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电动车之火策划全球电动车着火事件回顾

2018-09-17 20:49:26 作者: 0人读过 | 我要赞

电动车之火策划:全球电动车着火事件回顾

一年多来,除了最近的比亚迪e6碰撞着火外,全球范围内著名的电动车着火事件包括众泰自燃、沃蓝达碰撞多日后起火以及今年的菲斯克豪华轿跑Karma起火。

众泰电动车起火

造过车的众泰没有电池技术,最后由万向提供电池;而没有汽车制造经验的万向,则从海南马自达买来整车,进行电动车的改装。

2011年4月11日,杭州首批电动出租车上路运营尚未满三个月,一辆运行中的众泰朗悦纯电动出租车突然自燃。在中国首批国家新能源汽车试点示范城市,第一家拿到纯电动车牌照的厂家————众泰汽车,发生了纯电动汽车上路以来的第一次自燃事故,业内为之震动。

4月12日,众泰首批纯电动出租车,除烧掉的那辆外,都已全部停运。

万向电动车公司坚持认为是由于电池组内部损坏,造成发热过量,发生自燃甚至爆炸。”这是组装问题,和我们无关,我们的性能绝对没有任何问题。”

众泰与万向在排除人为因素、电控系统故障、电池接插件接触不良引起事故方面,意见一致,但在车辆起火点的问题上出现分歧。万向认为车辆的起火原因可能是电池仓托举机构的液压杆润滑油泄漏气化造成,而众泰则说可能是电池内部短路引起的。对于此次起火原因,双方出现矛盾争端。

造过车的众泰没有电池技术,最后由万向提供电池;而没有汽车制造经验的万向,则从海南马自达买来整车,进行电动车的改装。某种意义上来讲,这两家公司都没有掌握全部的电动汽车整车制造技术。

2011年6月8日,杭州政府正式向外界召开新能源出租车自燃事故发布会,公布了调查结果。此次调查由浙江省质量技术监督检测研究院作为第三方对事故进行了鉴定。11名专家收集事故相关数据、听取当事人情况描述等,进行电池单体燃烧、事故模拟等8大项试验。

调查结果显示:电池箱内电池单体出现两包以上漏液,电池单体和电池箱铝壳之间的绝缘受损;电池箱内出现局部电池短路;绝缘损毁点通过电池箱及支架的接地构成强电压的短路回路;电池箱被部分举升后引起火势扩大,点燃内饰。

最终鉴定报告认为,此次事故发生不能认定电池单体设计、制造方面存在质量问题,而是电池成组后不能完全满足车辆使用环境的需求,在应用过程中,出现了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况,且未能及时发现,在经过多次重复使用以后,隐患显现,引发事故。

沃蓝达起火

NHTSA得出结论,与传统动力汽车相比,沃蓝达起火的风险并不大。”我们未发现沃蓝达存在缺陷,相信通用汽车最近将宣布改造动力电池的举动,可以减少车辆发生侧撞事故时的潜在风险。”

2011年5月12日,美国高速公路安全管理局(NHTSA)对沃蓝达(Volt)进行了侧面碰撞测试,作为新车评估测试项目的一部分,三周之后,停在NHTSA测试中心的沃蓝达突然起火,火势殃及附近其他车辆。

通用汽车全球产品开发高级副总裁玛丽芭拉(Mary Barra)以及首席营销官乔尔伊万尼克(Joel Ewanick)坚称沃蓝达是安全的,拥有安全管理局的五星级碰撞评级。”我们开发新的程序,在发生撞击后对电池进行放电。”芭拉说,”我们相信,如果电池组件电量耗尽,火灾就不会发生。”

从美国方面披露的信息来看,此次沃蓝达起火事件是因为这辆车发生猛烈碰撞后,又在停车场放置了几周,从而起火,而在实际使用中,由于这款车还未发生过如此猛烈的撞击,因此,没有出现过起火事故。

为解决沃蓝达碰撞起火风险,通用汽车推出了范围更广的沃蓝达的全面修复服务。一方面通过添加钢制结构加强沃蓝达的安全系数,以求在激烈的侧面碰撞后更好地保护电池;一方面还将在电池的冷却系统中添置一个传感器以监测冷却水平和一个新的防篡改的支架,以帮助防止冷却液溢出。

但是,此次沃蓝达的起火事故无疑让消费者对锂离子电池技术产生怀疑,福特前发言人乔恩哈蒙(Jon Harmon)说:”这个问题真的比较严重,事件影响不仅仅局限于雪佛兰沃蓝达”,并且,”这可能使客户产生心理阴影,怀疑是否要买一辆电动汽车。像这样的危机会削弱对新技术的信心。”

2011年11月,联合能源部开展沃蓝达电池碰撞测试,三次测试中有两次再现了类似5月电池起火的现象。

在测试中,NHTSA故意损坏电池密封装置,切断汽车的冷却系统,模拟第一次起火事件的锂离子电池组受损情况。结果显示,其中一辆受测试的Volt再度起火,另一辆汽车锂离子电池组温度短时间内升高,7天后发生起火。试验结果引发NHTSA于2011年11月底对该款雪佛兰电池组发起调查。

调查两个月后,NHTSA得出结论,与传统动力汽车相比,沃蓝达起火的风险并不大。”我们未发现沃蓝达存在缺陷,相信通用汽车最近将宣布改造动力电池的举动,可以减少车辆发生侧撞事故时的潜在风险。”

NHTSA和通用汽车都没有对沃蓝达进行召回。不过,用户可以自主选择是否对车辆进行改装。

菲斯克也起火

现在由各方发出的消息显示,菲斯克的起火貌似与电动车技术缺陷无关,只是单纯偶然的一次失火事件,却有可能进一步加剧电动车易起火的负面效应。

2012年1月2日,美国著名的电动汽车公司菲斯克(Fisker)因搭载的锂离子电池组可能发生着火意外,宣布召回2012款239辆Karma,导致Project Nina新车开发计划被迫停摆。

美国联邦政府曾贷款予菲斯克公司5.29亿美元,该公司所生产的电动车已发生多起故障及发布召回。

四个月之后,5月3日,一辆菲斯克电动豪华轿跑Karma在美国德克萨斯州舒格兰市一车库中停放几分钟后,发生自燃,并导致车库中其它两辆豪车————奔驰SUV和讴歌NSX一起烧毁。

菲斯克的主打产品就是这台电动豪华轿跑Karma,其以飞机头等舱为概念打造的原木内装,并装有Bridge of Weir苏格兰皮革公司出产的低碳高级皮革,售价超过了11万美元,这款车是加拿大歌手 Justin Bieber的18岁生日礼物。

对于此次起火的原因,专家认为,可能是由于Fister Karma的动力总成摆放紧凑,引发电池自燃。

沃蓝达动力系统负责人、曾是美国通用集团EV1电动车首席工程师的Jon Bereisarewind认为,对于Fisker Karma的2.0升涡轮增压发动机来说,没有充分的空间来安排排气管路和散热机构。它的动力总成是被硬塞进发动机舱内的。这样,发动机产生的热量很难被带走,发生自燃现象也是可以理解的了。

菲斯克发言人罗杰 奥米斯特(Roger Ormisher)称,德克萨斯州舒格兰市发生的菲斯克电动车起火事件电池包是完整的,而且在火焰发生时也并非处于充电状态,另外,被烧毁的Karma是购买于问题车型被召回之后。

事故车主声称,当他把车子停放在车库时,闻到了燃烧的味道,所以,一些观察家由此认为,可能由于汽车的某一部件过热导致着火。

也有迹象表明,这把火是故意为之,调查人员指出,有相当一部分烟花爆竹堆放在车库里。但是至今,NHTSA没有提供一份何时完成调查的时间表。

现在由各方发出的消息显示,菲斯克的起火貌似与电动车技术缺陷无关,只是单纯偶然的一次失火事件,却有可能进一步加剧电动车易起火的负面效应。

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电动车之火策划:电动车不能承受之重

这次比亚迪e6电动车出租车着火事件,可以说既是意外事件,但又有它的必然性。

按照辩证唯物主义的观点来讲:看似偶然事件发生的背后往往有必然规律在起作用。

按照目前警方公布的资料来看,一辆比亚迪e6电动车在被一辆Nissan GTR跑车以100公里的相对速度(跑车时速180公里,比亚迪时速80公里)追尾左后部后,冲入右侧的绿化地带,车身右后侧二次撞树后起火,烧死了司机和两名女乘客。

简单看这起事故,似乎是比亚迪比较倒霉,躺着中枪,被撞了以后,其他两辆事故车辆都没起火,包括被撞翻滚后,完全以车顶着地的另外一辆出租车,同时也包括肇事车辆。

仔细分析媒体登的照片却可以看出,另外一辆出租车在车祸过程中受损也很严重:它被撞后翻滚了,最后还被肇事车辆顶着,最终也是它和肇事车辆互相拉扯着,并消耗碰撞的能量直到静止状态。

我们假设一下,如果比亚迪没有着火,它是否能安全地保障它的乘客不受到重大的伤害呢?

结论恐怕不容乐观,因为比亚迪e6电动车和国内其他的电动车一样,都是在一个现有的汽油车平台上继续改进,是改装的电动车。

当然,这也和国家的政策有关,当初国家鼓励上电动车时,都要求生产电动车的企业必须有普通轿车的生产资质,而且电动车的基础车型都必须是上过目录和公告的车型。

也就是说,当下的大部分电动车的白车身的初始设计和开发都没有考虑到后续的电动车开发所需的一些特殊结构和对结构力学上的预留。

比亚迪的资料显示,e6电动车的自重为2295公斤,而相对应的同级别的MPV的自重都不会超过1800公斤。

这样,我们首先要研究的是e6的白车身在碰撞的时候是否能够承受自重为2295公斤的质量和另外3到5名乘客,还有若干行李的质量。

特别是e6用的是铁电池,为了加大续驶里程,电池的重量超过了500公斤,在这种情况下,对白车身的设计要求和电池包的设计要求远远超过了普通的电动车。

打个比方:两辆电动车都以50公里的时速进行正面碰撞试验,自重2300公斤的电动车的白车身在碰撞过程中受到的冲击力和需要吸收的能量要远远超过一辆自重1500公斤的电动车。

因此,在此次事故中首先需要检查的是e6的白车身,是否在激烈碰撞后,特别是第二次和树的碰撞中遭到了严重的毁坏,如果是有的话,那电池组在碰撞后由于短路而自燃就不是什么小概率事件了。

如果被确认e6是在第二次和树的撞击后起火的,那就会是一个更严重的问题,因为在二次撞击时,e6的速度已经很有可能低于时速80公里了。

如果以上推论成立,则这次比亚迪电动车的起火就应该是因为设计有缺陷或设计要求太低而产生的问题了。

同时在目前电池技术还不成熟的情况下,比亚迪使用了超过500公斤的电池组在e6电动车上,也是属于非常有风险的设计,电池单体和电池组的数量越多,可能产生的问题就越多,短路自燃的概率也就越高。

按照德国的做法,任何企业在出现了比亚迪这种情况后都会先停止所有相关车辆的运行,等到调查报告出来后,再恢复运行。

我们再回到众泰,去年的众泰朗悦的电动车也着火了,属于没有外界因素影响下的自燃,但是起火的原因是另外一种合作模式的结果:

众泰没有钱开发自己的电池,通过搭上国家电的换电站计划,使用了万向的电池包和BMS。在运行过程中发生了电池漏液,绝缘局部受损,最后引起了短路并自燃。

这是一个典型的汽车主机厂对供应商缺乏控制的案例:

众泰用了万向的电池,但是由于国家电项目,不是众泰自主采购,所以万向不会对众泰开放任何电池组包的信息,同时众泰的车身控制系统也无法和万向的BMS系统沟通。

最后自燃了,该由谁来负呢?众泰?万向?国?还是最后杭州市政府来背黑锅?

我们注意到,中国各大主机厂实际上绝大部分面临着与众泰遇到的同样问题:对供应商缺乏控制。在这方面,应该说比亚迪具有独特的优势,能够做到对电池的完全控制。

而且中国几乎所有的主机厂都和比亚迪一样,是在汽油车的原型车上改装的电动车,电池组也是简单悬挂在车身底盘的正下方,比汽油原型车重很多,同样存在着白车身是否能承载改装后的电动车的重量问题,存在着是否能在碰撞中不变形并吸收冲击力等问题。

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电动车之火策划:电动车电池隐患的新认识

6月3日,比亚迪e6电动车被撞起火燃烧事件后,瑞士德锂龙电动汽车技术开发公司的全球专家进行了多日研讨,最终他们就锂电池在电动车上的应用安全问题,向《汽车商业评论》提供了自己的最新认识。

锂电池的弱点在于它在高压和充满电的情况下,由于不稳定的元素锂,使得电池的化学稳定性较差,这个先天的弱点很难通过提高目前的生产、制造、安装等其他技术标准来解决。

他们认为,由于锂电池的电解液的物理易燃特性,以及锂电池使用的由聚酯材料制造的电级和隔膜,使得锂电池相对其他种类的电池在温度升高的时候,更容易起火和燃烧。

比亚迪的案例并非新鲜。在欧洲,由于大量使用相对价格较低廉的电池芯体,电动车锂电池的自燃或由于各种外界原因起火的报道也日益增多。

德锂龙向本刊提供的报告说,汽车厂商必须在质量和价格之间找到平衡,否则如通用的雪佛兰沃蓝达及其欧版的欧宝增程式电动车必须在市场启动时就进行召回,而这已经严重影响了电动车的推广。

以下是报告的核心内容,《汽车商业评论》刊登于此,同时期待引起各方认真讨论和反思。

必须遵守的行业标准

在锂电池易燃前提下,汽车工业已经对电池包的设计提出了一个令很多初期进入的零部件供应商非常头疼的标准 ISO 26262 。与此同时更早提出的相对简单标准如 IED 61508等已经得到了广泛的推广。

这些标准,阐述了所有的在开发、试验锂电池中所需要遵守的安全条例。没有严格遵守这些标准而开发的产品不可能成为安全的产品。

电池包尽可能减少变形

电池组的机械损伤能导致短路,然后强大的电流在短路后产生,能轻而易举地点燃车辆。如果电池包使用的是工程塑料的外壳,引起自燃则是无可避免的结果。

因此在设计电池包时,如何在剧烈碰撞后使电池包尽可能减少变形就非常重要了。

同时,电池包另外一个容易导致短路的弱点在电池的连接点。当一个电池单体的连接点短路而造成单体的温度升高并不可怕。它有可能产生自燃,但是由于电池单体储存的能量有限,所以后果基本可控。

但是当电池组的主连接点短路造成成组的电池短路,就有可能造成巨大电能转化为热能,并最终导致电池的爆炸。

所以在没有对电池的连接点做出稳定可靠的物理设计的情况下,那么诸如电池包自密封、高压线自屏蔽、地板屏蔽、漏电保护器、强撞击自动断电、异常状态监测系统、紧急开关自熔保险等等安全措施就不会起到阻止电池自燃或爆炸的作用。

难以控制的化学反应

锂元素是化学元素表中很活跃的一种金属元素。虽然锂电池的电解液以化合物的形式存在,但是电解液本身也有很高的可燃性。

锂电池燃烧后不能用水和普通的方法扑灭,理论上只能用黄沙或其他化学灭火剂扑灭。在实际应用时,往往无法及时找到合适的灭火手段,让锂电池在可控的状态下燃烧完毕。

热力学损伤引起的自燃

电池在充放电的过程中会产生大量的热量,如果电池的散热不充分,在电池单体内聚集,会导致隔离膜的融化引起电池单体内部短路,在瞬间释放大量能量导致自燃或爆炸。

新一代的磷酸铁锂电池应用了陶瓷的隔离膜,从根本上解决了这一问题,但目前还没有大规模的应用。

电池管理系统应该在这方面起到未雨绸缪的作用,通过温度传感器、电压电流传感器实时监测电池系统的运行,在有过压、过载和温度急剧升高的情况下及时切断电池保护电池包。

电池包应用安全四大原则

首先,电动车的电池包研发需要建立一套完全现代化的研发理论和研发体系,只有这样才能保证最大限度降低锂电池自燃和爆炸的风险,但是100%的安全是无法实现的,通用汽车就是一个很好的例子。

其次,电池包的安全设计必须把防范短路放在首要的位置,但是必须承认即使是最安全的内燃机车,也会在特定的情况下起火。

再者,为了降低在外力碰撞的情况下电池包短路的可能性,必须将电池包的结构设计作为白车身的统筹设计安排中的一部分,减少从正面、侧面和后面的外力冲撞对电池组的影响。

最后,我们在电池包的设计过程中要考虑到最坏的情况,延缓电池自燃的速度,让乘客有足够的时间逃离事故现场。

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电动车之火策划:新能源汽车革命为时尚早

2012年4月18日国务院最终通过了历时数载的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012——2020年)》,这并不意味着新能源汽车将马上在中国普及。

不少分析家和行业专家认为,经过政府在过去十年雄心勃勃地开展新能源车发展计划及政策,中国将成为全球”绿色”汽车革命的主要基地。

确实,从十多年前起,中国政府便开始大力支持新能源汽车的发展,已在替代汽车动力技术的研发领域投入巨资。

从2011到2015年的”十二五”规划期间,电动车行业被列为七大新兴产业之一,得到政府的特别支持。

年替代能源车发展计划的研发投资额则高达1000亿元人民币(151.5亿美元),计划到2020年末将电动车数量增至500万至1000万辆,相当于乘用车总数的20%左右。

若要实现这一个目标,2020年的电动车年产量需达到100万辆。乍看之下,这一目标似乎是可以实现的。越来越多的人认为,汽车的替代动力技术商业化已经差不多可以实现。

首先,中国市场正在高速发展,且生产成本较低,是理想的生产基地。与此同时,全球领先的充电电池生产商都已在中国建立了大规模的厂房,为与笔记本电脑行业生产电池。

消费者对电动车的接受度应该也不成问题。由于中国的汽车使用历史较短,人均乘用车保有量仍然较低,故此人们还没有形成对传统汽车的强烈偏好。因此,相比欧美和日本等成熟的汽车市场,中国人购买电动车的障碍较少。

另外,成功进入电动车市场将为中国车企带来绝佳的机会:中国车企可以通过建立在该领域的先进科技,以挑战现有大型国际汽车厂商的优势,实现跨越式发展,从而取得全球领先地位。

由于中国电动车研发及市场已经具有一定的规模,而乘用车需求在近期仍将持续增长,中国在建立汽车技术标准与架构方面具有明显的优势。

不幸的是,”跨越式发展”或缩短先进技术发展周期等方面的尝试很可能会碰壁。

消费者对电动车本身并不反感,但其价格比传统汽油车高出一大截,让人望而却步。尽管电动车的维修与燃料费用远远低于汽油车,但其前期成本却是后者的1.5倍左右。即便分摊到五年,中型电动车的保有成本也要高出约75%-80%。

到2020年,两者之间的差距将显著缩小。五年后,电动车成本将比汽油车仅高出不到20%。但在中国这种对价格比较敏感的市场,成本仍将是一个主要障碍。

同时,行业还面临技术上与商业上的挑战。

尽管中国车企已经进行了研发投资,但在车型开发与整合流程这些对替代动力系统开发至关重要的环节仍然未有足够的经验。汽车的制造是一门十分复杂的工程,对研发能力、测试和验证对目标的绩效、燃料经济性、安全性与质量等等都有很高的要求。中国企业在这些方面依然缺乏经验。

另外,动力技术一旦有任何变化,就几乎一定需要有设计上的创新。光是有生产电动车关键组件的能力(如关键的电池等)是远远不够的;实际上,打造整个全新价值链的能力更为重要————要打造全新的价值链,将会需要一个截然不同的商业模式。

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电动车之火策划:电动车冗余设计并非过剩

2012年5月26日发生起火事故的e6电动车遭遇的是时速为100公里左右的碰撞。

”我们曾对e6电动车的电池模块做过挤压测试,当时测试的挤压力相当于时速50公里的碰撞,e6并没有发生起火燃烧。”

这是国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬在接受相关媒体采访时的说法。他表示自己所在的实验室没有做过相当于时速 100公里的挤压测试。

如果所说为实,那么比亚迪做过的是按照50公里时速的撞击测试,相当于在城市内一辆电动车在静止时发生追尾,涵盖的事故可能发生区间比较有限。

目前国内电动汽车的碰撞试验国家标准尚未出台,同时

电动车之火策划全球电动车着火事件回顾

,针对电池的撞击、燃烧等极度测试的手段还相对缺乏,未来制定相应碰撞标准时,一定要将相关事故的产生因素考虑进去。

在定义碰撞试验时,我们总会碰到按照现有的数据库制定的碰撞条件能覆盖真实状况下百分之几的事故?如果能覆盖95%-98%以上的事故,那就已经是相当理想。

但是在目前的情况下,我们的电动车还没有统一的碰撞测试标准,或者标准还不够明确,特别是没有经验值的前提下,电动车企业更应该小心行事,把防范风险放在首要位置。

德国汽车行业有一个著名的设计理念:冗余设计,也就是我们一直讨论的德系车的”技术过剩”。

其实”技术过剩”是个伪概念,在汽车行业设计任何一款产品和零件时都有一个综合考虑的流程:产品成本、质量(特别是长期使用的质量)、安全性能、利润、使用成本等等。

拿我们最熟悉的座椅来说,比如德国大众在设计一款大众品牌的A级车和奥迪设计一款奥迪品牌的A级车时考虑的客户需求的满足程度是不同的。

德国大众集团有一个欧洲人种的身材数据库,里面有欧洲各国和地区的人身高、体重、上下身比例、手臂和腿的长度、坐高等很多数据。

德国大众品牌的A级车的座椅设计只考虑符合数据库中95%的人乘坐舒适,而奥迪必须考虑98% 的人乘坐舒适。

这3%的差别,就是奥迪设计的零件相对于大众设计的零件的冗余设计度差,奥迪对其他成千个零件都加上了3%到5%的冗余设计度差,最终造就了奥迪产品相对于大众产品的优势和超越。

同样出于汽车安全性能方面的考虑,德国车的很多安全方面的冗余设计世界领先的诀窍其实也很简单:提高安全测试的标准。

比如做碰撞试验时,德国的国标如果是按照时速55公里进行碰撞试验,那么德国的很多主机厂就做60?65公里每小时的碰撞试验,并把它作为公司内部的标准制定下了。在德国,大公司的内部标准高于国标是很常见的。

因此,在电动车事业上,我们必须进行所谓的”技术过剩”设计,小心谨慎地推动电动车事业前行。因为在市场发育期,新产品是最脆弱的,任何的风吹草动都会让他夭折,冗余设计是必须的。

( /李艳娇 )

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