Bezpieczny samochód elektryczny – czy to możliwe?
Samochody elektryczne zdobywają coraz większą popularność, głównie ze względu na niskie koszty eksploatacji oraz ich pozytywny wpływ na środowisko. Jednym z najważniejszych zagadnień, które interesują potencjalnych nabywców, jest jednak kwestia bezpieczeństwa.
Czy bezpieczeństwo samochodów elektrycznych jest na tym samym poziomie co w przypadku aut spalinowych? Według ocen bezpieczeństwa nadawanych m.in. przez Euro NCAP odpowiedź brzmi: tak.
Jakie rozwiązania technologiczne zwiększają ich ochronę? Przyjrzyjmy się temu bliżej.
Podobnie jak pojazdy spalinowe, samochody elektryczne wyposażone są w zaawansowane systemy bezpieczeństwa oraz technologie wspomagające kierowcę, które podnoszą standardy ochrony. Systemy wspomagania kierowcy (ang. ADAS – Advanced Driver Assistance Systems) w autach elektrycznych stają się coraz bardziej rozbudowane i wzajemnie powiązane, co wynika z rosnącej liczby funkcji oraz elementów wykonawczych. Więcej o działaniu systemów ADAS przeczytasz w naszym artykule “Zaawansowane Systemy Wspomagania Kierowcy (ADAS) – nowa era bezpieczeństwa na drogach“.
Bezpieczeństwo konstrukcji pojazdu elektrycznego i baterii – garść informacji technicznych
Kolejnym istotnym aspektem, na który warto zwrócić uwagę przy wyborze samochodu elektrycznego, jest bezpieczeństwo baterii oraz konstrukcji pojazdu. Wbrew pozorom auta elektryczne zapewniają równie wysoki, a często nawet wyższy poziom ochrony niż ich spalinowe odpowiedniki.
Dzieje się tak m.in. dlatego, że nowoczesne samochody elektryczne są projektowane tak, aby pakiety baterii znajdowały się w miejscach mniej narażonych na uszkodzenia w wyniku kolizji. To istotny element zwiększający bezpieczeństwo użytkowników elektryków, który sprawia, że pojazdy te są bardziej odporne na skutki wypadków drogowych.
Bezpieczeństwo samochodów elektrycznych dotyczy także ich układów wysokiego napięcia, które mogą osiągać wartości od 400 do 800 V. Zetknięcie się z takim napięciem w większości przypadków stanowi śmiertelne zagrożenie. Z tego powodu pojazdy elektryczne wyposażone są w dodatkowe zabezpieczenia, które eliminują ryzyko porażenia podczas normalnej eksploatacji. Ochrona ta obejmuje również sytuacje, takie jak nieumyślne rozłączenie złączy wtykowych, manipulacja przy kablach przez osoby nieuprawnione czy nawet próby ich przecięcia.
Kolor pomarańczowy – oznaczenie wysokiego napięcia
Instalację wysokiego napięcia w pojazdach elektrycznych można łatwo rozpoznać dzięki charakterystycznym pomarańczowym przewodom oraz osprzętowi. Kable wysokonapięciowe są podwójnie izolowane i posiadają grubą warstwę ochronną, zabezpieczającą je przed uszkodzeniami mechanicznymi.
Dodatkowo pojazdy elektryczne są wyposażone w zaawansowane systemy monitorowania, które zapewniają ciągłą kontrolę stanu instalacji:
● System kontroli rezystancji izolacji – przy każdym uruchomieniu pojazdu system wysyła impuls elektryczny, który sprawdza, czy izolacja przewodów nie jest uszkodzona.
● Nadzór nad ciągłością obwodów – monitorowana jest poprawność połączeń i ewentualne poluzowanie złączy wtykowych. W przypadku wykrycia nieprawidłowości system wysokiego napięcia uniemożliwia uruchomienie pojazdu i dystrybucję prądu.
● Bezpieczeństwo w sytuacjach ekstremalnych – w przypadku próby przecięcia kabla wysokonapięciowego system natychmiast wykrywa uszkodzenie pierwszej warstwy izolacji i automatycznie dezaktywuje napięcie w wewnętrznej części przewodu.
Ponadto przewody wysokonapięciowe są odporne na wilgoć, co minimalizuje ryzyko przebicia prądu. Oznacza to, że nawet w przypadku intensywnych opadów deszczu, podtopień czy powodzi nie istnieje zagrożenie porażenia prądem z zalanego pojazdu elektrycznego.
Zabezpieczenia instalacji wysokiego napięcia (HV)
Dla zapewnienia maksymalnego bezpieczeństwa samochodowe układy wysokiego napięcia (HV) projektowane są zgodnie z następującymi zasadami:
● Izolowana sieć (IT) – układ wysokiego napięcia jest galwanicznie odseparowany od masy pojazdu, co oznacza brak bezpośredniego połączenia elektrycznego między aktywnymi elementami systemu HV a podwoziem i karoserią.
● Wzmocniona izolacja – przewody HV są ekranowane, podwójnie izolowane oraz dodatkowo zabezpieczone przed uszkodzeniami mechanicznymi.
● Ostrzeżenia wizualne – wszystkie elementy instalacji wysokiego napięcia są oznaczone pomarańczowym kolorem, a na ich obudowach znajdują się czytelne symbole ostrzegawcze informujące o zagrożeniu.
● System monitorowania izolacji – układ HV nieustannie nadzoruje poziom izolacji pomiędzy aktywnymi częściami instalacji a masą pojazdu. W przypadku spadku jakości izolacji system aktywuje ostrzegawczy sygnał akustyczny i świetlny.
● Awaryjne wyłączenie – w razie wypadku, np. w wyniku aktywacji napinaczy pasów bezpieczeństwa lub poduszek powietrznych, system automatycznie odcina napięcie w układzie HV. Wyłączenie następuje zwykle w ciągu około 20 sekund.
● Odłącznik ratunkowy – układ HV może zostać dezaktywowany ręcznie za pomocą specjalnej, oznakowanej zworki 12V (tzw. zworka serwisowa niskiego napięcia), umieszczonej w łatwo dostępnym miejscu dla służb ratowniczych.
Jak wyłączyć zasilanie w samochodzie elektrycznym?
Wszystkie pojazdy elektryczne muszą być wyposażone w odpowiednie oznaczenia dotyczące zastosowanej instalacji wysokiego napięcia. Znajomość tych oznaczeń to kluczowy element dbania o bezpieczeństwo samochodów elektrycznych zarówno dla użytkownika pojazdu, jak i dla menedżera floty.
Każdy samochód elektryczny posiada specjalny wyłącznik serwisowy, który umożliwia odłączenie obwodu elektrycznego. Choć informacja ta jest przede wszystkim istotna podczas prac serwisowych, warto wiedzieć, gdzie znajduje się ten element. Co ważne, dostęp do wyłącznika powinien być możliwy bez użycia specjalistycznych narzędzi.
Lokalizacja wyłącznika serwisowego różni się w zależności od marki i modelu pojazdu. Informacje na ten temat zawsze można znaleźć w instrukcji obsługi.
Przykładowo:
● W modelach Renault i Nissan wyłącznik znajduje się w płycie podłogowej przy baterii.
● W pojazdach Volvo i Audi jest umieszczony w bagażniku.
● W modelu Toyota Prius można go znaleźć w podłokietniku.
Świadomość lokalizacji wyłącznika serwisowego może być przydatna nie tylko w celach konserwacyjnych, ale także w sytuacjach awaryjnych.
Lit – łatwopalny, ale dobrze zabezpieczony
Lit, najlżejszy pierwiastek w stanie stałym, jest obecnie powszechnie wykorzystywany w bateriach samochodów elektrycznych. Jego kluczową zaletą jest wyjątkowa zdolność do oddawania elektronów, co czyni go niezwykle efektywnym w systemach napędowych. Jednak zasadniczą wadą litu jest jego wysoka reaktywność i łatwopalność, dlatego wymaga on specjalnych warunków przechowywania – w atmosferze gazów obojętnych lub w specjalnych olejach mineralnych.
Akumulatory litowo-jonowe stosowane w pojazdach elektrycznych muszą być przechowywane w warunkach hermetycznych i zabezpieczone w wytrzymałych, pancernych obudowach. Dodatkowo są one stale monitorowane i regulowane przez system zarządzania temperaturą (TMS – Thermal Management System), który odpowiada zarówno za ich chłodzenie, jak i ogrzewanie.
Nowoczesne baterie litowo-jonowe są skutecznie chronione przed przegrzaniem dzięki zaawansowanym systemom aktywnego chłodzenia. W przypadku przekroczenia temperatury 70°C (lub 60°C w pojazdach marki Tesla) komputer pokładowy automatycznie dezaktywuje akumulator, aby zapobiec dalszemu nagrzewaniu się. Temperatura wyższa od tych wartości może prowadzić do samozapłonu baterii, dlatego kontrola termiczna odgrywa kluczową rolę w bezpieczeństwie samochodów elektrycznych. Dzięki temu użytkownicy mogą mieć pewność, że ich pojazdy są wyposażone w systemy, które minimalizują ryzyko przegrzania i pożaru.
A co w razie wypadku?
Zabezpieczenia pojazdów elektrycznych ujawniają się szczególnie w sytuacjach poważnych kolizji i wypadków. Przykładowo, w Stanach Zjednoczonych prawo wymaga, aby samochód elektryczny w ciągu pięciu sekund od zaistnienia wypadku obniżył napięcie systemu zasilania do 60V. Oczywiście nie da się przewidzieć wszystkich możliwych scenariuszy. Nad bezpieczeństwem akumulatorów czuwa m.in. system zarządzania pracą baterii BMS (Battery Management System), który w razie wypadku zwykle skutecznie odłącza wysokie napięcie.
Kluczowe znaczenie ma również położenie baterii. W samochodach zaprojektowanych od podstaw jako elektryczne akumulatory trakcyjne są zazwyczaj umieszczone między osiami pojazdu, pod kabiną pasażerską – to najlepiej chroniona część pojazdu. Niektórzy producenci, np. Tesla, stosują dodatkowe zapory ogniowe między bateriami a przestrzenią pasażerską.
Należy jednak pamiętać, że przy poważnych deformacjach pojazdu istnieje ryzyko samozapłonu baterii – nawet kilka dni po zdarzeniu. W takich przypadkach konieczne są pomiary temperatury akumulatora za pomocą termometru na podczerwień lub kamery termowizyjnej. Po poważnym wypadku baterie powinny być – jeśli to możliwe – wyjęte z pojazdu. Jeśli ich demontaż nie jest możliwy, samochód powinien zostać umieszczony w odosobnionym miejscu na czas kwarantanny, aby ograniczyć ryzyko dalszych uszkodzeń.
Niestety, płonących baterii litowo-jonowych nie można ugasić tradycyjnymi metodami. Temperatura wrzenia litu wynosi 1380°C, co sprawia, że jedyną skuteczną metodą gaszenia jest intensywne chłodzenie – polewanie pojazdu dużymi ilościami wody (nawet 10 tyś. litrów) przez 35–60 minut. To kilka razy więcej niż w przypadku pożaru pojazdu spalinowego. Dodatkowo, strażacy muszą używać aparatów tlenowych, ponieważ spalające się akumulatory emitują toksyczne opary kwasu siarkowego, tlenku węgla, litu, kobaltu i niklu.
Pełne wypalenie się baterii trwa około 90 minut, ale nadal istnieje ryzyko ponownego zapłonu. W niektórych krajach zaleca się nawet zatapianie nadpalonych pojazdów elektrycznych w kontenerach z wodą, aby całkowicie wyeliminować ryzyko powtórnego samozapłonu. Warto jednak podkreślić, że przypadki zapłonów dotyczą głównie starszych modeli pojazdów, które nie były wyposażone w systemy aktywnego chłodzenia baterii i były eksploatowane w gorącym klimacie.
Wysokie napięcie – obsługa serwisowa
Serwisowanie pojazdów elektrycznych wymaga zupełnie innego podejścia niż w przypadku aut spalinowych. Układ wysokonapięciowy wymaga szczególnej ostrożności oraz obsługi przez wykwalifikowanych pracowników, nawet jeśli wykonywane czynności ograniczają się jedynie do wymiany koła czy piór wycieraczek.
W takich przypadkach wystarczy przeszkolenie pod nadzorem specjalisty uprawnionego do obsługi pojazdów zasilanych wysokim napięciem oraz tymczasowe odłączenie instalacji HV. Osoby po podstawowym szkoleniu mogą wykonywać wyłącznie prace niezwiązane z elektrotechniką pojazdu.
Znacznie większe uprawnienia musi posiadać mechanik. Aby mógł podjąć jakiekolwiek działania serwisowe, musi posiadać ważne świadectwo kwalifikacyjne (odnawiane co pięć lat), uprawniające do pracy z instalacjami elektroenergetycznymi o napięciu do 1kV. Świadectwo to jest dopiero warunkiem wstępnym do odbycia specjalistycznego szkolenia z zakresu obsługi systemów wysokiego napięcia w pojazdach elektrycznych.
Bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych
Od czasu ich opracowania w latach 90. XX wieku, bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych znacząco się poprawiło. Obecnie trwają prace nad dalszym ich udoskonalaniem, m.in. poprzez:
● Zmniejszanie rozmiarów baterii, przy jednoczesnym zwiększaniu ich żywotności i zasięgu,
● Zaostrzanie rygorystycznych testów bezpieczeństwa, mających na celu minimalizację ryzyka pożarów,
● Wdrażanie nowych systemów zabezpieczeń, w tym technologii opóźniających rozprzestrzenianie się ognia.
Według amerykańskiej Narodowej Agencji Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (NHTSA), trzy najbezpieczniejsze samochody na świecie to pojazdy elektryczne. Nowoczesne konstrukcje akumulatorów są projektowane tak, aby zminimalizować ryzyko pożaru.
Przykładem innowacyjnego rozwiązania jest system zastosowany przez Renault – firma opracowała baterie, których obudowa topi się w wysokiej temperaturze, umożliwiając szybsze dotarcie do ogniw i skuteczniejsze gaszenie pożaru. Testy wykazały, że gaszenie takich baterii trwa zaledwie kilka minut i wymaga porównywalnej ilości wody, co w przypadku pojazdów spalinowych.
Podsumowanie
Wbrew obiegowym opiniom bezpieczeństwo samochodów elektrycznych nie jest niższe niż w przypadku aut spalinowych – wręcz przeciwnie. Statystycznie ryzyko pożaru jest nawet niższe w przypadku elektryków, a czas gaszenia nie różni się istotnie od tego, jaki wymagają tradycyjne samochody.
Warto też zauważyć, że w mediach społecznościowych i tradycyjnych często pojawiają się błędnie przedstawione informacje dotyczące pożarów aut elektrycznych. Raport WysokieNapiecie.pl wskazuje, że co czwarty pożar pojazdu elektrycznego w Polsce to efekt podpalenia, a jedynie 1 na 10 pożarów wynikał bezpośrednio z awarii baterii.
W sieci można znaleźć liczne nagrania rzekomych eksplozji pojazdów elektrycznych – w rzeczywistości często przedstawiają one płonące samochody spalinowe, przewożące łatwopalne ładunki.
Podsumowując: bezpieczeństwo samochodów elektrycznych stale się poprawia, a ich konstrukcja jest rozwijana tak, aby minimalizować ryzyko pożaru i innych zagrożeń. To nie tylko ekologiczna, ale i bezpieczna przyszłość motoryzacji.
Rafał Cichoń – PSF
