從蔚來,特斯拉自燃說起----工程師談電動汽車自燃的深層原因

2019年夏天,電動汽車自燃的報道不停的出現在各種新聞上,幾乎天天都有。各個企業各種車型都涉及,特別是龍頭企業特斯拉,蔚來的自燃,由於樹大招風,引起強烈圍觀。這是一個企業的問題?還是行業的問題?電動汽車為什麼會自燃?安全性會走向何方?

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帶著這些問題,我收集了一些資料,和負責電池的業內人士進行了交流分析。

首先是基於數據分析,這些數據比較敏感,官方會進行閉門研究卻很少會公佈。最近兩個大平臺都發布了數據。

1.“新能源汽車國家監管平臺”通過《新能源汽車國家大數據聯盟2019年中成果發佈會暨新技術研討會》發佈的,主要針對2019年5月-2019年8月這段時間,共發現79起安全事故。這個數據樣本是248.9萬臺新能源汽車,其中純電動汽車209.8萬臺(84.3%)。

A)事故車輛類型分類為:65%乘用車、28%專用車、7%為客車

B)動力電池類型分類:三元鋰86%、磷酸鐵鋰7%、7%不確定

C)起火原因類型分類:58%的車輛起火源於電池問題,19%的車輛起火源於碰撞問題,23%的問題為浸水、零部件故障、使用問題等

從B,C可以看出來,三元鋰電池的的起火自燃是最主要因素,其中電池自身問題的有44輛(=79*0.96*0.58)佔比55.7%。三元鋰電池自身的安全性能堪憂。

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2,“清華大學電池安全實用室”通過《2019年動力電池安全性研究報告》發佈的,統計了被報道的事故案例及原因分析。超過40起的案例,統計分析同樣指向三元鋰電池,停車或者充電當中的無故自燃是主要原因!不一樣的權威組織,不一樣的數據來源和統計口徑,得出的結論驚人一致。

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其中清華大學的《2019年動力電池安全性研究報告》對電動汽車安全事故原因進行了一些分析。除了所謂機械濫用(擠壓,針刺),電濫用(內短路,過充,過放),主要原因指向熱濫用到熱失控。翻譯成人說的話就是,自燃歸根結底是由於高溫,高溫歸根結底是由於短路,短路里面查有實錘的機械原因和電原因佔一部分。還有大部分的原因還不知道,推測是由於析鋰等電池內部因素。

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但是個人對這份報告的原因分析及措辭存在一定疑問。首先要說濫用(abuse)這個說法好像是消費者的使用上出了問題,實際上除了個別碰撞引起是燃燒事件,多數事故都與使用無關。

對於機械濫用和電濫用,我們的國標GB/T 31485都做了測試要求。規定了過充,過放,加熱,擠壓,針刺,海水浸泡等測試方法,要求測試不能發生爆炸起火。為什麼市場上還有問題發生?這個問題不該問,也不敢問。

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因為大家都是要冾飯的,而這兩家機構的報告都是面向臺下一堆相關企業和政府部門。對深層原因和責任主體都不敢講,因為就是臺下那些客戶的問題嘛。就能講講都是消費者abuse,哈哈!

“2018第二屆全球未來出行大會”電池專家清華大學歐陽明高院士稍微大膽往深裡面說了4大原因:

一)“首先是電池產品測試驗證不足,這主要是動力電池企業的問題。由於新能源車政策一方面補貼的關鍵指標是能量密度,另一方面補貼退坡的週期是一年一次,大大超過了動力電池產品24-28個月的完整開發週期。為了讓產品能量密度增長追上補貼變化週期,一些動力電池企業一方面縮短了電池的測試驗證時間;另一方面選擇物理改進方法,比如增加電池活性材料(比如正極材料)、減薄膈膜,雖然提升了電池的比能量,但是削弱了動力電池的安全性能。”

二)“其次,目前動力電池測試驗證的手段不完善,這部分問題動力電池企業與車企都存在。很大一部分並沒有建立企業內部的電池安全測試標註,部分企業甚至沒有電池安全測試能力,導致電池產品一致性差,質量參差不齊。而低質量的電池電芯混入電池模組,將對整個動力電池模組乃至整個電池包造成巨大的風險。”

三)“再次,車輛使用老化過程中電池模組及安全保護裝置可靠性下降,這部分責任主要在於車企。歐陽明高院士提到了幾個典型例子:老化造成的電池模組密封性下降,導致進水短路;電池激光焊接接頭老化易出現空隙,形成局部高阻抗、高發熱點,成為熱失控元兇;充電口長期開斷電造成的燒損、粘連,也可能成為短路、發熱點。”

四)“最後,充電環節的BMS廠商與充電機廠商沒有嚴格執行新的國家標準,也是問題之一。歐陽明高院士表示,企業沒有嚴格遵循ISO26262的規範,比如沒有繼電器的粘連診斷功能、BMS與充電樁沒有合格的絕緣監測裝置等等。企業在設計、製造、使用、驗證各個環節對國家標準規範不重視;同時,國家在這方面的安全年檢制度也尚未建立。”

大概一看又能把人繞暈,其實一二三都指向同樣的原因,車用電池產業鏈的混亂之治!最簡單的要從電芯到電池包,可能就需要經過3個企業。而且現在這個行業正在大魚吃小魚,誰也不敢將自己的技術底線全部透露給對方(才有蔚來召回時,蔚來和寧德時代對問題的不同聲明)。一輛特斯拉model S 75度電的電池包含7200顆電芯,一顆電芯出問題就可能導致整個電池起火自燃。

比如電芯的一致性要求,同一個電池組要求電芯的容量,內阻等比較一致,這樣整個組施加同樣的電壓充放電的時候才不會發生有的已經過充有的還沒充滿。而且這個從一旦成組,物理上是無法調節由於一致性導致的問題的,只能越來越差。

從蔚來,特斯拉自燃說起----工程師談電動汽車自燃的深層原因

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還有比如電芯單體的材料和工藝,就存在6大缺陷可能性。在現在彎道超車的大時代背景下面,電池企業沒有動力和能力去解決。整車廠則是鞭長莫及。

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總結,通過這幾天的資料整理和分析。發現電池系統的問題如同一個癌症,想不傷及根本進行治療基本不現實。可以預見,由於前些年生產的問題車輛問題逐漸暴露,後面幾年的自燃事故還會更加多。

從蔚來,特斯拉自燃說起----工程師談電動汽車自燃的深層原因

政府,行業,企業都要有壯士斷腕的勇氣才能去接受這個化療陣痛。對於普通消費者,現階段還是不推薦購買採用三元鋰電池的汽車。由於牌照等資源限制,不得不買新能源,推薦購買頭部廠商的產品。比如蔚來,特斯拉等,因為他們對技術的掌握,對供應商的掌控都比後面那些廠商要強。蔚來至少會召回,上面那麼多廠商,有幾個會召回?

特別要提醒的是,電池系統熱蔓延抑制技術水平有待提高,因為熱蔓延速度過快將導致乘員失去救援機會,而現有車型的設計留給人們的逃生時間過短,如轎車逃生時間小於30秒,客車小於5分鐘。如果看到電動汽車起火趕緊跑,電動汽車的火是不容易破滅的,隨時可能爆炸。


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