自燃、涉水、碰撞爆炸,夏日的高溫多雨讓電動汽車的安全問題無處遁形。

安全是1,性能是0,沒有了1,再多0也枉然。

一系列觸目驚心的起火、爆炸案例的發(fā)生,不禁讓人發(fā)問,為何會起火?電池沒有安全標準嗎?如何避免起火?起火了要如何維護自我權益。

接下來,我們一起剖析。

為何會起火

電動汽車的起火,不管是自燃還是碰撞爆炸,都與電池密不可分,電池安全是電動汽車安全的基石,而電芯,電池包,電池控制系統(tǒng)則是影響電池系統(tǒng)安全的的三個重要部分。

“電池起火最直接的原因是“熱失控”,什么是“熱失控”?

一是當電池受到外力破壞時,電池內(nèi)部的活潑堿金屬(如鋰)接觸到氧氣的一剎那會自燃。當一個電池發(fā)生自燃時,難免會引發(fā)相鄰的電池損毀。當整個電池包內(nèi)的壓力得不到釋放,自燃會發(fā)生爆燃。

二是所有電器最怕短路。當電池被外部短路時,正負極之間瞬間的超大電流也會引起局部過熱,從而導致某個電池單體發(fā)生漏液、爆裂、自燃,并引發(fā)連鎖反應,導致更多的電池損毀。

為了防止外部短路,在電池包的設計上會有很多安全設計,比如熱管理系統(tǒng)、故障判別系統(tǒng)等,但是電池內(nèi)部的短路是不可控的。電池生產(chǎn)廠家的品控和良品率高低,直接影響到電池的質(zhì)量。三元鋰離子電池假如經(jīng)常用快充模式充電,經(jīng)過長期的使用后,電池內(nèi)部的正負極之間會化學生成“鋰枝晶”,這種物質(zhì)從電池內(nèi)部的正負極兩端同時向中間生長,漸漸刺穿電池內(nèi)部正負極之間的絕緣膜,當這層膜被損壞后,電池內(nèi)部的正負極間發(fā)生短路,電流瞬間暴增,從而引起電池的損毀,嚴重的會引起爆裂、漏液、自燃。

什么是“鋰枝晶”,它為何會導致電池短路?

除了電池的“熱失控”,在bms電池管理系統(tǒng)中,也存在著大量的能量交換和轉換,這種能量也是電流。嚴格來說,只要有電流的地方,假如發(fā)生短路那很可能引起電池、電控系統(tǒng)的熱失控。但是相比電池來說,bms的熱失控幾乎不會發(fā)生,在設計上,bms內(nèi)部有非常謹慎的邏輯判斷和冗余系統(tǒng),一旦發(fā)覺系統(tǒng)內(nèi)部有短路產(chǎn)生,bms會自動斷電。

以奔馳eqc的bms系統(tǒng)為例,當系統(tǒng)發(fā)覺短路發(fā)生時,會自動切斷動力鋰電池的高壓電,但會保留低壓電以便維持車輛的其他功能。當發(fā)生嚴重的短路時,低壓電也會被切斷,并且車輛不可重新啟動,只能等救援。當然,這種情況不論是系統(tǒng)內(nèi)部突發(fā)情況,還是碰撞發(fā)生時,這套bms系統(tǒng)都會執(zhí)行同樣的命令。

綜上所述,“熱失控”的解釋就完全了,熱失控的過程是不可逆的,一旦發(fā)生必將造成財產(chǎn)損失,甚至人員的傷害。

那么,有什么辦法能減小“熱失控”帶來的損失呢?

目前,相比圓柱電池和固態(tài)封裝片狀電池,軟包電池的安全性會更好。由于是軟性材料封裝,當電池發(fā)生“熱失控”時,軟性封裝的外殼允許在一定程度上的膨脹,從而減緩電池的損毀,給車內(nèi)人員留出充足的逃生時間。但是,注意,這也僅僅是留出更多的逃生時間,而不是說軟包電池不會發(fā)生“熱失控”。

而關于硬封裝片狀電池,為了防止一個電池熱失控時影響到其他電池,在電池的上端設計了一個“定向爆破”的孔,一旦“熱失控”高溫火花甚至火焰,會通過這個孔向外釋放能量,從而避免整個電池包的損毀和整車自燃。

我們在這里也提出一個呼吁,關于電池頻道爆燃的現(xiàn)象,今后能不能強制在電池包中加入自動滅火裝置,系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)局部溫度過高,直接啟動滅火裝置。

關于最常見的電池熱失控,這是一個快速、自動加熱反應,會生成大量的電池熱(最高可達500~700℃)、煙霧、粉塵和有毒氣體。電池管理系統(tǒng)(bms)在探測此類事件中起著關鍵作用,其在某些情況下可以啟動冷卻系統(tǒng)的開關。但在車禍或火災中,bms還是不能夠達到控制熱失控的作用。

而引起熱失控,造車電池起火的誘因重要有三類:一類是機械類,比如電池包發(fā)生碰撞;一類是電化學類,最常見也是最危險的就是過充電;還有一類是熱誘因,比如電池溫度過高。

關于第一類,碰撞,其實任何汽車碰撞都會產(chǎn)生危險,在這一點上,純電動汽車因電池組的結構,受到更多的關注,但是權威數(shù)據(jù)顯示,目前并沒有電動汽車因為碰撞引發(fā)電池爆炸的案例。

關于第二類過充,會引電池變形,影響電池蓄電質(zhì)量,還會產(chǎn)生漏液,甚至爆炸。

防過充保護一般包括過充前和過充后保護,分別起著預防檢測,和避免自燃等危害。過充前的飽和可通過電壓探測和bms分級保護,在接近滿電之前逐步降級進行涓流充電,防止過充的同時,讓電池的電量更加實在。過充后的保護裝置,可采用cid和防爆閥。cid是一個翻轉片,當過充發(fā)生后cid可以通過鐵片的翻轉切斷電流,從而保證安全。防爆閥的作用則是在電池過充后,將氣體瀉放到更大的空間,從而避免溫度上升,或發(fā)生短路。

第三類,熱誘因,關于這一類因素,與電池的組裝結構密不可分。

純電動汽車的里程焦慮催化了各大主機廠片面追求純電動汽車“高續(xù)航里程”“高能量密度”,其實,電池安全性能否在追求能效極限的狀態(tài)下得到保障,不僅關乎新能源電動汽車的品質(zhì)高低之分,更是電動汽車的存亡之線。

汽車業(yè)內(nèi)專家表示,應給主機廠當前研發(fā)新能源車的“瘋狂”加速喊一聲“暫?！?當前應先高度關注電動汽車在靜置情況下產(chǎn)生的自燃問題,提升技術和安全水平。

安全標準

根據(jù)國家質(zhì)檢總局公布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》中,明確指出電池的安全合格指標,其中的驗證方式也遠遠超出我們?nèi)粘Ｋ龅降臈l件。

與電池的組成成分相對應,電池安全標準也從電芯、電池包、電池控制系統(tǒng)三方面考慮,每一部分的設計都有相應的國家標準。比如gb/t31485-2015規(guī)定了動力鋰電池單體和模組的安全指標,gb/t31467.3-2015規(guī)定了電池包的測試方法。

“理論上按照國家標準,是可以保證電池安全的,但現(xiàn)在的難題就在于電動汽車市場的發(fā)展才剛起步,大家的經(jīng)驗都不夠豐富,還有很多極端情況、特殊情況可能沒有遇到,所以安全標準也是要不斷更新完善。”田偉東表示。

“動力鋰電池的安全,是高壓和化學安全的耦合,這導致高壓的可靠性和化學安全結合以后形成比較大的安全隱患,中間包括了化學安全、高壓安全、機械安全、功能安全和應用安全等多個層面?！睂幍聲r代總裁黃世霖也曾在公開場合表示,動力鋰電池的安全性是非常復雜的。當前業(yè)內(nèi),包括寧德時代等的制造商都在動力鋰電池產(chǎn)品安全上追求零事故,除了生產(chǎn)和品質(zhì)上的安全監(jiān)控外,還通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)實時收集使用數(shù)據(jù),來減少事故。

如何維護自身權益

今年的三月十四日,國家市場監(jiān)督管理總局公布《家用汽車產(chǎn)品修理、更換、退貨責任規(guī)定》(修訂征求意見稿),意見稿將家用電動汽車的動力總成和重要零件納入汽車“三包”責任,特別是電池或電機,假如發(fā)生嚴重質(zhì)量問題可退換車。也就是說,電池、電機假如發(fā)生嚴重的問題,如電池起火等,車主可以要求退換車。

田偉東表示,“電動汽車自燃不管是對廠家,還是對新能源行業(yè)發(fā)展都有很大的負面影響,也要國家出臺相應的制度法規(guī)保障消費者權益?！?/p>