专家解读丨特斯拉自燃背后 电动车暴露出了哪些问题?

文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:15 发布时间:2019-04-29
在孙逢春看来,电动车自燃起火的原因很多也很复杂,但总体来讲,主要还是电池的问题。
专家解读丨特斯拉自燃背后 电动车暴露出了哪些问题?

短短几天之内,特斯拉、蔚来、比亚迪等电动车相继着火,这把“火”烧红了新能源汽车,整个行业的目光都再次聚焦在新能源汽车的安全问题上。为什么电动车会自燃?自燃的原因有哪些?电动车真的没有燃油车安全?有没有办法可以解决当前电动车遇到的问题?……带着一系列问题,记者采访了中国工程院孙逢春院士。

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电动车起火的原因主要有哪些?

在孙逢春看来,电动车自燃起火的原因很多也很复杂,但总体来讲,主要还是电池的问题。而电池的问题又主要体现在以下几个方面,一是电池内部短路。比如车在震动下,电池极板的正负极的涂敷上的材料脱落以后,而出现电池内短路。由于这种电池内部短路比较难以控制,可能会是诱发自燃的原因之一。

二是电池的连接松动而出现外部接触不良。例如特斯拉采用的都是5000到9000支的18650电池,或者是现在这种21700电池组成的电池包,每一个电池由于连接起来才能工作,电池的连接目前主要是靠焊接或螺纹连接,如果焊接的过程中,有个别虚焊或者是螺丝螺母没有拧紧,就会在车产生振动时出现松动,这样就会导致电池系统的升温加剧,因此也会出现着火。

三是电池过充或过放电。在使用环节,如果电池进入生命周期的后期,由于老化会出现不一致性,而这种不一致性,如果过充电或过放电,会使部分内阻变大电池内部温度升高,就会产生自燃的现象。同时,由于温度升高到自燃有一个过程,所以就会像此次特斯拉的车,它既没有充电也没有在行驶的过程中,就静放在地库里面也会着火。

 

为什么特斯拉会出现“静态自燃”?

针对此问题,孙逢春补充解释称,之前他们曾经做过电池过充电试验,根据内部短路具体情况,一般不会充完电立马着火,个别电池过充之后可能要过几个小时才会出现自燃。

电池短路,尤其是电池内部短路,它的燃烧或者着火非常快,由于特斯拉采用的圆柱形电池压力很高,就可能会产生一种爆燃,燃烧速度非常快,不会像燃油车着火时慢慢燃烧。

同时,如果是个别电池过充电出现短路,从充电到自燃,如果汽车在行驶过程,它自燃的速度会更慢。由于开车时,电池外部有负载电流,相当于外部接了一个电阻,因此,它内部只有一部分电流去循环,另外一部分电流在外部,还能使车正常开,所以这样停车的时候,一般会比开车的时候,它自燃的可能性或者概率要稍微小一些。

就像汽油车可能会出现静态自燃一样,所有的电动车在静止状态下,也都有可能会出现静态自燃。当电池出现短路,就会诱发电池温度升高,当升高到一定温度,就会出现冒烟着火,然后迅速扩大。

相较于传统燃油车,新能源汽车的起火比例并不高,但由于新能源汽车是新生事物,受关注度更高,起火来势更猛烈, 因此,就会让公众下意识的认为传统燃油车比新能源汽车更安全。自燃的燃油车也很多,尤其是在夏天,燃油车自燃率还是很高,它并不比电动车低,只是它燃烧得没有那么猛烈,又因为公众对汽油车自燃早已习以为常,因此它所受到的关注度就相对低很多。

 

电动车自燃的危害比燃油车自燃的危害更大?

此次特斯拉地库自燃,业内开始传出一种声音“电动车自燃的危害比燃油车自燃的危害更大”。对于此观点,孙逢春表示,不管是燃油车还是电动车,自燃时都会带来危害。目前燃油车一直在降排放,就是要降低有害物质的排放。由于电池被认为是化学产品,自燃时产生化学反应,就被误认为产生的有害物质更多。其实二者都会产生有害物质,只不过是一个谁多谁少的问题。

他认为这个问题应该拿数据来说话,多定量比较,根据它的成分去推断分析,比如磷酸铁锂或者三元锂电池,要根据其材料成分,它的危害程度有多大,去进行定量分析,而不能因为电池燃烧比较猛烈,产生的烟也比较大,就去片面认定它的污染更大。

 

目前正在发展哪些新技术

目前电池界一直在追求生产安全高效的电池,以及如何更安全和高效的去使用电池。众所周知,在零下40度的冬天,经常会遇到电池充不进电的情况,这是由于在低温的情况下,电池不活跃,如果强行给电池充电,就会导致电池的寿命出现大幅度降低,而电池也易出现起火现象。

对于此问题,孙逢春指出,如果能够在电池上安装一个“控制电池工作的开关”,比如著名美籍华裔电池专家王朝阳教授提出的“免管理电池”这种概念,即电池在最好的状态之下去工作,这样就可以保证电池的安全性。此外,还可以通过电池管理,对电池进行预测来降低电池的安全风险。

此外,电池在低温的情况下,可以将其温度提升上来之后再工作,这样它的安全性和寿命就会处于很好的状态。这是目前他们正在研究的一个技术之一。

另外一个技术,就是发展固态电池,在他看来,固态电池是未来的一个发展方向,将会大大提高电池的安全性。

 

续航里程与安全性之间的关系

就目前来看,为了增加续航里程,新能源车企都在争先恐后的向应用高能量密度电池发起冲锋,以特斯拉为首的新兴势力更是将高能量密度列为续航里程提升的不二之选,但续航里程提升的同时也埋下了电池安全隐患的种子。

事实上,续航里程与安全性之间存在着一定的关联性,续航里程越高,可能存在的安全风险相对来说就会越大。

在孙逢春看来,电动车安全问题主要是由电池引起,电池用得越多,安全风险自然就会更大。因此让企业把电池在保证安全的前提下,做得相对大一些,这样焊点就会少一点,内部出现问题时就会更好处理一些。因此,国内的宁德时代、比亚迪等大型企业,他们大部分很少采用圆柱形电池,因圆柱形电池的容量做大时,若内部出现短路,它的压力就会特别高,很容易出现爆燃。

此外,由于电池多了成本也高,当补贴为零时,孙逢春认为电池的续航里程应该根据用户需求采取多种配置,电池将来会根据用户里程适度的需求进行配置。

同时,毫无疑问,随着电池技水平的提高,追求高安全性和高能量密度是电池永恒发展的一个主题。

另外,孙逢春认为快速更换电池也是一种提高电池安全性的方法。如果万一有电池出现问题,可以实现一键解脱,通过按一个键让电池快速解脱,就不至于连电池带车一起燃烧了。一般乘用车换电池可能两分钟就换完,公交车或物流车可能需要三分钟到五分钟之内就换完了,非常便捷。如果能够实现,就不需要再装那么多电池,这样安全性也自然会提高。

对于新能源车企来说,如何做好安全防护,孙逢春认为,车企应该怀着一颗敬畏之心,认真去做好每一个步骤、每一件事情,从设计到试验都要非常认真。出现问题就去解决问题,认真去梳理、分析和总结。由于电池自燃之前会出现一些反应特征,每个车企都应该通过自己的监管平台去提前做好监测,发现问题时及时将问题反馈给车主,这样就会大幅度的降低事故发生率。

 

小结

尽管现在新能源汽车在大规模推广应用,但是在全国也就300万辆左右,与中国整个汽车的保有量相比还很少,而汽车的技术发展是一个逐步完善的过程。

随着新能源汽车补贴的完全退坡,大浪淘沙之后,必将会有一部分企业面临淘汰出局。而随着新能源汽车技术水平的不断提高,各项政策法规的逐步完善,以及国家监管力度的加大,新能源汽车一定会越来越安全。