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电动车自燃原因?数据这样说

作者:中国储能网新闻中心 来源:汽车之家 发布时间:2019-12-20 浏览:

1、电动车自燃原因?数据这样说

[汽车之家 新闻]  如果给2019年的汽车市场总结十大热词,“电动车自燃”想必会榜上有名。据新能源汽车国家大数据联盟发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,仅今年5月起至8月中旬,新能源汽车国家监管平台便发现79起安全事故,涉及车辆96辆,几乎平均每1.5天就有一起电动车自燃事故发生。

《真相》是汽车之家原创的一档热点事件调查类栏目。我们希望通过客观、深度的报道,为大家还原汽车圈内热点事件的真相。如果您对哪些车圈的新闻事件感兴趣或心存疑虑,也欢迎您在文章下面给我们留言,我们会尽力为您寻求真相、解答疑惑。

在今年4月份,大家对于电动车自燃的关注和讨论更是达到了一个高潮。4月21日,特斯拉在上海一地库内,在未充电的情况下在几秒内快速自燃。而仅仅一天之后,另一个电动车领域的“网红”车型蔚来ES8,也在自己的服务中心内发生燃烧。

尽管,美国国家公路交通安全管理局研究认为,电动汽车起火概率要低于柴油和汽油发动机车辆。我国消防应急管理部门也表达了类似观点。但人们显然对新能源车起火有更多的关注。其中,人对于新事物关注度较高自然是原因之一,而更多的则是对未知事物的“恐惧”。

正如中国动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子冬所言,目前燃油车的自燃事件我们能够找到明确的原因,并且通过采取措施可以做到防患于未然。但对于电动车来说,并不是每一次的自燃,我们都能找到准确的原因。因为无法知晓确定原因,且不知道什么时候会发生,所以很难完全避免。

而自燃频发及起火原因的不确定性或导致消费者接受度的下降。从汽车之家的语料分析数据我们发现,相比2018年同期,2019年汽车之家网友在论坛内对“自燃”等安全事故的提及数增长了14倍。相应的,消费者对于新能源车的接受度也从2018年的71.9%降到了50.4%,接受度下滑超过20%。

本期内容我们不是要给电动车“洗地”,告诉大家放心买,没事的;我们同样不想妖魔化电动车,因为传播恐惧或贩卖焦虑或许可以快速获得流量,但对解决网友、消费者的疑虑毫无帮助。《真相》栏目第一期,之所以选择从“电动车自燃”调查入手,就是希望不美化、不妖化,还原自燃事件的真相,同时也解决消费者心头的“疑云”。

● 电动车自燃的原因

数据说话

如此多的自燃事故,其背后的原因是什么。电池?充电桩?还是车辆本身?

根据新能源汽车国家大数据联盟数据显示,今年5月以来出现事故的车辆,以2018年生产的车为主。其中,事故车辆86%为三元锂电池,7%为磷酸铁锂电池,7%不确定。

这与中国工程院院士杨裕生此前提出的观点基本一致。在他看来,过度追求长续航里程是现阶段自燃现象频发的原因之一。因为一般来说,更长的里程就意味着搭载能量密度更高的电池,或者装载更大的电池包,而这或更容易引发自燃。

与此同时,根据新能源车安全事后分析,已查明着火时的车辆状态中,行驶状态下是41%,静置状态下是40%,充电状态下是19%;且在已查明的着火原因中,电池问题占比为58%,碰撞问题19%,浸水问题7%,使用问题7%,其他零部件故障3%,外界原因3%。

从以上三组数据不难看出,电动车的起火原因中,电池问题占比是最高的,其中又以搭载三元锂电池的车型为主。那么为什么如今的电池仿佛越来越“易燃”?三元锂电池真的更“危险”吗?我们下面继续分析。

2、电动车自燃原因?专家这样说

高能量密度电池背锅?

事实上,如何在高能量密度和提高安全性之间取得平衡,一直是行业关心的话题和亟待解决的难题。有数据显示,自燃事故中大部分事故车辆搭载的三元锂电池主要为523体系,未来随着811(正极材料用80%的镍、10%的钴和10%的锰)高镍体系动力电池的应用,或将带来更大风险。

判断依据在于,相对而言,811高镍材料在能量密度上具有一定优势,但其在材料稳定性、循环寿命等方面并不具优势。

不仅如此,关于锂离子动力电池的安全性问题,王子冬补充道,锂离子动力电池(尤其是如今大规模采用的811三元锂电池)电芯材料的化学性质比较活跃,对于温度非常敏感,简而言之,就是怕热、怕冷,也怕“深放”。

首先,如今普遍采用的高能量密度的三元锂电池电芯内的电解液属于易燃物,在高温条件下,三元材料会析出氧气,这就意味着即便将三元锂电池放置在一个完全隔绝氧气的真空环境中,一旦出现异常高温,电池仍然可能会自燃,而且靠目前的技术手段(与氧气隔绝)很难将其扑灭,只能任其“自生自灭”。

其次,在低温环境下,电芯内部的锂离子会析出成为金属态,一方面导致电芯容量减少,另一方面析出的金属态锂会聚集镀在电芯负极表面形成锂枝晶。一旦枝晶刺破隔膜连接电芯的正负极,就会导致短路产生危险。

而以三元材料作为正极材料的动力电池,如果长时间放置,没有充放电的话,电池自身的容量也会受到影响。这是因为三元材料属于人工合成的化学物质,它自身的化学键并不稳固,如果长时间放置,自身就会发生一定的化学反应,导致容量下降。

热失控的诱因与过程

之前有不少报道说纯电动汽车自燃是由于动力电池组发生了热失控导致的,但是在这里需要明确的是,热失控是动力电池组产生问题的现象,而并非是问题的真正原因。我们所说的热失控是电芯内部产生了不可控制的温度升高,但是电芯内部如何发生的温度升高?什么时间发生的?目前我们还没有完全摸透它的规律。

这一方面是由于纯电动汽车自燃是偶发性的,且之后“案发现场”往往损毁严重;另一方面,动力电池的自燃无法通过技术手段进行“复盘”。加之目前我们对于锂离子电池的化学性质尚缺乏科学系统的研究和认知,因此目前发生的很多纯电动汽车自燃事故,最后的调查结果往往难以令人满意。

从已知的引发热失控的原因来看,大体可以分为外部原因和内部原因。外部原因如底盘的撞击、挤压、浸水等都是比较常见的;内部原因如电池的过充、过放,电池老化、枝晶等现象,也被认为是今年多起自燃事件的“元凶”。

对于热失控的过程,我们可以分三个阶段来看:

第一阶段是热积累的阶段,在这个阶段,电芯的内部因为上述的各种原因异常发热,导致电芯内部的SEI膜、隔膜分解,而随着SEI膜、隔膜的分解,电芯内部则会加速升温过程。如果能在这个阶段及时发现异常,无论是对于避免热失控还是人员逃生来说,都是一个最好的时机。

第二阶段是热失控阶段,随着电芯内温度不断升高,最终导致了大规模的短路,电芯内的电解液开始燃烧,导致单体电芯完全燃烧。而电芯在电池包内是紧密排布的,一旦一节电芯失控燃烧,则会迅速引燃其它电芯。至此,电池的燃烧基本就进入了不可逆的热失控状态。

第三阶段往往就是我们在一些电动车自燃事故视频中看到的场景了。大量电芯被引燃,电池包为防止爆炸开始泄压,大量气体从车辆底部喷出,有时还会伴随着火焰。大火会持续燃烧,直至整个电池组、车辆燃烧殆尽。

电池管理系统失职?

也有人在质疑是否是由于电池组的BMS(电池管理系统)的“失职”,没有及时监控到电池组的问题并采取措施,导致了问题的发生?就此观点,王子冬说到,BMS监测的是“外部的敌人”,对于电芯内部发生的问题很难做到提前发现。

我们知道,BMS可以监测整个电池组,包括电芯的电压、电流,以及部分电芯的温度,防止过充或过放,确保电池组的健康运转。然而对于隐藏在电芯内部的健康问题,BMS却有些力不从心。并且一旦外部检测到电芯的温度异常,很有可能内部已经发生了“热失控”,届时即便切断整个电池组的电源也无济于事。

充电可能是诱因

虽然从数据来看,充电状态下燃烧比例最少,电池原因最多。但王子冬指出,目前已经发生的纯电动汽车自燃的事故中,有一半以上的车型都是刚充完电不久,或者正在充电,充电过程很有可能是导致纯电动汽车自燃的一个诱因。

对此,充电桩运营商星星充电有不同的看法。星星充电集团运维总经理李宏庆表示,根据清华大学汽车工程系欧阳明高教授2018年公开的意见,充电过程中自燃的原因主要是电池产品测试验证不足;车辆使用过程中可靠性恶化;充电安全管理技术水平低下;电池系统热蔓延抑制技术水平有限等原因。

李宏庆认为,充电过程中的电流是桩端根据车端需求综合判断后输出的,国标要求以及企业设备实施上都对桩端电流的输出有多重控制机制,可以确保输出电流小于等于车端需求电流。

不过,并不是所有的充电桩企都可以这么自信。据央视新闻报道,近日,广东产品质量监督检验研究院首次公布了电动汽车充电桩产品风险监测结果。结果显示,70%的检测样品都存在安全隐患。这次风险监测共采集9家生产企业的10批次电动汽车充电桩产品,其中7批次不符合国标要求。风险监测发现,样品中共出现四个检测项目不符合国标要求,甚至有1批次样品3个检测项目项均不符合国标。

不合格的原因也是“五花八门”,包括充电桩输出电压普遍过高,远远超出家用220V电压,不具备专业电工常识的人操作会有触电风险;70%的样品不符合防触电国标,主要问题包括金属材料不接地、发生故障没有警示等;充电枪电子锁没有可靠锁紧,枪头会带电,使用者在插、拔时易发生危险;充电桩零部件防锈性能差,水汽与导电部件接触,会导致腐蚀或外部导电等。

我们看到一台电动车自燃时,往往只是把责任归咎于造车的主机厂,而实际上,电池能否安全稳定的使用,与每一次的充放电都息息相关。多项试验证明,频繁的过充过放会导致电池的热稳定性变差,给电动车埋下自燃的种子。

3、如何预防/应对/索赔?

● 电动车使用建议

电动车自燃了怎么办

相比汽油车,电动车自燃时的危险性更大,且难以用常规手段扑灭,所以一旦车辆出现报警、冒烟等现象,应该第一时间离开车内,等待消防人员处理。

相比汽油车来说,电动车起火的特点有很大不同:

首先,电池燃烧会产生化学反应,释放大量有毒气体,吸入后导致瞬间窒息中毒而亡;其次,电池起火燃烧温度高、速度快,起火后60秒,温度即可达到200℃,180秒后,火焰温度就会达到1000℃以上,且存在爆炸风险;第三,受电池保护壳的限制,燃烧火焰往往呈喷射状,喷射的强度大、距离长,更易引燃周边车辆;第四,着火点位置相对隐蔽,且无法用传统的隔绝空气的方式进行灭火,扑救难度大,且有复燃的可能。

车自燃了谁来赔?

自己的车

车自燃了的话,就会涉及赔偿问题。一方面是自己车辆的损失,另一方面则是其它被引燃车辆的赔偿。咱们先说自己的车,我们都知道车险中有一个附加险叫自燃损失险。

其保险责任中这样规定:投保了本保险的机动车辆在使用过程中,因本车电器、线路、供油系统发生故障及运载货物自身原因起火燃烧,造成保险车辆的损失,以及被保险人在发生本保险事故时,为减少保险车辆损失所支出的必要合理的施救费用,保险人负责赔偿。

需要特别说明的是,保险赔付的首要条件是非人为因素造成的,而关于目前尚不确定的电动车在充电中起火的问题,保险条款中并没有明确说明,也就是说对于自燃后的赔付,汽油车与电动车相同——都需要消防部门的鉴定书,即认定车辆起火的根本原因是非人为因素造成的且说明起火原因。

倘若车主没有为车辆缴纳自燃损失险,那该怎么办呢?在自燃事故中,如果车辆在保修期内,因新车质量问题引起的自燃可向厂家申请索赔。需要注意的是赔偿具有不重复性特点,也就是说即使厂家能赔、保险公司也能赔,但只能二者择其一。但是无论哪种赔偿,消防部门提供的鉴定书很重要,它将直接决定保险公司与厂家是否能够进行赔偿。

那没有缴纳自燃损失附加险,只有车辆损失险自燃后是否能获得赔偿呢?答案显然是否定的,在车辆损失险的责任免除条款中有着明确说明——自燃以及不明原因引起火灾造成的损失保险人不负责赔偿。其中对于自燃的定义也有着明确说明——自燃是指因本车电器、线路、供油系统发生故障或所载货物自身原因起火燃烧。

别人的车

对于被波及的车辆肯定是受了无妄之灾,那该如何申请赔偿呢?首先,车辆的三者险是可以用于赔付其它车辆损失的。第三者责任险是指被保险人允许的合格驾驶员在使用被保险车辆过程中发生的意外事故,致使第三者遭受人身伤亡或财产的直接损失,依法应当由被保险人支付的赔偿金额,保险人会按照保险合同中的有关规定给予赔偿。

受损车主在向事故责任方申请索赔问题时,无疑会面临沟通不畅的情况,对于缴纳车损险的受损车辆车主,可以向自家保险公司申请代位追偿,即自家保险公司先将车辆维修/报废赔偿款打给车主,之后保险公司再向火灾责任方追偿。

此外,有些受损车主也许会自认倒霉,恰巧自己又有自燃险,那是否可以赔偿呢?答案显示是不可以,在自燃险责任内容中明确写到起火原因是自身原因造成,而被其它车辆引燃显然属于外部原因,所以不在自燃险的赔付范畴。

4、未来,电动车会更安全吗?

● 未来的电动车会更安全吗?

虽然这期内容聊了很多关于电动车安全面临的挑战,但我们依然坚信,未来的电动车一定会越来越安全。因为安全,是电动车存在的基本条件。

那么,如何最大程度保障新能源车安全?

相关部门逐步搭建了新能源汽车国家监管平台体系架构,一方面通过新能源汽车企业平台运行监管和车辆实时运行状态监管,及时准确掌握车辆技术状态;另一方面,促进企业第一责任主体的落实,实施新能源汽车安全预警、事故报警和事故追溯。同时,相关部门也会公开监控宏观统计数据,对事故责任进行分析鉴定,对企业、地方政府和国家主管部门出具的事故报告进行评判。

与之相应的预警模型也在搭建。据中国工程院院士孙逢春介绍,目前国家监管平台已经建立了四个预警模型,在25家企业中开展实验,未来将全部免费开放给全国的新能源汽车以及相关的动力电池企业。

不止整车,关于动力电池和充电桩的相关政策法规体系也在健全。其中,动力电池方面,无论是《汽车三包规定》,还是《缺陷汽车产品召回管理条例》、《家用汽车产品修理、更换、退货责任规定》都将动力电池囊括在内;充电桩方面,技术标准和验收规范也在进一步加强。

以星星充电为例,当下的充电桩都建立了主动安全防护体系,包括充电设施自身安全防护、充电过程主动安全防护、自动安全报警防护等。充电设施自身安全防护措施通过智能联网平台,将设备运行状态置于本端安全控制和平台策略安全控制两级安全防护之下,结合智能运维系统实现对设备7*24小时不间断的主动安全控制。

“这意味着在充电过程主动安全防护上,通过充电过程模型大数据算法,可以实现对异常BMS通信,异常功率需求,异常温度等的主动防护。通过和消防单位的平台对接,我们可以实现对有安全风险的场站一键自动报警功能,从而提高安全响应速度。”李宏庆如是说。

任何事故的发生都不是毫无预兆的,新能源车自燃也是。在车辆自燃之前,电池组内部仍会出现一些细微的变化。新能源汽车国家大数据联盟针对一辆自燃物流车事后分析发现,根据事故现场和监控数据,确认为电池一致性问题导致的电池过充电,从而引发事故。

事实上,发生热失控前约10个小时,出现热失控的单体与其他单体电压极差最高达到482mv;同时,其香农熵Z分数多次超过±4区间,从数据上也可以判断出其具有高风险。

这项研究也意味着,自燃或可被提前告知。针对于此,新能源汽车国家监管平台针对事故的事前、事中和事后进行了分别部署。国家监管平台也建立了安全事故处理机制。制定新能源汽车事故应急预案、抢险救援方案和事故调查方案。

据悉,预警模型原理主要基于时间维度、单体维度、短时瞬变性维度进行考虑。一是衡量时间维度的波动性,利用基于波动性检测故障诊断模型与熵值诊断模型;二是衡量单体维度的一致性,利用车型阈值表与电梯阈值表数据分析模型;三是衡量短时瞬变性,利用压降一致性判断模型。

数据显示,截至2019年8月15日,新能源汽车国家监管平台接入车辆250.9万辆,月均接入数量近15万辆,总运行里程为600亿公里。日上线率超过60%,实时在线率近22%,日均累计行驶里程达到7000万公里。随着数据的不断累积,预警模型对于电池故障的预警也将更加准确和及时。

● 写在最后

内燃机汽车从发明至今已有超过130年的历史,它的安全性、稳定性,也是在这个漫长的过程中一步一步的发展起来的,而且至今依然在完善中。

纯电驱动的汽车大规模量产也就不过十几年时间,我们应该看到它的潜力,但也应该保持足够的耐心。随着电池能量密度的不断提升,我们将要“驯服”地是一头更大、更危险的猛兽,这就要求电池的管理技术、充电技术也必须同步跟上,三者缺一不可。

新能源产业想要持续发展,保证安全是前提。因为无论是内燃机驱动还是电动机驱动,是人来驾驶还是自动驾驶。汽车,始终都是一种为人服务的交通工具,所以保证人的安全是最基本,也是最重要的事。

在谈到未来汽车的技术路线时王子冬也表示,节能减排是未来汽车技术进步的大方向,而电驱系统由于其结构简单、能量转换效率高,将会是未来汽车进化的趋势,但是采用什么样的能量源,目前也没有定论。只有既能满足未来出行场景需要,为消费者提供安全、便利、舒适的出行,同时又够做到节能减排的车,才算是一款优秀的“未来汽车”。(采访/编辑:章涟漪、王兴宇、刘昱昕 设计:李鹏 专题:孙梦阳)

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关键字:新能源汽车

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