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新能源汽车驾驶风险管控策略探析
摘要:我国新能源汽车保有量突破 3000 万辆后,因其与燃油车在动力系统、能量载体、驾驶特性等方面存在本质差别,催生出新型驾驶风险形态。像电池热失控风险、高压系统安全风险、能量回收制动风险、静音行驶时的行人风险等,构成了新能源汽车特有的风险谱系。本文对新能源汽车驾驶风险的主要类型、生成机理做了系统分析,揭示出当前风险管控面临着技术标准滞后、协同机制缺失、公众认知不足等现实困境。基于此,提出建立“预防—预警—处置—追溯”全链条风险管控模式,具体涵盖完善动力电池全生命周期安全标准、建立高压系统主动防护机制、优化能量回收系统人机交互设计、创新多主体协同治理模式、提高公众安全认知等对策。研究显示,新能源汽车驾驶风险管控要超越传统汽车安全管理范式,建立起覆盖设计制造、使用维护、应急救援全过程的系统化治理模式。
关键词:新能源汽车;驾驶风险;电池安全;能量回收制动;协同治理
一、引言
自 2023 年起始,我国新能源汽车产业迈入了规模化发展的全新阶段。依据中国汽车工业协会公布的数据可知,截止到 2025 年末,全国新能源汽车的保有量已然突破 3000 万辆,市场渗透率超越了 45% 。新能源汽车具备环保、经济、智能等诸多优势,正深切地改变着居民的出行方式、交通能源结构。
二、新能源汽车驾驶风险的主要类型与生成机理
(一)电池系统热失控风险
动力电池作为新能源汽车的关键核心部件,同时也是最大的安全风险源头。当下,锂离子电池凭借其较高的能量密度在新能源汽车领域得以广泛运用,然而其化学活性较高且热稳定性相对较低的特性,致使热失控风险成为新能源汽车最为突出的安全隐患问题。
就生成机理而言,电池热失控一般会历经“热积累—热失控蔓延—火灾”这样一个演化进程。在诸如机械滥用(像碰撞、挤压、穿刺这些情况)、电滥用(例如过充、过放、内短路)、热滥用(像高温、局部过热现象)等诱因的作用之下,电池内部会出现不可逆的放热反应,温度会急剧上升,进而致使相邻电池单元的热失控开始蔓延。在热失控的过程当中,电池会释放出氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体,这些气体与空气混合之后很容易发生爆燃或者爆炸。
(二)高压系统电安全风险
新能源汽车所具备的驱动电压,一般处于 300V 至 800V 这个范围之中,此电压远远高于人体能够承受的安全电压。高压系统涵盖了动力电池、驱动电机、高压线束、电控单元等多个部件,其中不管是哪一个环节出现绝缘失效的情况,都极有可能引发触电方面的风险。
从风险场景方面来看,高压系统电安全风险主要出现在以下这些情形之中。其一,当车辆发生碰撞事故的时候,高压部件会受到损坏进而致使带电体暴露在外,这就对驾乘人员、救援人员形成了触电威胁。其二,要是车辆进行涉水行驶或者长时间处于潮湿环境里,高压系统的绝缘性能就会下降,从而存在漏电的风险。其三,在维修保养的过程当中,操作人员要是没有按照规定进行断电操作,便会引发触电事故。其四,高压线束要是出现老化或者破损的情况,就会造成短路起火。
高压系统电安全风险的产生和车辆结构设计、绝缘监测技术、碰撞断电机制有着紧密联系。有些车型在碰撞后不能及时切断高压回路,或者断电机制的可靠性欠缺,这就使得触电和火灾风险有所增加。并且,高压系统对于低压系统、车身结构的绝缘设计,直接决定了在异常状况下的安全裕度情况。
(三)能量回收制动风险
能量回收制动乃是新能源汽车有别于燃油车的关键特性所在。在车辆减速或者制动之际,驱动电机进行反转工作,会把车辆的动能转变为电能并回馈至电池,与此同时还会产生制动力。此设计对能量利用效率有一定程度的提高,不过也造成了新型制动风险。
从风险产生的内在机制来分析,能量回收制动所产生的制动力大小,与电机转速、电池状态、驾驶模式等诸多因素存在关联,在不同的工作状况下呈现出来较大的不确定性。倘若能量回收系统与液压制动系统配合不够理想,就有可能出现制动力发生波动、响应出现延迟或者制动力不足等一系列问题。在诸如湿滑路面、冰雪路面这类附着系数较低的工况环境中,能量回收制动有可能致使车轮出现抱死的情况,进而增加车辆失去控制的风险。
更为关键的要点在于,能量回收制动所带来的驾驶体验和常规制动有所不同,驾驶员需要一段适应的时期。部分驾驶员对于能量回收强度不太熟悉,当遇到需要紧急制动的情况时,不能及时踩下制动踏板,或者对制动距离的估计不够准确,进而引发追尾事故。一些车型能够让驾驶员调节能量回收强度,然而不同车型在调节逻辑、效果方面存在较大差异,这便增添了驾驶时产生混淆的风险。
(四)静音行驶的行人碰撞风险
在新能源汽车处于低速行驶状态时,其驱动电机所产生的噪声相较于内燃机而言要低很多,当车辆逐渐靠近时,行人很难凭借听觉察觉到。这种特性在一定程度上改善了城市的声环境质量,然而也引发了行人碰撞方面的风险,特别是对于视障人士、儿童、老年人等弱势群体来讲,所构成的威胁更为突出。
研究发现,新能源汽车于低速工况时的行人事故率要比传统燃油车高。其风险生成的机理是这样的行人依靠听觉来判断车辆是否靠近,然而新能源汽车具备的静音特性把这种传统的安全感知机制给破坏掉了。在停车场、小区道路、人行横道等场景当中,以静音状态行驶的新能源汽车有可能会突然出现在行人的视线里,留给行人进行反应的时间是非常有限的。
三、新能源汽车驾驶风险管控的现实困境
(一)技术标准体系滞后于技术发展
新能源汽车技术的迭代速度比较快,然而与之相关的安全标准在进行制定与修订的时候,周期相对来说较长,所以使得部分领域出现了标准空白或者标准滞后这样的情况。
在动力电池安全领域,现有的相关标准主要是依照新电池状态来制定的,然而对于电池在其整个生命周期内安全性能出现衰减的管控要求却是不够的。随着车辆使用时间的不断增长,电池的内阻会增大、一致性会降低、机械结构也会老化,进而热失控风险呈现出来上升的趋势,可是当前实行的年检制度并没有把动力电池安全状态纳入到强制检测的范围之中。
在能量回收制动领域,目前尚未有统一的技术要求、测试评价标准。不同汽车企业所采用的能量回收系统,在控制逻辑、制动力分配、用户交互等几个方面,存在着比较明显的差异。这种差异不仅加大了驾驶员的学习难度,使得他们需要花费更多时间来熟悉该系统的操作,同时也给监管部门带来了困扰,致使其难以对系统安全性展开统一的评估工作。
(二)风险协同治理机制尚未形成
新能源汽车驾驶风险所关联的领域众多,其中涵盖车辆制造、能源供给、道路管理、应急救援等方面,这就要求进行跨部门、跨行业的协同治理工作。不过,当前在风险治理方面,呈现出来的是分散化、碎片化的特征。
在车辆制造这个环节当中,安全性能主要依靠企业自身的自律,而第三方检测、认证模式对于新能源汽车所特有的风险覆盖并不够。于充电环节而言,充电桩与车辆之间的安全信息交互机制并不完善,在充电过程里,电池状态监测、异常预警的能力比较有限。在道路管理环节方面,交通管理部门对新能源汽车特有的风险的认知、处置能力需要提高,在事故现场的火灾风险判断、救援人员防护、后续处置等这些方面,缺少标准化的规程。在应急救援环节,消防救援队伍对锂电池火灾的扑救技术仍处于探索阶段,针对新能源汽车事故的专项救援设备配备不够充足。
(三)公众安全认知与使用行为存在偏差
新能源汽车作为新兴的产品类型,大众对于其安全特性、正确使用方式的认识还不够全面,存在着各种各样的认知误区、不当行为表现。
在电池安全领域,有部分用户对于电池热失控风险欠缺应有的警觉。他们存在私自改装电池的行为,还会使用非原厂的充电设备,车辆涉水之后也不进行检查。另外,他们对电池健康状态关注不够充分,没能及时识别出电池容量衰减、续航异常等潜在风险信号。
在能量回收制动这一方面,有相当大比例的用户对能量回收系统的特性缺乏了解,没办法依据路况、驾驶需求来合理调节能量回收强度。部分用户习惯以“单踏板模式”进行驾驶,长时间不踩制动踏板,在遇到紧急情况的时候会出现制动反应迟钝或者踏板误踩这类问题。
关于辅助驾驶功能这一方面,新能源汽车用户和智能网联汽车一样,也存在对辅助驾驶功能的认知偏差。有部分用户把辅助驾驶当成自动驾驶,开启该功能后去做和驾驶无关的事,
这就产生了安全隐患。
(四)事故后应急处置能力不足
新能源汽车发生的事故存在着特殊的危险源,并且有着特定的处置要求,然而现阶段,事故现场应急处置能力建设处于相对滞后的状态。
在电池热失控事故当中,消防救援人员会面临诸多危险,像是火势重新燃烧,还有有毒的烟气、触电的风险等。锂电池发生火灾时,扑救工作需要大量的水来持续进行冷却,然而现场的水源供应常常是不够充足的。另外,电池热失控的情况有可能持续数小时甚至数天,车辆在明火被扑灭之后,依然存在再次燃烧的风险,这就给现场清理、后续处理工作造成了困难。
当发生高压系统受损的事故时救援人员会面临触电风险。车辆碰撞以后高压线束有可能裸露并且车身结构可能带电,要是没有执行规范的断电、验电程序那么救援操作的风险就比较高。不过不同车型的高压系统布局不一样,断电开关位置不同,紧急切断方法也有差异,这使得救援人员很难在短时间内掌握相关情况。
四、新能源汽车驾驶风险管控策略优化
(一)完善技术标准与检测认证体系
1. 健全动力电池全生命周期安全标准
以现有的新电池安全标准为根基,加速推进制定电池老化状态评估标准、检测方法的工作。把动力电池安全性能检测归入机动车年检范畴,着重检测电池绝缘电阻、容量衰减率、电压一致性、内阻变化等关键指标,从而建立电池健康状态档案。对于超期服役的电池,要明确安全评估标准、退役条件,以此避免问题电池持续被使用。
2. 统一能量回收系统技术要求
着手制定能量回收制动系统技术规范,清晰界定系统功能要求、性能指标、测试方法。对能量回收强度分级与调节方式加以统一,以此降低用户的学习成本。针对能量回收系统和液压制动系统的协调控制要求予以规定,从而确保在任何工况之下都能够提供可靠的制动性能。强制规定要在仪表盘或者中控屏上实时显示能量回收状态,方便驾驶员了解系统工作状况。
3. 强化高压系统安全技术要求
对高压系统碰撞安全标准予以完善,明确碰撞之后高压断电的响应时间、可靠性方面的要求。制定高压系统涉水安全标准,针对不同的涉水深度规定相应的安全性能指标。规范高压线束的标识、防护要求,以此方便在事故现场能够快速识别并进行安全处置。
(二)构建协同治理机制
1. 建立跨部门信息共享平台
把车辆制造、充换电运营、道路交通、消防救援等领域的数据资源整合起来,建立新能源汽车安全信息共享平台。车辆制造企业要实时上传动力电池状态方面的数据,充电设施运营方需共享充电过程里出现的异常信息,交通管理部门应录入事故数据,消防救援部门要反馈事故处置的经验。借助数据分析,去识别高风险车型、高风险区域、高风险工况,为风险预警、精准治理给予支持。
2. 创新多主体协同治理模式
参考杭州等地在智能驾驶监管方面积累的经验,建立起一种治理格局,该格局以政府为主导、企业负主责、社会共同参与协同。在政府方面,要建立起工信、交通、公安、消防、市场监管等多个部门协同工作的机制,以此来统筹推进新能源汽车的安全治理工作。于企业而言,需强化整车企业的安全主体责任,建立一套涵盖从研发设计一直到售后服务的安全管理模式。在社会方面,应充分发挥行业协会、保险机构、第三方检测机构的作用,从而形成多元共治的局面。
3. 完善事故应急处置联动机制
建立完善的新能源汽车事故应急处置联动机制。消防救援部门和交通管理部门要搭建事故信息互通渠道,保证事故发生后消防救援力量能够迅速抵达现场。着手组织编写新能源汽车事故应急处置手册,手册内容包括不同车型、不同事故类型的处置要点。要定期举行跨部门联合演练活动,以此提高协同处置的能力。
(三)强化风险监测与预警能力
1. 建设动力电池云端监测平台
参考新能源汽车国家监测与管理平台的建设经验,建立起能覆盖全国范围的动力电池运行监测网络。该网络会实时收集电池电压、温度、电流、绝缘电阻等关键参数,进而建立起电池安全状态评估模型。一旦监测数据触发预警阈值,平台便会自动给车辆用户推送预警信息,同时向相关监管部门通报情况。对于那些高风险车辆,会借助技术手段限制其充电功率,或者建议其前往店铺进行检查。
2. 优化车载风险预警系统
增强车载系统风险预警的能力。针对于电池热失控这种风险,研发基于多参数融合的早期预警算法,当热失控还未发生的时候就向驾驶员发出预警信息。针对能量回收制动方面的风险,依据路况、驾驶行为,对能量回收系统工作状态进行实时评估,在出现异常工况时,自动调整能量回收强度或者发出警示信号。针对静音行驶的风险,完善低速提示音系统,按照环境噪声水平自动调节提示音音量,提高提示音的可辨识程度。
3. 建立道路运行风险地图
把新能源汽车运行数据、交通事故数据整合起来,进而绘制出新能源汽车运行风险地图。在地图上标注出高风险路段、高风险时段还有高风险工况,以此为驾驶员给予风险提示、路线方面的建议。交通管理部门依照风险地图,于重点路段增添警示标志,对交通组织加以优化,并且部署应急救援力量。
五、结论
新能源汽车属于我国汽车产业转型升级的关键方向,其运行安全方面的管理,对产业健康发展、人民群众生命财产安全有着重要影响。电池热失控风险、高压系统电安全风险、能量回收制动风险、静音行驶行人风险等新型风险形态出现,给传统汽车安全管理模式带来了挑战。面对这些挑战,要突破传统安全管理范式,搭建起涵盖产品设计、使用维护、应急处置整个过程的系统化风险管控模式。
从技术角度而言,需要完善动力电池全生命周期的安全标准,将能量回收系统的技术要求予以统一,加强高压系统的安全设计工作,提高车载系统的风险预警能力。在制度方面,应当搭建跨部门的信息共享平台,创新多主体协同治理的模式,完善事故应急处置的联动机制。就文化方面来讲,要进行分众化的安全教育活动,普及应急操作的相关知识,提高公众的安全认知水平。
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