拆解了三辆自燃电动汽车后，他说出的原因让我沉默良久

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编者：本文首发《电动汽车观察家》，作者为观察家特约作者老张，蟹老板获授权后略作修改。建议大家关注下。
老张有十多年电池从业经验，近期又拆解了三辆自燃的电动汽车。他写文章对自燃原因做了分析。近期以来，国内连续发生了多起的新能源自燃事故，有造车新势力，也有传统车企的。
原编者按称：「再拿新生事物做借口，就是自取灭亡。应当严厉批评、严厉惩罚涉事动力电池生产企业和新能源汽车企业。这种行为，在毁掉我们共同的事业。」
引发的一些评论，更折射出很多行业的乱象，一并列在后面。


一个烧毁后拆开的电池包
---- 正文开始 ----
2018 年，电动汽车全是有点 " 火 "。根据不完全统计，2018 年上半年，电动汽车发生过 10 起燃烧事故。
电动汽车为什么会着火？车企现有技术水平不能防止它着火吗？还是车企没有在防止着火上投入足够多的成本呢 ?
前些天，我对三辆发生自燃的新能源汽车做了拆解。综合拆解分析所得，以及电池热失控的机制和应对，笔者认为电动汽车自燃频发，原因不是技术水平达不到，而是涉事动力电池企业和电动车企，不重视安全，为了降低成本，对电芯品控不严、BMS 设计要求太低、没有对动力电池包足够的安全设计保护等，以致火光之灾。
板子光打动力电池企业和新能源汽车企业也不行。主管部门在准入环节门槛诸多，现在眼见这么多事故，还不出手？
电动汽车着火原因分析
笔者拆解的这三辆电动汽车发生自燃时，一辆在充电；一辆处于停驶状态；还一辆行驶过程中发现异常，停驶后起火。
充电起火的电动汽车，从检测数据看，起火前，电池在充电过程中，出现了较大的压差，但是 BMS 电池充电并未停止。直至温度在 10 秒之内迅速上升至 45 ℃阈值，充电停止。此时电池静态压差已经超过 500mV，随后通讯中断，发生了自燃。
第二辆车，从现场拆解情况看，内部有涉水的痕迹。电池包的密封条严重变形（推测是设计问题），并未达到密封的预期效果。电池包底部，有明显的三处电弧击穿。此车发生事故的地点在深圳，之前正逢大雨，与现场的判断是吻合的。即密封失效，造成车辆涉水短路引发的自燃。


南京两辆泡水燃烧的电动大巴
第三辆车，最早在行驶过程中，司机发现异常，靠边停车，随后发生了自燃。从监测数据看，电池包内部温度在 20 秒内，从 34 ℃上升至 113 ℃，随后通讯中断。经过现场拆解，初步判断是个别电芯发生了爆燃，导致主动力线过热，绝缘皮损坏，与电池壳体和内部固定支架搭接，发生短路。
另外，根据某消防单位总结，新能源汽车发生燃烧主要有以下四种场景：
充电过程中燃烧
电池行驶或放置过程中引发的燃烧
碰撞翻车引发的燃烧
涉水引发的燃烧
这四种场景中，充电过程中的燃烧是最为常见的。
电动汽车的充电过程中，充电桩会和电动汽车的 BMS（电池管理系统）通讯 " 握手 "，以控制充电条件。也就是说，BMS 会对电池的状态进行判断，从而给出一个合理的充电方案。可是，问题来了，BMS 是怎么知道电池的状态呢？是通过不同的传感器反馈信号实现的。
首先从电芯说起。每一个电芯，都有不同的 " 体质 "。具体表现在如内阻、自放电率、衰减率、极化等专业参数上。虽然，专业的技术人员，都会对电池的 " 体质 " 进行分组，以减小单体之间的差异，但是电池的 " 体质 " 和人一样，会随使用时间，出现变化。质量好的电芯，" 体质 " 差异相对小，要做到这一点，选用材料一致性要好，生产过程自动化水平要高，品质标准要高，由此成本也高。反之，质量差的电芯，成本低，个体差异大，就有很大的安全隐患。比如在充电过程中，个别电芯发生过热着火。


低劣电芯隐患巨大
但电芯永远不可能完全一致，此时需要 BMS 介入，负责电池的管理策略。首先，我个人认为，每一种电池，都有不同的特性。BMS 都应该为之单独开发管理策略，而非通用设计。
BMS 对电池管理之前，首先要掌握电池的信息，这只有通过传感器监测来实现。也就是说，传感器越多，传感器的精度越高，反馈的数据越全面，BMS 对电池的判断则会越准确。但是 , 相应的，成本也就越高。
充电过程中，电芯、BMS、传感器，三个环节配合不好，自燃就有可能发生。
如果 BMS 失效了会怎么办？试想我们的智能手机极小概率发生故障需要重启的场景，我相信任何电子设备，都有一定的故障几率。而如果 BMS 发生故障，甚至是短暂的死机，后果都比手机故障严重的多。当这种情况发生时怎么办，有没有第二套可以备用的电池管理方案？我相信当系统中存在 " 应急装置 " 时，系统势必会更加安全，但是也同时会增加成本。
除了充电场景外，电池在行驶或停驶过程中也会产生燃烧。行驶中，是电池的放电过程，在工作过程中，电池出现问题，容易理解，但是在停驶过程中，为什么会燃烧呢？
最近对几个停驶新能源车案例中研究发现，新能源车在停驶前，都有过重载或较长时间行驶的经历。而停驶过程中的自燃，其实是后遗症，而这种后遗症是怎么引发的呢？
原因一：汽车在行驶过程中，由于空气气流的作用，电池是处于散热状态。但当汽车停驶的时候，汽车熄火，散热系统也停止工作。而此时电池的热量也许并未完全散去，热量在局部集聚，从而导致高温引发燃烧。
解决方案很简单，在汽车停驶后，散热系统应该继续工作（这要求有主动散热装置），我记得以前我的一辆燃油车，停车后，前面的散热扇（当时叫电子扇）还会继续呼呼地转一会。早年的涡轮增压发动机也有类似的要求，停驶后不能立即熄火停车。对于新能源汽车而言，这并不是什么有难度的技术。但是确实要实打实的增加一些成本，也可能会牺牲一些能量密度。
原因二：环境温度影响。环境中的温度，大多来自地面对热量的反射。那么地面温度，到底能有多少度？根据天津市气象局的数据，夏季地面最高温度达到 64.7 ℃，最低温度也纷纷超过了 50 ℃。而锂电池的适宜工作温度，大多不超过 50 ℃，而锂电池包往往安装在车的底部，与地面的距离很近，地面辐射的大量热量，被电池包吸收。如果再与原因一的问题累加，或者长时间停车，都可能造车电池热失控，而导致燃烧事故。
解决方案也不难，就是对电池包做隔热设计，比如在电池包内部加一层隔热垫，这也有利于冬天保温。但是隔热垫的添加，又会带来三个问题：第一，成本增加；第二，自然冷却性能下降，需要主动散热系统；第三，电池包的能量密度稍有下降。
原因三：新能源汽车在停驶过程中，低压电还是在工作的，比如 GPS 发射信号，行车电脑，遥控锁这一些列的功能。如果低压电发生故障，也有可能出现安全隐患。
除了电芯，BMS，Pack 设计以外，其余的小环节也不能忽视。比如 IP67 防水，比如线束的质量和布置。
以上对事故的原因的阐述，解决方案无一不指向增加成本。但是成本高了，是否可以避免事故呢？我还想聊聊特斯拉出现事故的案例。众所周知，特斯拉则是有钱人的 " 玩具 "，成本投入应该不是问题。2018 年上半年，网上查到特斯拉一共发生了三起事故：
1 月份，在重庆，特斯拉在没充电，也未发生碰撞的情况下，发生了燃烧。
3 月份，在美国，特斯拉因为撞上了隔离栏，发生了燃烧。
5 月份，在美国，特斯拉因为碰撞，又一次发生了自燃。
可见特斯拉也并未做到 100% 的安全。


2017 年 6 月，山东日照一辆特斯拉撞击护栏后发生火灾
我想在这，应该给安全重新下一个定义了。
对于新技术，无法苛求 100% 的不出意外，而是把意外的后果降到最低。而在新能源汽车上，则要在设计上考虑，在出现事故时，100% 保证人身安全。我们还是看特斯拉的例子。在特斯拉的电池包上方，有一层阻燃的铝板，这层板，可能无法完全阻断燃烧，但是至少可以给驾驶员和乘客赢得几分钟的逃生时间。
因此，所谓新能源汽车的安全，是对车上司乘人员的 100% 的安全保证。要提前预警，并给予司机乘客足够的逃生时间。


近日，一辆力帆电动汽车着火燃烧
安全永远是相对的，提高成本简单，关键是市场认可，客户愿意买单。谁也不会愿意买一辆时速十公里的坦克出行，虽然应该很安全。但是我觉得为了减少事故的发生，一些成本还是要花的：
第一，优质的电芯。能量密度越来越高，无疑对电芯的品质要求也越来越高。三元时代，各家的配方是什么？是真正的三元材料，还是不同配方的掺杂？一致性如何？提高电芯的品质，从源头上降低风险，这个钱该花。
第二，安全的 Pack 设计。一些厂家的所谓 Pack 设计，其实是 Pack 布置。有什么区别呢？举个例子，Pack 的温度传感器应该放在哪？Pack 布置的做法是把电池模组安装好，在找个 " 合理 " 的地方，装上。而 Pack 设计的做法，是在结构上结合散热系统，风道设计，预先设置好温度监测点，再进一步仿真、实验，最终确认。
第三，余量设计。顾名思义，在设计中，留有设计余量是必要的。比如前文说的，如果 BMS 发生故障，有没有一套备用的系统可以暂时保证系统的安全。这套备用系统不一定能 BMS 的完整功能，但是起码要保证安全。
第四，热管理系统。热管理系统，如果说是新能源汽车的安全命脉，应该不为过。电池的能量密度越来越高，对于热管理的要求，也越来越高。能量密度的提高，更会引发充电速度的提升，我认为起码一套水冷系统是必要的。
第五，故障逃生系统。无论什么原因造成的新能源汽车起火，都要给司乘人员留足逃生时间。尤其是三排座位的商务车或 SUV，以及电动大巴。因此，对于故障，早预警；在系统中，起码要有延缓火势的设计，最大限度延长逃生时间。
第六，安全培训。简单说，就是告诉新能源汽车车主，如果发生事故，应该如何处理。比如要放弃财物，第一时间逃生，要和事故车辆保持的安全距离，要站在上风口等等。对于事故处置不当，也是造成人身伤害的重要原因。
第七，严惩责任方，支持巨额索赔。除了人命，其他任何东西都可以拿钱来计算。有这样一个故事：福特汽车生产的一款汽车，它的设计安全隐患，但是如果增加 16 块钱成本，安全系数机会提高很多。福特公司知道这个情况，但他们算过一笔账，如果每辆汽车都加一块 16 块钱的挡板成本超过了他们对意外的赔偿，所以他们选择了赔偿。从这个角度理解，赔偿实际上是对产品成本控制的买单，所以把钱花在哪，估计得各大车厂好好算算账了。
2018 年，燃油车燃烧的事故也有不少，但是似乎不会像新能源汽车一样，有这么大的关注度。近期新能源汽车着火事件增多，和补贴政策提高能量密度要求，有直接相关性。根据相对安全的原则，这就意味着要有更加安全的保障措施；包括提高充电速度，也要有更加有效的温控系统。
但是，显然动力电池企业、新能源车企并没有这么做。他们如同省 16 块钱挡板的福特一样，计算了投入产出。如此，我们在呼吁动力电池、新能源汽车企业自身反省、改正的同时，更要呼吁主管部门，严惩粗制滥造导致的起火事件责任方，尤其对于造成人身伤害事故的的责任企业，取消其补贴资格乃至公告，逐出新能源汽车市场。否则，整个新能源汽车产业的前景和成果都可能毁于一旦。（完）
----- 看评论 -----
文章刊出后，引发不少讨论。其中一名名叫「纪冰（葫芦）」的网友，留言信息密度极大，摘录如下：
文章中有三点觉得需要商榷的地方，这里提出来探讨。
第一，按照国家的标准，锂离子动力电池必须要通过过充实验，也就是说电池在过充的情况下，必须做到：不起火，不爆炸，这是每个电池厂家在取得认证的时候都要做的实验，换句话说，每个厂家给整车厂配套的时候，整车厂要求他们提供认证证书，也就意味着他们的电池在过充的情况下是不会起火和爆炸的。但是实际上几乎没有一个中国电池厂家的电池能在大批量生产的时候满足这个要求，一方面是在认证的过程中有作弊的嫌疑，这个是行业内公开的秘密，另一方面是在提供样品的时候和实际生产的时候是两码事，因为成本的原因。
说到这里我想再说一下，如今的国标里取消的针刺实验本身就是一个非常大的错误，针刺实验本来是模拟电池内短路的实验，如果单纯的取消了，就意味着放弃了电池内短路的检测。而据我所知，取消的原因是大部分厂家都无法通过针刺实验。这无异是荒唐的、不负责任的！！！！！！
第二，电池箱体在车的底部会导致热辐射增加电池箱的温度，这个说法是错误的，我做过实验，在环境地表温度达到 60 度的时候，连续三个小时，电池箱体内的温度却只有 34-36 度，原因很简单，车体像树荫一样遮盖了阳光直射，而车的阴影也阻隔了热辐射。
第三，电池的最大问题不仅仅是材料上的问题，其实是两方面的，第一个方面是电池材料，对安全性能的电池材料的研究相对于高能量密度电池材料的研究，无疑是落后的，比如，电解液到现在还是易燃的无机溶剂，再比如正负极材料包覆也都是围绕着提高能量密度，而不是提高安全性。第二个方面是电池的结构和制造，为了提高能量密度，电池厂不得不在电池结构设计上绞尽脑汁，甚至不惜牺牲安全空间的设计冗余来满足能量密度的提高。
而从制造方面，由于中国锂离子电池的纯电动汽车发展实际上还是不够明确，电池厂不敢投入，不敢用最好的自动化设备来升级以保证电池的质量。就拿涂布、分切来说，都直接影响到电芯对安全性。国产设备和进口设备明显存在差异，而有多少企业是使用纯进口设备生产？而国产设备在高强度生产过程中确实是令人堪忧的。尽管国产设备这几年有了长足的进步，但要和进口设备 pk 明显还是处以下风。以上是个人意见。
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