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比亚迪碰撞后起火,电动汽车安全吗?

  [爱卡汽车 新能源 原创]

  近日,某平台做了一次电动汽车的对撞测试,用极狐阿尔法S与比亚迪汉EV(参数|询价)以64km/h的速度进行50%偏置碰撞,在碰撞测试48小时候后,比亚迪汉EV在静置状态下电池起火燃烧。这个碰撞测试在网上引发了巨大的争议,比亚迪汉EV搭载的是以安全性见长的刀片电池,却依旧出现了起火的情况,电动汽车到底安不安全?还要多久,我们才可以不必为电池安全问题担心呢?

比亚迪汉EV到底安全吗点击任意图片,进入图集浏览

比亚迪汽车2020款汉EV比亚迪 汉EV(询价模块,请勿手动编辑,如需删除,请在图片上右键删除询价)

  从无征兆自燃到碰撞后起火,电池安全其实在进步

  锂电池的安全问题一直备受各界关注。在2013年,日本航空公司的波音787梦想客机所搭载的锂电池起火,导致刚交付不久的波音787全部停飞;在2016年,三星NOTE7手机出现了多起自燃、爆炸的事故,最终导致这款大热手机被停售召回。对于电动汽车的电池起火,我们也并不陌生。

  2019年4月21日,一辆特斯拉Model S(参数|询价)在上海某小区地库中发生爆炸,不仅自身完全烧毁,连带着周围几辆车也都受到了不同程度的毁坏,幸运的是没有造成人员伤亡。在特斯拉这起事故中,从大量冒烟到发生爆炸仅仅用时3、4秒,极快的自燃速度、剧烈的爆炸强度引发了一阵针对电动汽车的恐慌情绪,电动汽车车主人人自危,其他车主生怕殃及池鱼不敢把车停在电动汽车边上,很多物业都禁止电动汽车停放在地库中。

比亚迪汉EV到底安全吗特斯拉Model S在地库爆炸的这一幕相信很多人都还有印象。

特斯拉自燃事件

  除了特斯拉之外,蔚来、小鹏、比亚迪、北汽等绝大部分品牌的电动汽车都出现过自燃的事故,并且这些事故大部分都发生得毫无征兆,车辆并没有遭受碰撞,往往是在静置或者充电的时候起火了。在国外,保时捷宝马、通用、现代起亚等国际巨头无一幸免,奥迪也曾因为存在起火的隐患而召回了刚刚上市的e-tron车型。

现代KONA EV爆炸

  为了提升汽车的安全性,这几年车企和电池厂商都在持续地努力研发新技术,主要是集中在电芯的电化学性能和电池包内部结构优化两个方面。

  在电芯方面,车企不再一味追求高能量密度,而是更加注重稳定性。曾经被热捧的NCM811(电芯正极材料中镍钴锰的比例为8:1:1,一般来说,镍的比例越高,化学性质就越不稳定)电芯如今只有少数几款车搭载,大部分新车都回归了更加稳定的三元5系(NCM523)或者6系(NCM622)电芯,并通过采用电压更高的单晶材料和CTP技术来提升能量密度。

刀片电池正式发布比亚迪的刀片电池是一种较为特殊的磷酸铁锂电池,和常见的三元锂电池相比,其电化学性能比较稳定,我们不能因此这次事故就否认刀片电池的优势。随着新一代三元锂电池和磷酸铁锂电池陆续装车,今年以来电动汽车自燃事故明显减少了。

  在电池包内部结构方面,新的技术争取做到“大事化小,小事化了”。电芯的电解液更加安全,不易出现热失控;电芯之间会有更多的隔热材料,起到热源阻隔的作用,防止单个电芯出问题引发的连锁发应;热管理系统主动运行,BMS会24小时监控电池,若发现异常,系统会立刻启动冷却系统为电池降温;电池包内部的空间排布也得到了优化,设计出热失控后火流路径,通过分流、导流等手段把火源快速引导到灭火通道后安全排出。广汽埃安的“弹匣电池”和长城的“大禹电池”基本上都是这种思路。

广汽埃安电池安全新技术广汽埃安的弹匣电池和长城的大禹电池更多是从电池包的内部结构上进行优化。

  以往每年夏天都是电动汽车自燃事故的高发期。据不完全统计,2018年中国共发生各类电动汽车安全事故52起,2019年安全事故的数量上升到了132起,2020年1-9月份出现了54起电动汽车起火事故,其中大部分事故都发生在炎热的夏季。进入2021年以来,电动汽车自燃的事故比起往年同期明显少了很多,我们可以认为车企和电池厂商的努力起到了效果,电动汽车的电池安全性能已经有了明显的进步。

  至于比亚迪汉EV在碰撞发生两天后起火,其实是另一个问题了。汉EV电池起火并不是由于电芯的缺陷或者不稳定引发的,而很可能是在强大的外力作用下被挤压变形。绝大部分电池被挤压变形之后都难免出现问题,这是现有技术还难以解决的问题,而且两天后电池才起火已经充分确保了人员的安全(按照规范,碰撞后的电动汽车应停放在室外空旷处)。在这次起火事故中,我们更应该关注的是车辆的被动安全性能。

  被动安全是基础,电池需要全方位的保护

  电池安全不仅仅是电池的问题,它是整车安全的一环,需要坚固的车身来保护。和车身相比,电池是非常脆弱的,没有任何电池厂商敢说其电池产品在挤压变形之后不出现问题,这是由液态电池(目前电池的电解液为液态)的特性所决定的。电池安全问题只有在固态电池批量投产之后才能够得到有效的解决,在此之前,电池既需要有稳定的电化学性能,也需要坚固的外部屏障。

如何提升电池安全性能比亚迪汉EV在中保研的碰撞测试中取得了非常好的成绩,但是两车对撞又是不同的情况了。

  此次比亚迪汉EV暴露出的最大问题是车身不够坚固。虽然比亚迪汉EV在C-NCAP和中保研的碰撞测试中都取得了不错的成绩,但是两车对撞与单车撞墙还是有一些区别的,两车对撞中对车身强度较弱的那辆车更不友好,因为它会吸收更多的动能,出现更大的变形。在这次比亚迪汉EV与极狐阿尔法S的对撞当中,比亚迪汉EV完全落于下风,其车身严重的变形,A柱和门槛梁都出现了弯折,而位于左右门槛梁之间的就是电池包。汉EV的电池包是否在碰撞中受损?由于车辆已被烧毁,我们无法得知确切的答案,但是从结果来推断,汉EV的电池包大概率是受损了。

比亚迪刀片电池工厂

  汉EV的另一个问题是电池包的防护冗余可能还不够。在传统的电池包中,若干个电芯(Cell)组成电池模块(Module),模块有单独的外壳,能够提供一定的防护,再由电池模块构成电池包(Pack)。而汉EV的刀片电池采用了CTP技术,跳过了中间的模组环节,由刀片一样的长电芯直接构成电池包。特斯拉正在开发CTC技术,由电芯直接作为底盘(Chasis)的一部分。

  CTP和CTC技术的优点是能够减轻重量,提升能力密度,但是它们对电芯的保护都不如传统的电池包。在比亚迪的刀片电包组当中,密集排布在一起的电芯本身具有很高的强度,它们也会加强电池包的整体强度,但是严重的事故中,这就变成了一种劣势,导致电芯更容易受损。另外从之前比亚迪展出的刀片电池包样品来看,电池包的四周缺乏缓冲结构(毕竟这会带来很多额外的重量,进一步降低磷酸铁锂电池本就不高的能量密度),和同类产品比起来显得过于“简洁”了。

比亚迪DM-i混动技术比亚迪刀片电池包展品。装车的实物应该会在其基础上增加一些缓冲结构(起码得有安装孔位),但是不会很多。

宝马iX3电池系统宝马iX3(参数|询价)的电池包采用了大量安全冗余设计,电池托盘采用了高强度锻造铝合金材料,在其侧边有完善的缓冲吸能结构(下图左)。电池模组与电池包边缘之间还有相当一段距离,为碰撞等极端情况预留出了充足的缓冲空间;电池模组之间被粗壮的铝合金横梁隔开,进一步增加了强度(下图右)。这样的设计也意味着更高的成本和重量。

  • 宝马iX3电池系统
  • 宝马iX3电池系统

  汽车的设计是一个多方博弈的过程,强度和重量、性能和成本,都需要研发和产品规划部门作出取舍,取一个折中的方案。过度设计导致成本爆炸的方案只会导致失败,只有平衡的设计才能取得成功。但是在电动汽车上,什么才算是平衡?能过中保研25%偏置碰撞,对电动汽车来说是不是足够了?刀片电池包的强度提升了,是否就不需要更多的安全冗余设计了?对于电动汽车的安全设计,大家都还在探索之中,随着碰撞测试做得越来越多,相信答案会日益清晰。

  编辑点评:在这次碰撞测试的视频上线之后,很多人都对其公正性提出了质疑。但是我们作为第三方必须要说的是,也许碰撞信息披露得还不够,但不论冷却液导不导电,都无法掩盖汉EV车身受损严重的事实。相比之下,后面发生的的电池起火更具噱头,但并不是重点。汽车的安全性是在一次次的碰撞中不断提升的,而电动汽车毕竟撞得还不够多。经此一撞,相信各家车企都会得到一些收获,未来的电动汽车也会更加安全。

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