钜大LARGE | 点击量：1822次 | 2018年09月07日
电动汽车为什么会自燃
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
笔者拆解的这三辆电动汽车发生自燃时，一辆在充电；一辆处于停驶状态；还一辆行驶过程中发现异常，停驶后起火。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
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。
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。
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。
解决方案很简单，在汽车停驶后，散热系统应该继续工作（这要求有主动散热装置），我记得以前我的一辆燃油车，停车后，前面的散热扇（当时叫电子扇）还会继续呼呼地转一会。早年的涡轮增压发动机也有类似的要求，停驶后不能立即熄火停车。对于新能源汽车而言，这并不是什么有难度的技术。但是确实要实打实的增加一些成本，也可能会牺牲一些能量密度。
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。
解决方案也不难，就是对电池包做隔热设计，比如在电池包内部加一层隔热垫，这也有利于冬天保温。但是隔热垫的添加，又会带来三个问题：第一，成本增加；第二，自然冷却性能下降，需要主动散热系统；第三，电池包的能量密度稍有下降。
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。
除了电芯，BMS，Pack设计以外，其余的小环节也不能忽视。比如IP67防水，比如线束的质量和布置。
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。
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。
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：
第一，优质的电芯。能量密度越来越高，无疑对电芯的品质要求也越来越高。三元时代，各家的配方是什么？是真正的三元材料，还是不同配方的掺杂？一致性如何？提高电芯的品质，从源头上降低风险，这个钱该花。
第二，安全的Pack设计。一些厂家的所谓Pack设计，其实是Pack布置。有什么区别呢？举个例子，Pack的温度传感器应该放在哪？Pack布置的做法是把电池模组安装好，在找个“合理”的地方，装上。而Pack设计的做法，是在结构上结合散热系统，风道设计，预先设置好温度监测点，再进一步仿真、实验，最终确认。
第三，余量设计。顾名思义，在设计中，留有设计余量是必要的。比如前文说的，如果BMS发生故障，有没有一套备用的系统可以暂时保证系统的安全。这套备用系统不一定能BMS的完整功能，但是起码要保证安全。
第四，热管理系统。热管理系统，如果说是新能源汽车的安全命脉，应该不为过。电池的能量密度越来越高，对于热管理的要求，也越来越高。能量密度的提高，更会引发充电速度的提升，我认为起码一套水冷系统是必要的。
第五，故障逃生系统。无论什么原因造成的新能源汽车起火，都要给司乘人员留足逃生时间。尤其是三排座位的商务车或SUV，以及电动大巴。因此，对于故障，早预警；在系统中，起码要有延缓火势的设计，最大限度延长逃生时间。
第六，安全培训。简单说，就是告诉新能源汽车车主，如果发生事故，应该如何处理。比如要放弃财物，第一时间逃生，要和事故车辆保持的安全距离，要站在上风口等等。对于事故处置不当，也是造成人身伤害的重要原因。
第七，严惩责任方，支持巨额索赔。除了人命，其他任何东西都可以拿钱来计算。有这样一个故事：福特汽车生产的一款汽车，它的设计安全隐患，但是如果增加16块钱成本，安全系数机会提高很多。福特公司知道这个情况，但他们算过一笔账，如果每辆汽车都加一块16块钱的挡板成本超过了他们对意外的赔偿，所以他们选择了赔偿。从这个角度理解，赔偿实际上是对产品成本控制的买单，所以把钱花在哪，估计得各大车厂好好算算账了。
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。
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