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什么是电动汽车自燃的真实原因

2018-09-06 10:21:29 来源:新浪汽车综合

  本文转自 电动汽车观察家 

  新能源汽车目前最大的威胁,不是补贴退坡,而是连续不断的起火事故。

什么是电动汽车自燃的真实原因

  2018年,电动汽车全是有点“火”。根据不完全统计,2018年上半年,电动汽车发生过10起燃烧事故。那么,电动汽车为什么会着火?车企现有技术水平不能防止它着火吗?还是车企没有在防止着火上投入足够多的成本呢?

  前些天,笔者对三辆发生自燃的新能源汽车做了拆解。综合拆解分析所得,以及电池热失控的机制和应对,笔者认为电动汽车自燃频发,原因不是技术水平达不到,而是涉事动力电池企业和电动车企,不重视安全,为了降低成本,对电芯品控不严、BMS设计要求太低、没有对动力电池包足够的安全设计保护等,以致火光之灾。

  板子光打动力电池企业和新能源汽车企业也不行。主管部门在准入环节门槛诸多,现在眼见这么多事故,还不出手?

  电动汽车着火原因分析

  第一辆车(充电起火的电动汽车),从检测数据看,起火前,电池在充电过程中,出现了较大的压差,但是BMS电池充电并未停止。直至温度在10秒之内迅速上升至45℃阈值,充电停止。此时电池静态压差已经超过500mV,随后通讯中断,发生了自燃。

  第二辆车(停驶状态起火的车),从现场拆解情况看,内部有涉水的痕迹。电池包的密封条严重变形(推测是设计问题),并未达到密封的预期效果。电池包底部,有明显的三处电弧击穿。此车发生事故的地点在深圳,之前正逢大雨,与现场的判断是吻合的。即密封失效,造成车辆涉水短路引发的自燃。

南京两辆泡水燃烧的电动大巴

南京两辆泡水燃烧的电动大巴

  第三辆车(行驶过程中起火的车),最早在行驶过程中,司机发现异常,靠边停车,随后发生了自燃。从监测数据看,电池包内部温度在20秒内,从34℃上升至113℃,随后通讯中断。经过现场拆解,初步判断是个别电芯发生了爆燃,导致主动力线过热,绝缘皮损坏,与电池壳体和内部固定支架搭接,发生短路。

  另外,根据某消防单位总结,新能源汽车发生燃烧主要有以下四种场景:

    充电过程中燃烧;

    电池行驶或放置过程中引发的燃烧;

    碰撞翻车引发的燃烧;

    涉水引发的燃烧。

  这四种场景中,充电过程中的燃烧是最为常见的。

  电动汽车的充电过程中,充电桩会和电动汽车的BMS(电池管理系统)通讯“握手”,以控制充电条件。也就是说,BMS会对电池的状态进行判断,从而给出一个合理的充电方案。可是,问题来了,BMS是怎么知道电池的状态呢?是通过不同的传感器反馈信号实现的。

  电芯、BMS、传感器

  首先从电芯说起。每一个电芯,都有不同的“体质”。具体表现在如内阻、自放电率、衰减率、极化等专业参数上。虽然,专业的技术人员,都会对电池的“体质”进行分组,以减小单体之间的差异,但是电池的“体质”和人一样,会随使用时间,出现变化。质量好的电芯,“体质”差异相对小,要做到这一点,选用材料一致性要好,生产过程自动化水平要高,品质标准要高,由此成本也高。反之,质量差的电芯,成本低,个体差异大,就有很大的安全隐患。比如在充电过程中,个别电芯发生过热着火。

低劣电芯隐患巨大

低劣电芯隐患巨大

  但电芯永远不可能完全一致,此时需要BMS介入,负责电池的管理策略。首先,我个人认为,每一种电池,都有不同的特性。BMS都应该为之单独开发管理策略,而非通用设计。

  BMS对电池管理之前,首先要掌握电池的信息,这只有通过传感器监测来实现。也就是说,传感器越多,传感器的精度越高,反馈的数据越全面,BMS对电池的判断则会越准确。但是,相应的,成本也就越高。

  充电过程中,电芯、BMS、传感器,三个环节配合不好,自燃就有可能发生。

  如果BMS失效了会怎么办?试想我们的智能手机极小概率发生故障需要重启的场景,我相信任何电子设备,都有一定的故障几率。而如果BMS发生故障,甚至是短暂的死机,后果都比手机故障严重的多。当这种情况发生时怎么办,有没有第二套可以备用的电池管理方案?我相信当系统中存在“应急装置”时,系统势必会更加安全,但是也同时会增加成本。

  除了充电场景外,电池在行驶或停驶过程中也会产生燃烧。行驶中,是电池的放电过程,在工作过程中,电池出现问题,容易理解,但是在停驶过程中,为什么会燃烧呢?

  停驶自然起于“后遗症”

  最近对几个停驶新能源车案例中研究发现,新能源车在停驶前,都有过重载或较长时间行驶的经历。而停驶过程中的自燃,其实是后遗症,而这种后遗症是怎么引发的呢?

  原因一:汽车在行驶过程中,由于空气气流的作用,电池是处于散热状态。但当汽车停驶的时候,汽车熄火,散热系统也停止工作。而此时电池的热量也许并未完全散去,热量在局部集聚,从而导致高温引发燃烧。

  原因二:环境温度影响。环境中的温度,大多来自地面对热量的反射。那么地面温度,到底能有多少度?根据天津市气象局的数据,夏季地面最高温度达到64.7℃,最低温度也纷纷超过了50℃。而锂电池的适宜工作温度,大多不超过50℃,而锂电池包往往安装在车的底部,与地面的距离很近,地面辐射的大量热量,被电池包吸收。如果再与原因一的问题累加,或者长时间停车,都可能造车电池热失控,而导致燃烧事故。

  原因三:新能源汽车在停驶过程中,低压电还是在工作的,比如GPS发射信号,行车电脑,遥控锁这一些列的功能。如果低压电发生故障,也有可能出现安全隐患。

  以上对事故的原因的阐述,解决方案无一不指向增加成本。但是成本高了,是否可以避免事故呢?我还想聊聊特斯拉出现事故的案例。

  如何做到100%的安全保障?

  众所周知,特斯拉则是有钱人的“玩具”,成本投入应该不是问题。2018年上半年,网上查到特斯拉一共发生了三起事故:

1月份,在重庆,特斯拉在没充电,也未发生碰撞的情况下,发生了燃烧;

3月份,在美国,特斯拉因为撞上了隔离栏,发生了燃烧;

5月份,在美国,特斯拉因为碰撞,又一次发生了自燃。

  可见特斯拉也并未做到100%的安全。

2017年6月,山东日照一辆特斯拉撞击护栏后发生火灾

2017年6月,山东日照一辆特斯拉撞击护栏后发生火灾

  我想在这,应该给安全重新下一个定义了。

  对于新技术,无法苛求100%的不出意外,而是把意外的后果降到最低。而在新能源汽车上,则要在设计上考虑,在出现事故时,100%保证人身安全。我们还是看特斯拉的例子。在特斯拉的电池包上方,有一层阻燃的铝板,这层板,可能无法完全阻断燃烧,但是至少可以给驾驶员和乘客赢得几分钟的逃生时间。

  因此,所谓新能源汽车的安全,是对车上司乘人员的100%的安全保证。要提前预警,并给予司机乘客足够的逃生时间。

近日,一辆力帆电动汽车着火燃烧

近日,一辆力帆电动汽车着火燃烧

  安全永远是相对的,提高成本简单,关键是市场认可,客户愿意买单。谁也不会愿意买一辆时速十公里的坦克出行,虽然应该很安全。但是我觉得为了减少事故的发生,一些成本还是要花的:

  2018年,燃油车燃烧的事故也有不少,但是似乎不会像新能源汽车一样,有这么大的关注度。近期新能源汽车着火事件增多,和补贴政策提高能量密度要求,有直接相关性。根据相对安全的原则,这就意味着要有更加安全的保障措施;包括提高充电速度,也要有更加有效的温控系统。

  但是,显然动力电池企业、新能源车企并没有这么做。他们如同省16块钱挡板的福特一样,计算了投入产出。如此,我们在呼吁动力电池、新能源汽车企业自身反省、改正的同时,更要呼吁主管部门,严惩粗制滥造导致的起火事件责任方,尤其对于造成人身伤害事故的的责任企业,取消其补贴资格乃至公告,逐出新能源汽车市场。否则,整个新能源汽车产业的前景和成果都可能毁于一旦。

(责编:于洪凯)

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