配電全范圍保護(hù))，速斷特性(gR--半導(dǎo)體過載與短路保護(hù)、aR--半導(dǎo)體短路保護(hù)、gS--半導(dǎo)體線路保護(hù))，按熔化分?jǐn)嗟乃俣炔町愒O(shè)定了3個(gè)熔斷特性等級(jí)。

電動(dòng)汽車的鋰電池、儲(chǔ)能電容、電動(dòng)機(jī)、變流器等重要裝置，以鋰電池系統(tǒng)最為關(guān)鍵也最為昂貴，而且車內(nèi)高壓電纜的路徑很短，發(fā)生短路故障時(shí)會(huì)在1-2毫秒(ms)內(nèi)形成強(qiáng)大的浪涌沖擊電流(約5-10KA以上)，必須在極短瞬間安全切斷短路電流，消除高壓電弧的破壞能量，才能有效防止鋰電池與半導(dǎo)體裝置因急劇過熱引發(fā)的爆炸泄漏和起火燃燒。選擇aR半導(dǎo)體短路保護(hù)的直流快速熔斷器，以其動(dòng)作靈敏、瞬間熔斷，滅弧徹底等優(yōu)點(diǎn)，顯然能最大范圍的兼容動(dòng)力蓄電池、儲(chǔ)能電容、電動(dòng)機(jī)、電子器件與電控線路的綜合保護(hù)需要，應(yīng)該是目前所有電動(dòng)汽車普遍適用的唯一優(yōu)化選項(xiàng)。

有人會(huì)問說：那么選擇gR過載與短路全面保護(hù)的直流熔斷器豈不更好？

眾所周知，電動(dòng)汽車都要配置一個(gè)電池管理系統(tǒng)，該裝置簡(jiǎn)稱BMS，具有對(duì)鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行過壓、欠壓、過流、過充、過放、過熱等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的調(diào)節(jié)控制功能，在鋰電池出現(xiàn)某些異常時(shí)，BMS能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整限制、抑制報(bào)警甚至關(guān)停運(yùn)行。過流就是電流過載，對(duì)可容忍的過載如汽車的加速、加載、爬坡、顛簸等連續(xù)行駛過程，誰也不希望此時(shí)發(fā)生停電拋錨，BMS通過預(yù)先設(shè)定可以允許放行，但gR過載保護(hù)熔斷器沒有智能判斷力，只要溫度累積升高到銀的熔點(diǎn)(960℃)就開始熔化分?jǐn)?，?duì)本可容忍的過載也不會(huì)輕易放過，這對(duì)駕車人就是一個(gè)十分糾結(jié)的功能性缺陷。與其讓熔斷器與BMS搶道超行，不如實(shí)行合理分工，由BMS或斷路器去做過載范圍的合理防護(hù)，由aR熔斷器去做短路電流的安全保護(hù)。BMS是一套精密的高科技電子裝置，對(duì)汽車內(nèi)外部突如其來的短路電流卻毫無強(qiáng)制關(guān)斷的招架之力，但aR熔斷器能以超強(qiáng)的限流作用和開斷能力，在幾個(gè)毫秒內(nèi)全部消除短路危害，以自我犧牲的極小代價(jià)換取電動(dòng)汽車的整體安全。因此，使用偏重過載保護(hù)的gR熔斷器未必是最佳的合理方案。

第三個(gè)問題是：凡是aR直流快速熔斷器就能給電動(dòng)汽車提供安全可靠的保護(hù)傘嗎？

答案是：不一定！

只有品質(zhì)優(yōu)良的熔斷器才具有安全可靠的短路保護(hù)作用，如果是掛羊頭買豬肉的仿冒產(chǎn)品呢？如果是粗制濫造的山寨產(chǎn)品呢？這在中國(guó)市場(chǎng)極為常見，上當(dāng)受騙的消費(fèi)者往往仰天長(zhǎng)嘆，恨無火眼金睛去識(shí)別真?zhèn)瘟驾?。選購(gòu)電動(dòng)汽車直流熔斷器，只要不是貪圖便宜而不計(jì)較質(zhì)量好壞，就可采用如下的5步套路判定產(chǎn)品質(zhì)量和安全可靠性，在采購(gòu)之前做到去偽存真，實(shí)現(xiàn)沙里淘金：

1、最好是直接去熔斷器制造廠做實(shí)地考察，對(duì)電動(dòng)汽車必不可少的重要器件，首先應(yīng)對(duì)熔斷器的核心部件“熔體”做一番質(zhì)量鑒定，必須是高純度(99.99%)銀制冷軋帶作精沖成型；通過熱熔恒壓點(diǎn)焊，達(dá)到精準(zhǔn)的電阻值一致性控制。同一規(guī)格產(chǎn)品的阻值偏差超過了5%，就有使用雜質(zhì)銀或是熔體存有斷裂或虛焊的隱患，熔體電阻嚴(yán)重超差、安裝位置不正、過于靠近管殼內(nèi)壁等細(xì)節(jié)問題，表明生產(chǎn)過程已經(jīng)質(zhì)量失控，這些品質(zhì)不良的熔斷器在通電運(yùn)行中，常因溫度過熱而提前熔斷并烤焦管殼使之大面積碳化。

熔斷器管殼必須是高強(qiáng)度、高絕緣、耐高溫、抗燃燒的材質(zhì)構(gòu)造，才能像“火花塞”一樣在高溫環(huán)境長(zhǎng)期保持固有的綜合強(qiáng)度，經(jīng)得住短路電流沖擊和高壓電弧灼烤而不會(huì)自燃起火。如果管殼在120℃以上已經(jīng)碳化變色軟化變形，管內(nèi)砂粒被大量碳離子污染后，絕緣強(qiáng)度會(huì)迅速大幅下降變成“半導(dǎo)體”，有被高壓強(qiáng)電二次擊穿的危險(xiǎn)，如管殼材料用普通打火機(jī)就可點(diǎn)燃起火，將會(huì)誘發(fā)與“5. 26”一樣的嚴(yán)重后果。

1、熔斷器內(nèi)部填料必須是高純度、耐高溫的SiO2精選石英砂，經(jīng)過高溫固化烘干處理，形成堅(jiān)硬砂柱包裹住全部熔體，增強(qiáng)了整體抵抗振動(dòng)沖擊的耐受力，通電運(yùn)行時(shí)可以傳導(dǎo)散熱、熔斷過程會(huì)強(qiáng)制熄滅電弧。不固化的散裝填砂在長(zhǎng)期行駛顛震中若出現(xiàn)泄漏，熔斷器的滅弧能力將大幅下降甚至完全喪失，熾熱的短路電弧會(huì)直接噴出管殼，引燃車內(nèi)的線纜和易燃物品，后果同樣極其危險(xiǎn)。

2、2015年3月公布實(shí)施的《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》第六條“質(zhì)量保證能力要求”規(guī)定“企業(yè)應(yīng)通過TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證，編制并執(zhí)行生產(chǎn)一致性控制計(jì)劃”。作為電動(dòng)汽車重要器件的供貨方--熔斷器生產(chǎn)廠商，也須通過 TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證，未獲得該項(xiàng)認(rèn)證就不具有合格供應(yīng)商資格，熔斷器品質(zhì)一致性就無法充分保證。鋰電池系統(tǒng)企業(yè)要順利進(jìn)入合格產(chǎn)品目錄，不該因供方資質(zhì)問題受到拖累。

3、按照2014年9月國(guó)家認(rèn)監(jiān)委頒布的CNCA-C03-2

《強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證實(shí)施規(guī)則》的統(tǒng)一要求，對(duì)交流1000V及以下、直流1500V及以下的各類型熔斷器，都必須依照GB13539/IEC60269標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定考核項(xiàng)目，向CQC中國(guó)認(rèn)證中心提交認(rèn)證申請(qǐng)、提供足量樣品、完成型式試驗(yàn)、通過工廠初檢、獲得CCC證書，接受年檢監(jiān)督。電動(dòng)汽車熔斷器無論國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口產(chǎn)品，均在強(qiáng)制性安全認(rèn)證范圍之內(nèi)不可豁免。能獲得CCC認(rèn)證的企業(yè)，其制造能力，管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量、安全性能等，已經(jīng)通過嚴(yán)格的廠檢和型式試驗(yàn)得到了驗(yàn)證認(rèn)可，那些不遵照GB13539/IEC60269生產(chǎn)的非國(guó)標(biāo)類熔斷器，甚至隨意自定保護(hù)特性的野路子熔斷器，都不可能獲得中國(guó)的CCC認(rèn)證，更不允許出廠銷售，擅自銷售將會(huì)受到各級(jí)技術(shù)質(zhì)監(jiān)局的處罰，即使隨電氣電子裝置配套出口也會(huì)被中國(guó)海關(guān)禁行。[page]

如果以上5項(xiàng)考察都有了肯定結(jié)論，購(gòu)買這些合格的熔斷器產(chǎn)品就沒有后顧之憂了。

2012年8月3日，當(dāng)“5.26”出租車被撞起火事件的調(diào)查結(jié)論大白于世之后，我們清楚地看到：EV和HEV以及燃料電池汽車都可能發(fā)生意外起火，但不要定式思維地全都集結(jié)于鋰電池找問題，電池系統(tǒng)若無外部的種種不利影響，比如高壓電路突發(fā)短路，鋰電池被過放過充，氣候環(huán)境高溫暴熱，雨季車體被水浸泡、電池系統(tǒng)搭鐵短接等意外情況，電池自身發(fā)生爆炸自燃的幾率極低。所以，電動(dòng)汽車自燃很大一部分是因?yàn)殡娍叵到y(tǒng)，既包括電池本身的管理系統(tǒng)，也包括整個(gè)動(dòng)力傳輸控制系統(tǒng)的問題。

作為從事熔斷器研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造近40年的業(yè)內(nèi)人士，筆者一直殷切期待正在制訂的《電動(dòng)汽車電路安全》標(biāo)準(zhǔn)，能對(duì)直流短路保護(hù)的熔斷器作出準(zhǔn)確定位，以明晰的技術(shù)規(guī)范匡正目前的市場(chǎng)亂象，促進(jìn)整車制造、電池系統(tǒng)、高壓箱和充電設(shè)備制造企業(yè)與行業(yè)管理機(jī)構(gòu)，對(duì)電動(dòng)汽車熔斷器形成統(tǒng)一的選型指導(dǎo)規(guī)則，進(jìn)而提高蓄電池系統(tǒng)產(chǎn)品的安全水平，推進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展，同時(shí)推進(jìn)我國(guó)熔斷器產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步速度。

在經(jīng)歷了2014年異軍突起和2015年的突飛猛進(jìn)之后，中國(guó)新能源汽車經(jīng)過市場(chǎng)的洗禮，市場(chǎng)秩序不斷調(diào)整完善、充電樁等配套設(shè)施持續(xù)跟進(jìn)，同時(shí)，國(guó)內(nèi)品牌優(yōu)秀新能源汽車廠家在技術(shù)、產(chǎn)品及營(yíng)銷模式上也在不斷創(chuàng)新和超越。雄心勃勃的“十三五”新能源汽車政策規(guī)劃提出，到2020年要實(shí)現(xiàn)200萬輛的推廣目標(biāo)。有關(guān)專家預(yù)計(jì)，2020年電池能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/公斤、續(xù)航能力達(dá)到300公里的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的，但實(shí)際應(yīng)用還需要有較長(zhǎng)的檢驗(yàn)過程，應(yīng)該把安全問題放在第一位。

在“十三五”的新形勢(shì)下，隨著電池能量密度大幅提升，續(xù)航能力翻倍增長(zhǎng)，鋰電池的容量與功率都將大幅提高，對(duì)電動(dòng)汽車短路故障的安全保護(hù)要求會(huì)越來越高。熔斷器如何在輕量化、小型化的基礎(chǔ)上提升倍增的額定功率，保持強(qiáng)大的短路分?jǐn)嗄芰头阑鹂谷及踩裕且粋€(gè)技術(shù)難度很高的課題，國(guó)內(nèi)外熔斷器企業(yè)必須拿出自己的“絕活”產(chǎn)品，才能滿足電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)未來的高端配置需求，否則將會(huì)被新能源汽車市場(chǎng)“洗牌”淘汰。在新一代電動(dòng)汽車熔斷器的研發(fā)上，沒有現(xiàn)成的專利技術(shù)可以抄襲，沒有便捷的道路可以彎道超車。材質(zhì)決定了品質(zhì)安全、銷量不代表質(zhì)量過硬。那些未通過型式試驗(yàn)和強(qiáng)制性認(rèn)證的劣質(zhì)熔斷器，那些采用易燃材料、簡(jiǎn)陋裝備、落后技術(shù)拼湊的仿造產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)受到汽車行業(yè)管理機(jī)構(gòu)的管控限制，應(yīng)當(dāng)受到動(dòng)力電池系統(tǒng)企業(yè)的自覺抵制，應(yīng)當(dāng)在電動(dòng)汽車產(chǎn)品規(guī)范中加入元器件準(zhǔn)入條件。否則，會(huì)因劣質(zhì)器件不斷地制造麻煩，導(dǎo)演出更多類似的惡性事件。前事不忘、后事之師，歷史悲劇不容重演，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)和廣大群眾，都不希望那一幕觸目驚心的場(chǎng)景頻頻再現(xiàn)。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >