中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊:一年多來,除了最近的比亞迪e6碰撞著火外,全球范圍內(nèi)著名的電動(dòng)車著火事件包括眾泰自燃、沃藍(lán)達(dá)碰撞多日后起火以及今年的菲斯克豪華轎跑Karma起火。
眾泰電動(dòng)車起火
造過車的眾泰沒有電池技術(shù),最后由萬向提供電池;而沒有汽車制造經(jīng)驗(yàn)的萬向,則從海南馬自達(dá)買來整車,進(jìn)行電動(dòng)車的改裝。
2011年4月11日,杭州首批電動(dòng)出租車上路運(yùn)營(yíng)尚未滿三個(gè)月,一輛運(yùn)行中的眾泰朗悅純電動(dòng)出租車突然自燃。在中國首批國家新能源汽車試點(diǎn)示范城市,第一家拿到純電動(dòng)車牌照的廠家——眾泰汽車,發(fā)生了純電動(dòng)汽車上路以來的第一次自燃事故,業(yè)內(nèi)為之震動(dòng)。
4月12日,眾泰首批純電動(dòng)出租車,除燒掉的那輛外,都已全部停運(yùn)。
萬向電動(dòng)車公司堅(jiān)持認(rèn)為是由于電池組內(nèi)部損壞,造成發(fā)熱過量,發(fā)生自燃甚至爆炸。“這是組裝問題,和我們無關(guān),我們的性能絕對(duì)沒有任何問題。”
眾泰與萬向在排除人為因素、電控系統(tǒng)故障、電池接插件接觸不良引起事故方面,意見一致,但在車輛起火點(diǎn)的問題上出現(xiàn)分歧。萬向認(rèn)為車輛的起火原因可能是電池倉托舉機(jī)構(gòu)的液壓桿潤(rùn)滑油泄漏氣化造成,而眾泰則說可能是電池內(nèi)部短路引起的。對(duì)于此次起火原因,雙方出現(xiàn)矛盾爭(zhēng)端。
造過車的眾泰沒有電池技術(shù),最后由萬向提供電池;而沒有汽車制造經(jīng)驗(yàn)的萬向,則從海南馬自達(dá)買來整車,進(jìn)行電動(dòng)車的改裝。某種意義上來講,這兩家公司都沒有掌握全部的電動(dòng)汽車整車制造技術(shù)。
2011年6月8日,杭州政府正式向外界召開新能源出租車自燃事故新聞發(fā)布會(huì),公布了調(diào)查結(jié)果。此次調(diào)查由浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院作為第三方對(duì)事故進(jìn)行了鑒定。11名專家收集事故相關(guān)數(shù)據(jù)、聽取當(dāng)事人情況描述等,進(jìn)行電池單體燃燒、事故模擬等8大項(xiàng)試驗(yàn)。
調(diào)查結(jié)果顯示:電池箱內(nèi)電池單體出現(xiàn)兩包以上漏液,電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損;電池箱內(nèi)出現(xiàn)局部電池短路;絕緣損毀點(diǎn)通過電池箱及支架的接地構(gòu)成強(qiáng)電壓的短路回路;電池箱被部分舉升后引起火勢(shì)擴(kuò)大,點(diǎn)燃內(nèi)飾。
最終鑒定報(bào)告認(rèn)為,此次事故發(fā)生不能認(rèn)定電池單體設(shè)計(jì)、制造方面存在質(zhì)量問題,而是電池成組后不能完全滿足車輛使用環(huán)境的需求,在應(yīng)用過程中,出現(xiàn)了電池漏液、絕緣受損以及局部短路的情況,且未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),在經(jīng)過多次重復(fù)使用以后,隱患顯現(xiàn),引發(fā)事故。
沃藍(lán)達(dá)起火
NHTSA得出結(jié)論,與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比,沃藍(lán)達(dá)起火的風(fēng)險(xiǎn)并不大。“我們未發(fā)現(xiàn)沃藍(lán)達(dá)存在缺陷,相信通用汽車最近將宣布改造動(dòng)力電池的舉動(dòng),可以減少車輛發(fā)生側(cè)撞事故時(shí)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。”
2011年5月12日,美國高速公路安全管理局(NHTSA)對(duì)沃藍(lán)達(dá)(Volt)進(jìn)行了側(cè)面碰撞測(cè)試,作為新車評(píng)估測(cè)試項(xiàng)目的一部分,三周之后,停在NHTSA測(cè)試中心的沃藍(lán)達(dá)突然起火,火勢(shì)殃及附近其他車輛。
通用汽車全球產(chǎn)品開發(fā)高級(jí)副總裁瑪麗•芭拉(Mary Barra)以及首席營(yíng)銷官喬爾•伊萬尼克(Joel Ewanick)堅(jiān)稱沃藍(lán)達(dá)是安全的,擁有安全管理局的五星級(jí)碰撞評(píng)級(jí)。“我們開發(fā)新的程序,在發(fā)生撞擊后對(duì)電池進(jìn)行放電。”芭拉說,“我們相信,如果電池組件電量耗盡,火災(zāi)就不會(huì)發(fā)生。”
從美國方面披露的信息來看,此次沃藍(lán)達(dá)起火事件是因?yàn)檫@輛車發(fā)生猛烈碰撞后,又在停車場(chǎng)放置了幾周,從而起火,而在實(shí)際使用中,由于這款車還未發(fā)生過如此猛烈的撞擊,因此,沒有出現(xiàn)過起火事故。
為解決沃藍(lán)達(dá)碰撞起火風(fēng)險(xiǎn),通用汽車推出了范圍更廣的沃藍(lán)達(dá)的全面修復(fù)服務(wù)。一方面通過添加鋼制結(jié)構(gòu)加強(qiáng)沃藍(lán)達(dá)的安全系數(shù),以求在激烈的側(cè)面碰撞后更好地保護(hù)電池;一方面還將在電池的冷卻系統(tǒng)中添置一個(gè)傳感器以監(jiān)測(cè)冷卻水平和一個(gè)新的防篡改的支架,以幫助防止冷卻液溢出。
但是,此次沃藍(lán)達(dá)的起火事故無疑讓消費(fèi)者對(duì)鋰離子電池技術(shù)產(chǎn)生懷疑,福特前發(fā)言人喬恩•哈蒙(Jon Harmon)說:“這個(gè)問題真的比較嚴(yán)重,事件影響不僅僅局限于雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)”,并且,“這可能使客戶產(chǎn)生心理陰影,懷疑是否要買一輛電動(dòng)汽車。像這樣的危機(jī)會(huì)削弱對(duì)新技術(shù)的信心。”
2011年11月,聯(lián)合能源部開展沃藍(lán)達(dá)電池碰撞測(cè)試,三次測(cè)試中有兩次再現(xiàn)了類似5月電池起火的現(xiàn)象。
在測(cè)試中,NHTSA故意損壞電池密封裝置,切斷汽車的冷卻系統(tǒng),模擬第一次起火事件的鋰離子電池組受損情況。結(jié)果顯示,其中一輛受測(cè)試的Volt再度起火,另一輛汽車鋰離子電池組溫度短時(shí)間內(nèi)升高,7天后發(fā)生起火。試驗(yàn)結(jié)果引發(fā)NHTSA于2011年11月底對(duì)該款雪佛蘭電池組發(fā)起調(diào)查。
調(diào)查兩個(gè)月后,NHTSA得出結(jié)論,與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比,沃藍(lán)達(dá)起火的風(fēng)險(xiǎn)并不大。“我們未發(fā)現(xiàn)沃藍(lán)達(dá)存在缺陷,相信通用汽車最近將宣布改造動(dòng)力電池的舉動(dòng),可以減少車輛發(fā)生側(cè)撞事故時(shí)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。”
NHTSA和通用汽車都沒有對(duì)沃藍(lán)達(dá)進(jìn)行召回。不過,用戶可以自主選擇是否對(duì)車輛進(jìn)行改裝。
菲斯克也起火
現(xiàn)在由各方發(fā)出的消息顯示,菲斯克的起火貌似與電動(dòng)車技術(shù)缺陷無關(guān),只是單純偶然的一次失火事件,卻有可能進(jìn)一步加劇電動(dòng)車易起火的負(fù)面效應(yīng)。
2012年1月2日,美國著名的電動(dòng)汽車公司菲斯克(Fisker)因搭載的鋰離子電池組可能發(fā)生著火意外,宣布召回2012款239輛Karma,導(dǎo)致Project Nina新車開發(fā)計(jì)劃被迫停擺。
美國聯(lián)邦政府曾貸款予菲斯克公司5.29億美元,該公司所生產(chǎn)的電動(dòng)車已發(fā)生多起故障及發(fā)布召回。
四個(gè)月之后,5月3日,一輛菲斯克電動(dòng)豪華轎跑Karma在美國德克薩斯州舒格蘭市一車庫中停放幾分鐘后,發(fā)生自燃,并導(dǎo)致車庫中其它兩輛豪車——奔馳SUV和謳歌NSX一起燒毀。
菲斯克的主打產(chǎn)品就是這臺(tái)電動(dòng)豪華轎跑Karma,其以飛機(jī)頭等艙為概念打造的原木內(nèi)裝,并裝有Bridge of Weir蘇格蘭皮革公司出產(chǎn)的低碳高級(jí)皮革,售價(jià)超過了11萬美元,這款車是加拿大歌手 Justin Bieber的18歲生日禮物。
對(duì)于此次起火的原因,專家認(rèn)為,可能是由于Fister Karma的動(dòng)力總成擺放緊湊,引發(fā)電池自燃。
沃藍(lán)達(dá)動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、曾是美國通用集團(tuán)EV1電動(dòng)車首席工程師的Jon Bereisarewind認(rèn)為,對(duì)于Fisker Karma的2.0升渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來說,沒有充分的空間來安排排氣管路和散熱機(jī)構(gòu)。它的動(dòng)力總成是被硬塞進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的。這樣,發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量很難被帶走,發(fā)生自燃現(xiàn)象也是可以理解的了。
菲斯克發(fā)言人羅杰• 奧米斯特(Roger Ormisher)稱,德克薩斯州舒格蘭市發(fā)生的菲斯克電動(dòng)車起火事件電池包是完整的,而且在火焰發(fā)生時(shí)也并非處于充電狀態(tài),另外,被燒毀的Karma是購買于問題車型被召回之后。
事故車主聲稱,當(dāng)他把車子停放在車庫時(shí),聞到了燃燒的味道,所以,一些觀察家由此認(rèn)為,可能由于汽車的某一部件過熱導(dǎo)致著火。
也有跡象表明,這把火是故意為之,調(diào)查人員指出,有相當(dāng)一部分煙花爆竹堆放在車庫里。但是至今,NHTSA沒有提供一份何時(shí)完成調(diào)查的時(shí)間表。
現(xiàn)在由各方發(fā)出的消息顯示,菲斯克的起火貌似與電動(dòng)車技術(shù)缺陷無關(guān),只是單純偶然的一次失火事件,卻有可能進(jìn)一步加劇電動(dòng)車易起火的負(fù)面效應(yīng)。
電動(dòng)車之火策劃:電動(dòng)車不能承受之重
這次比亞迪e6電動(dòng)車出租車著火事件,可以說既是意外事件,但又有它的必然性。
按照辯證唯物主義的觀點(diǎn)來講:看似偶然事件發(fā)生的背后往往有必然規(guī)律在起作用。
按照目前警方公布的資料來看,一輛比亞迪e6電動(dòng)車在被一輛Nissan GTR跑車以100公里的相對(duì)速度(跑車時(shí)速180公里,比亞迪時(shí)速80公里)追尾左后部后,沖入右側(cè)的綠化地帶,車身右后側(cè)二次撞樹后起火,燒死了司機(jī)和兩名女乘客。
簡(jiǎn)單看這起事故,似乎是比亞迪比較倒霉,躺著中槍,被撞了以后,其他兩輛事故車輛都沒起火,包括被撞翻滾后,完全以車頂著地的另外一輛出租車,同時(shí)也包括肇事車輛。
仔細(xì)分析媒體登的照片卻可以看出,另外一輛出租車在車禍過程中受損也很嚴(yán)重:它被撞后翻滾了,最后還被肇事車輛頂著,最終也是它和肇事車輛互相拉扯著,并消耗碰撞的能量直到靜止?fàn)顟B(tài)。
我們假設(shè)一下,如果比亞迪沒有著火,它是否能安全地保障它的乘客不受到重大的傷害呢?
結(jié)論恐怕不容樂觀,因?yàn)楸葋喌蟚6電動(dòng)車和國內(nèi)其他的電動(dòng)車一樣,都是在一個(gè)現(xiàn)有的汽油車平臺(tái)上繼續(xù)改進(jìn),是改裝的電動(dòng)車。
當(dāng)然,這也和國家的政策有關(guān),當(dāng)初國家鼓勵(lì)上電動(dòng)車時(shí),都要求生產(chǎn)電動(dòng)車的企業(yè)必須有普通轎車的生產(chǎn)資質(zhì),而且電動(dòng)車的基礎(chǔ)車型都必須是上過目錄和公告的車型。
也就是說,當(dāng)下的大部分電動(dòng)車的白車身的初始設(shè)計(jì)和開發(fā)都沒有考慮到后續(xù)的電動(dòng)車開發(fā)所需的一些特殊結(jié)構(gòu)和對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)上的預(yù)留。
比亞迪的資料顯示,e6電動(dòng)車的自重為2295公斤,而相對(duì)應(yīng)的同級(jí)別的MPV的自重都不會(huì)超過1800公斤。
這樣,我們首先要研究的是e6的白車身在碰撞的時(shí)候是否能夠承受自重為2295公斤的質(zhì)量和另外3到5名乘客,還有若干行李的質(zhì)量。
特別是e6用的是鐵電池,為了加大續(xù)駛里程,電池的重量超過了500公斤,在這種情況下,對(duì)白車身的設(shè)計(jì)要求和電池包的設(shè)計(jì)要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通的電動(dòng)車。
打個(gè)比方:兩輛電動(dòng)車都以50公里的時(shí)速進(jìn)行正面碰撞試驗(yàn),自重2300公斤的電動(dòng)車的白車身在碰撞過程中受到的沖擊力和需要吸收的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一輛自重1500公斤的電動(dòng)車。
因此,在此次事故中首先需要檢查的是e6的白車身,是否在激烈碰撞后,特別是第二次和樹的碰撞中遭到了嚴(yán)重的毀壞,如果是有的話,那電池組在碰撞后由于短路而自燃就不是什么小概率事件了。
如果被確認(rèn)e6是在第二次和樹的撞擊后起火的,那就會(huì)是一個(gè)更嚴(yán)重的問題,因?yàn)樵诙巫矒魰r(shí),e6的速度已經(jīng)很有可能低于時(shí)速80公里了。
如果以上推論成立,則這次比亞迪電動(dòng)車的起火就應(yīng)該是因?yàn)樵O(shè)計(jì)有缺陷或設(shè)計(jì)要求太低而產(chǎn)生的問題了。
同時(shí)在目前電池技術(shù)還不成熟的情況下,比亞迪使用了超過500公斤的電池組在e6電動(dòng)車上,也是屬于非常有風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì),電池單體和電池組的數(shù)量越多,可能產(chǎn)生的問題就越多,短路自燃的概率也就越高。
按照德國的做法,任何企業(yè)在出現(xiàn)了比亞迪這種情況后都會(huì)先停止所有相關(guān)車輛的運(yùn)行,等到調(diào)查報(bào)告出來后,再恢復(fù)運(yùn)行。
我們?cè)倩氐奖娞?,去年的眾泰朗悅的電?dòng)車也著火了,屬于沒有外界因素影響下的自燃,但是起火的原因是另外一種合作模式的結(jié)果:
眾泰沒有錢開發(fā)自己的電池,通過搭上國家電網(wǎng)的換電站計(jì)劃,使用了萬向的電池包和BMS。在運(yùn)行過程中發(fā)生了電池漏液,絕緣局部受損,最后引起了短路并自燃。
這是一個(gè)典型的汽車主機(jī)廠對(duì)供應(yīng)商缺乏控制的案例:
眾泰用了萬向的電池,但是由于國家電網(wǎng)項(xiàng)目,不是眾泰自主采購,所以萬向不會(huì)對(duì)眾泰開放任何電池組包的信息,同時(shí)眾泰的車身控制系統(tǒng)也無法和萬向的BMS系統(tǒng)溝通。
最后自燃了,責(zé)任該由誰來負(fù)呢?眾泰?萬向?國網(wǎng)?還是最后杭州市政府來背黑鍋?
我們注意到,中國各大主機(jī)廠實(shí)際上絕大部分面臨著與眾泰遇到的同樣問題:對(duì)供應(yīng)商缺乏控制。在這方面,應(yīng)該說比亞迪具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),能夠做到對(duì)電池的完全控制。
而且中國幾乎所有的主機(jī)廠都和比亞迪一樣,是在汽油車的原型車上改裝的電動(dòng)車,電池組也是簡(jiǎn)單懸掛在車身底盤的正下方,比汽油原型車重很多,同樣存在著白車身是否能承載改裝后的電動(dòng)車的重量問題,存在著是否能在碰撞中不變形并吸收沖擊力等問題。
電動(dòng)車之火策劃:電動(dòng)車電池隱患的新認(rèn)識(shí)
6月3日,比亞迪e6電動(dòng)車被撞起火燃燒事件后,瑞士德鋰龍電動(dòng)汽車技術(shù)開發(fā)公司的全球?qū)<疫M(jìn)行了多日研討,最終他們就鋰電池在電動(dòng)車上的應(yīng)用安全問題,向《汽車商業(yè)評(píng)論》提供了自己的最新認(rèn)識(shí)。
鋰電池的弱點(diǎn)在于它在高壓和充滿電的情況下,由于不穩(wěn)定的元素鋰,使得電池的化學(xué)穩(wěn)定性較差,這個(gè)先天的弱點(diǎn)很難通過提高目前的生產(chǎn)、制造、安裝等其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來解決。
他們認(rèn)為,由于鋰電池的電解液的物理易燃特性,以及鋰電池使用的由聚酯材料制造的電級(jí)和隔膜,使得鋰電池相對(duì)其他種類的電池在溫度升高的時(shí)候,更容易起火和燃燒。
比亞迪的案例并非新鮮。在歐洲,由于大量使用相對(duì)價(jià)格較低廉的電池芯體,電動(dòng)車鋰電池的自燃或由于各種外界原因起火的報(bào)道也日益增多。
德鋰龍向本刊提供的報(bào)告說,汽車廠商必須在質(zhì)量和價(jià)格之間找到平衡,否則如通用的雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)及其歐版的歐寶增程式電動(dòng)車必須在市場(chǎng)啟動(dòng)時(shí)就進(jìn)行召回,而這已經(jīng)嚴(yán)重影響了電動(dòng)車的推廣。
以下是報(bào)告的核心內(nèi)容,《汽車商業(yè)評(píng)論》刊登于此,同時(shí)期待引起各方認(rèn)真討論和反思。
必須遵守的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
在鋰電池易燃前提下,汽車工業(yè)已經(jīng)對(duì)電池包的設(shè)計(jì)提出了一個(gè)令很多初期進(jìn)入的零部件供應(yīng)商非常頭疼的標(biāo)準(zhǔn) ISO 26262 。與此同時(shí)更早提出的相對(duì)簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)如 IED 61508等已經(jīng)得到了廣泛的推廣。
這些標(biāo)準(zhǔn),闡述了所有的在開發(fā)、試驗(yàn)鋰電池中所需要遵守的安全條例。沒有嚴(yán)格遵守這些標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的產(chǎn)品不可能成為安全的產(chǎn)品?!?/div>
電池包盡可能減少變形
電池組的機(jī)械損傷能導(dǎo)致短路,然后強(qiáng)大的電流在短路后產(chǎn)生,能輕而易舉地點(diǎn)燃車輛。如果電池包使用的是工程塑料的外殼,引起自燃則是無可避免的結(jié)果。
因此在設(shè)計(jì)電池包時(shí),如何在劇烈碰撞后使電池包盡可能減少變形就非常重要了。
同時(shí),電池包另外一個(gè)容易導(dǎo)致短路的弱點(diǎn)在電池的連接點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)電池單體的連接點(diǎn)短路而造成單體的溫度升高并不可怕。它有可能產(chǎn)生自燃,但是由于電池單體儲(chǔ)存的能量有限,所以后果基本可控。
但是當(dāng)電池組的主連接點(diǎn)短路造成成組的電池短路,就有可能造成巨大電能轉(zhuǎn)化為熱能,并最終導(dǎo)致電池的爆炸。
所以在沒有對(duì)電池的連接點(diǎn)做出穩(wěn)定可靠的物理設(shè)計(jì)的情況下,那么諸如電池包自密封、高壓線自屏蔽、地板屏蔽、漏電保護(hù)器、強(qiáng)撞擊自動(dòng)斷電、異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、緊急開關(guān)自熔保險(xiǎn)等等安全措施就不會(huì)起到阻止電池自燃或爆炸的作用。
難以控制的化學(xué)反應(yīng)
鋰元素是化學(xué)元素表中很活躍的一種金屬元素。雖然鋰電池的電解液以化合物的形式存在,但是電解液本身也有很高的可燃性。
鋰電池燃燒后不能用水和普通的方法撲滅,理論上只能用黃沙或其他化學(xué)滅火劑撲滅。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),往往無法及時(shí)找到合適的滅火手段,讓鋰電池在可控的狀態(tài)下燃燒完畢。
熱力學(xué)損傷引起的自燃
電池在充放電的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,如果電池的散熱不充分,在電池單體內(nèi)聚集,會(huì)導(dǎo)致隔離膜的融化引起電池單體內(nèi)部短路,在瞬間釋放大量能量導(dǎo)致自燃或爆炸。
新一代的磷酸鐵鋰電池應(yīng)用了陶瓷的隔離膜,從根本上解決了這一問題,但目前還沒有大規(guī)模的應(yīng)用。
電池管理系統(tǒng)應(yīng)該在這方面起到未雨綢繆的作用,通過溫度傳感器、電壓電流傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池系統(tǒng)的運(yùn)行,在有過壓、過載和溫度急劇升高的情況下及時(shí)切斷電池保護(hù)電池包。
電池包應(yīng)用安全四大原則
首先,電動(dòng)車的電池包研發(fā)需要建立一套完全現(xiàn)代化的研發(fā)理論和研發(fā)體系,只有這樣才能保證最大限度降低鋰電池自燃和爆炸的風(fēng)險(xiǎn),但是100%的安全是無法實(shí)現(xiàn)的,通用汽車就是一個(gè)很好的例子。
其次,電池包的安全設(shè)計(jì)必須把防范短路放在首要的位置,但是必須承認(rèn)即使是最安全的內(nèi)燃機(jī)車,也會(huì)在特定的情況下起火。
再者,為了降低在外力碰撞的情況下電池包短路的可能性,必須將電池包的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為白車身的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)安排中的一部分,減少從正面、側(cè)面和后面的外力沖撞對(duì)電池組的影響。
最后,我們?cè)陔姵匕脑O(shè)計(jì)過程中要考慮到最壞的情況,延緩電池自燃的速度,讓乘客有足夠的時(shí)間逃離事故現(xiàn)場(chǎng)。