新能源汽車起火背后的安全性分析

身為一個80后，還是很關(guān)心林志穎的車禍?zhǔn)录{駛的車輛由于行駛途中向右偏移，導(dǎo)致車頭撞向路邊橋墩，在車上還有小兒子Jenson。目前父子倆均沒有生命危險(xiǎn)，但林志穎受傷的情況就相對比較嚴(yán)重一些，右肩膀等多處骨折，顏面也因撞擊造成臉骨骨折，額頭部位也有破相，需要一定的時間恢復(fù)。由于撞擊的部位在頭部，所以接下來的72小時仍是關(guān)鍵期。

這件事點(diǎn)燃的不只是一輛特斯拉，更是點(diǎn)燃了大眾對電動汽車的安全性的再度懷疑，所以我想花一些時間來聊聊這個案例，以及電動汽車的安全性。

林志穎遇到的安全事故

首先據(jù)警方透露，已排除了酒駕，具體事故原因還在調(diào)查中，結(jié)論以調(diào)查結(jié)果為準(zhǔn)。但我們可以先猜測一下這里的可能性：

◎ 林志穎本人在駕駛車輛，誤操作致使車輛撞上柱子

◎ 此時的車啟用了輔助駕駛Autopilot，但系統(tǒng)在分岔路上失靈，導(dǎo)致事故發(fā)生

目前都是猜測，得等車主傷勢恢復(fù)后自己來說明，或者特斯拉公布當(dāng)時的上傳數(shù)據(jù)，我們不做判斷。

根據(jù)目擊者描述，林志穎受傷后由于傷勢嚴(yán)重，全靠救助者先后把孩子和大人救出，之后不久，汽車就燃起了大火，情況一度非常危險(xiǎn)。

為什么車會起火呢？

新能源汽車起火

電池起火的原因可以分為內(nèi)部和外部：

● 外部

在遭受外部撞擊時，電池結(jié)構(gòu)受到破壞，電芯內(nèi)部熱失控會導(dǎo)致起火。

● 內(nèi)部

但事實(shí)上有些車沒有遭受撞擊，也會電池?zé)崾Э?，這時的原因來自電池內(nèi)部。比如電池制造過程中引入的電芯內(nèi)缺陷（比如細(xì)微金屬碎屑）導(dǎo)致內(nèi)部短路；或者電池長期使用后老化，電芯內(nèi)部產(chǎn)生了枝晶鋰，觸發(fā)了電池內(nèi)短路。這些內(nèi)短路在高電量狀態(tài)下有一定的概率引發(fā)起火。

尤其在充電過程和充滿電的狀態(tài)下，電池內(nèi)部比較活躍，這些時候都是起火的窗口期。

這次事故中，特斯拉Model X的前部受到撞擊變形。其實(shí)特斯拉在設(shè)計(jì)中有考慮過汽車正面碰撞的保護(hù)——前部機(jī)艙有三條傳力路徑來保證碰撞力的有效傳遞及電池安全，分別是吸能盒+縱梁（主要傳力通道）、下橫梁+副車架 和Shotgun。

▲圖4. 特斯拉的車輛設(shè)計(jì)碰撞力學(xué)設(shè)計(jì)

不過，此次特斯拉起火，目前看起來還是碰撞沖擊太大，導(dǎo)致上面的保護(hù)措施都失效，電池受損，最終導(dǎo)致發(fā)生燃燒。

這是典型的外部原因?qū)е碌摹?/p>

目前全球范圍內(nèi)，都在努力做電池安全的設(shè)計(jì)：致力于讓單個電池?zé)崾Э匾院?，阻斷電芯之間失控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，讓整包不會起火。技術(shù)改進(jìn)主要在電芯層級和系統(tǒng)層級兩個方向。

目前技術(shù)的手段有：

● 化學(xué)體系的差異

從設(shè)計(jì)難度上、或電池系統(tǒng)的活躍程度來看，三元811>三元5系>磷酸鐵鋰；電池的穩(wěn)定性正好就是反過來的，磷酸鐵鋰電池是相對更安全的。

目前主要的難度還是在高鎳電芯方面存在挑戰(zhàn)。

● 電芯之間的熱隔絕材料

目前的電池包，會在電芯間會加入隔熱材料（比如氣凝膠），隔絕電芯之間的熱失控。

● 一定電池區(qū)隔之間可使用隔熱材料

每隔一定的電芯數(shù)量間都采用高溫絕熱復(fù)合材料，然后配合防護(hù)罩設(shè)計(jì)定向排爆出口，將高溫氣體流排出。

● 泄壓和排氣

通過設(shè)計(jì)多種類換流通道設(shè)計(jì)，控制熱源按預(yù)定軌跡流動，減少對相鄰電池區(qū)塊進(jìn)行熱沖擊；并且控制電芯熱失控排出的氣體流，在不同結(jié)構(gòu)通道內(nèi)的均勻分布，設(shè)計(jì)縱向通道（底部換流通道）等，避免對相鄰的電芯產(chǎn)生急劇性的熱沖擊，引發(fā)第二次熱失控。

● 絕緣設(shè)計(jì)

對電池包內(nèi)的高壓部件進(jìn)行絕緣防護(hù)；對電池包內(nèi)的高壓連接及高壓安全區(qū)域進(jìn)行高溫絕緣防護(hù)設(shè)計(jì)。

▲圖5. 在高鎳領(lǐng)域熱失控不擴(kuò)散也成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

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如何看待新能源汽車起火的事故

這次事故中，還好有路人幫忙。如果自己在新能源車?yán)?，突然遇到起火、且無法開門的情況下，如何自我保護(hù)？新能源車起火，是否意味著車內(nèi)所有操作都會失靈？

目前國家最新的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中明確要求，當(dāng)電池發(fā)生熱失控以后，電池不能起火爆炸，要留出5分鐘給乘客逃離。

如果在電池單體失效的情況下，系統(tǒng)不發(fā)生熱擴(kuò)散，就能極大降低熱失控后的煙氣危害；建筑物內(nèi)，如果只是局部出現(xiàn)個別電芯單體熱失控產(chǎn)氣量，就比較容易把排煙的范圍控制住。這樣的話，公眾對于下個階段大規(guī)模的保有新能源汽車就比較有信心，對新能源汽車的安全性認(rèn)知就更充分，可以最大程度保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全。

▲圖6. 動力電池在封閉空間里面的熱失控帶來的問題

我認(rèn)為這個數(shù)據(jù)還需要延長到30分鐘以上，電動汽車出現(xiàn)這種報(bào)警，第一時間需要通知應(yīng)急消防部門，如果車主可以操作把車停到緊急車道，然后開門讓乘客下車。千萬不要慌張，出現(xiàn)熱失控報(bào)警，需要第一時間處理并停車。

▲圖7. 中國領(lǐng)先于全球率先在電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)展實(shí)驗(yàn)中積累了很多

小結(jié)：新能源汽車的電池，除了在碰撞之后容易發(fā)生起火之外，誘發(fā)起火的原因還包括：電池受到其他損害，比如：長期使用后的老化、電池泡水等；另外高溫環(huán)境對電池也不夠友好。

電車相比技術(shù)發(fā)展得十分成熟的燃油車，的確還有很多可以改進(jìn)的地方；這幾年的技術(shù)也確實(shí)進(jìn)步不少。

編輯：黃飛