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4种原因导致电动车自燃,如何防患未然?

  次浏览  AutoLab  2020/02/25

多年前看到一个新闻:广州陵园西路(当时全国最大的手机市场之一)有一位店员一边手机充电一边打电话。突然间,手机电池爆炸了。

很不幸手机刚好在脖子动脉附近,后面的事情再没有心情描述下去了……

事后调查,因为是使用了山寨的充电器或者电池造成。陵园西路还是早年经常出没的地方,后来我晚上都不敢把手机放在枕边充电了。


所以坐飞机时,你就明白为什么空乘要反复强调禁止在机舱内使用充电宝。因为充电的过程是非常危险的,你确认你的充电宝质量比三星Note 7更好?

有关锂电池的各种事故,大家见到的都是引起火灾甚至爆炸等案例,说白了就是电池出毛病了(内因或外因),电池产生热的速度远高于散热速度,而热量大量累积而未及时散发出去所引起的。


电池升高的温度会导致系统变热和破坏,而系统变热后温度升高,又反过来让系统变得更热,然后就没有然后了……

关于电池的这类事故,有一个正式的名字——热失控。

其实一般电池热失控在电子产品中出现的概率是千万分之一,类似三星Note 7那样的事件也是万中无一了。


但对于电动车来说有点不同,一辆电动汽车的电池组需要几百个,甚至几千个电池(特斯拉18650)组成,这样发生热失控的概率就会大为提升了。

而电动车如果发生热失控,后果很严重,因为这么多电池炸起来真的很可怕。

那么造成电动车电池发生热失控的原因有几种?四种。

第一种是充电起火


造成这个事故的纯粹是厂家自己“不靠谱”,不是设计原因就是制造装配质量。因为造成充电起火只有三个原因:BMS故障、热管理故障和电池短路。

所谓BMS就是电池的大脑,电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)的简称,它的作用很大,例如提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和过度放电等等。

可以理解脑子坏了,例如它的算法、采样、诊断等有问题,那么离出事就近了。

而我们经常提到的电池热管理,主要是通过建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域的合理设计,解决电池在温度过高,或者过低情况下工作而引起的热失控和热效率问题。

没错,电池温度高了会炸,但温度过低也会掉电厉害呀。总之电池比燃油引擎难侍候多了。


造成充电起火的原因,还有一种是电池短路了。设计中如果对系统高压、绝缘、电芯材料和电化学过程等没有一个清晰的认识,离出事也就近了。

充电起火主要是设计的事,但也不排除设计师被制造过程中的小伙伴摆了一道。例如装配不严谨,或者电池掉进一些杂质,都可能引起热管理失效和电池短路。

第二种是自燃

如果没有充电,车辆在行驶或者停在那里就烧了起来,这个自燃就是热管理故障和电池短路的原因了。


但自燃的诱因也有可能是车子刚充完电回来,导致电池温度异常升高。例如去年4月发生在上海徐汇区某小区地下车库内的“特斯拉自燃门”,事发不久前就使用过超级充电桩充电,所幸并没有人员伤亡。

同样道理,自燃也可能是由于电池生产中装配或杂质,导致的热管理故障和短路。

第三种是浸水起火


电池浸水起火由两个原因造成:结构失效和电池漏电。

车用动力电池设计是把电池包固定在电池箱体里,整个系统设计时如果材料和结构不过关就引起麻烦,制造过程中焊接和装配不严谨也不行。最后电池盒如果遇到碰撞和石击,也会导致结构失效。

因为浸水而导致电池漏电的热失控,原因除了上述原因外,还有一点非常重要——密封设计没有做好。


其实主流电动车的电池都是经过防水处理的,都能达到IP67的防护标准,可以参考我们以前文章《电动车比燃油车更怕涉水?带你了解IP67防护标准背后的真相》。

IP67标准就是即使短时间泡在水里,也不会有问题。当然,别泡太久。

第四种是碰撞起火

这种情况就好理解了,碰撞和前面浸水一样,会导致电池结构失效和电池漏电,最终可能引起热失控。


不过在防碰撞方面,各大电动车厂家都非常重视,电池包的箱体都越做越坚固。但提醒一点是,电动车的电池大多设计在车底,也是最容易受到碰撞的部位之一,所以别听那些厂家宣传,什么“电动车不用保养”之类。多检查一下电池外壳没什么坏处。

写在最后


在锂电池行业,有一句话被经常提起“作为能量载体,本质安全的电池是没有的。

所以电池天生是不安全的,特别是三元锂电池,我们只能用更好的设计、技术和不断积累的经验来管理好它。电池安全是一个系统工程,不能说一种材料比另一种安全,就判定它们最终产品的安全性。

例如我们常说三元锂电池结构上有圆柱型电池、方型电池和软包电池之分。理论上软包电池因为发生热失控时会冲破软包装外壳,最多是鼓包不容易爆炸,而方形包装的锂电安全性次之,最不安全的理论上是圆柱电池。


但实际上有工程师不完全这样认为,方形电池因为每一个电池组都有一个独立坚固的封装,本身就是一个保护壳,因此安全性反而比软包更放心。而至于特斯拉的18650电池,连淘宝小哥也懂得宣传——拥有最好的一致性,而且每一颗电池都有坚固的金属壳体防止意外。


所以当几千颗18650组成的特斯拉,它的BMS和热管理都非常出色,还拥有先进而成熟的多年设计使用经验,尽管它也有意外事故发生,但总得来看还是靠谱的。

有没有最安全的电动车?请重复这句话:“作为能量载体,本质安全的电池是没有的。”
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