特斯拉着火引发电池技术争议-盖世汽车资讯
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特斯拉着火引发电池技术争议

2013-12-06 07:04:00 王鑫 汽车商报

自10月以来,美国特斯拉纯电动汽车的接连着火事件,让部分人士对这家大洋彼岸汽车企业的质疑似乎找到了证据。受起火事故影响,特斯拉股价已经大幅下挫近 30%。11月8日,一位股民更是将特斯拉公司诉至法院,指控特斯拉发布错误和误导性陈述,认为特斯拉对产品存在的安全隐患有所隐瞒,涉嫌证券欺诈。

电池着火、外界质疑、股票下降,一致被热捧的特斯拉似乎遇到了大麻烦。特斯拉老总穆斯克对外表示,发生着火事件是由于外力因素造成的,和车辆本身没有关系。同时他坚称,“公司肯定不会召回电动汽车,因为没有召回的理由”。

在质疑特斯拉的同时,人们又一次开始讨论纯电动汽车电池的安全问题:电动汽车发生事故后着火是不是普遍现象?在尚未得到普及前,这一安全隐患能否找到彻底解决的办法?电池着火的根本原因又是什么?这一系列问题能否得到答案,再次成为纯电动汽车市场化道路行进中的绊脚石。

特斯拉 着火 电池技术

火“烤”还是火“考”

11月5日,位于北京的特斯拉在华首个展厅客如云集,店内工作人员已经开始向预订者“发号”,最早预付25万元订金的客户有望在明年第一季度提车。有人 推算了一下特斯拉在中国的售价,大概在100万-150万元。火热的迹象表明特斯拉在中国的“起步”无疑是非常成功的。

然而事情总会在不经意间走向另一个方向。不到两个月内就发生了三起特斯拉Model S电动车起火的事件,使得人们开始质疑它的底盘设计是否存在问题。10月中旬Model S在美国田纳西州莫非斯堡附近起火,而在这起着火事故的几天前,在西雅图附近遭遇同样悲剧,发生Model S第一起起火事件,两次起火都是撞到了道路上的碎片,导致电动汽车底部明显脆弱的电池组被穿透引发起火。

就事故车辆着火原因,特斯拉CEO艾隆•穆斯克在博客上做了解释:ModelS当时和大块金属物件相撞。在相对运动中,物件钻入车底,通过杠杆效应刺穿 ModelS车身,形成一个直径达3英寸的孔洞,而保护汽车机身的车壳厚度只有四分之一英寸,无法阻止高达25吨的穿透作用力。在猛烈撞击下锂电池起火。

国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬对于穆斯克所说的25吨的穿透作用力表示怀疑,“事故本身很难重现,对于25吨的穿透力是如何得出 的,在穆斯克的相关言论中真没法直接推导出。另外,撞击究竟损坏了几个电池仓穆斯克也未说明,从火势看撞击还是比较严重。究其原因我认为仍是外力造成了电 池短路,继而导致车辆着火。”

对于这一观点,招商证券汽车首席分析师汪刘胜接受采访时却表示:“外界现在都没有掌握特斯拉着火车辆的调查数据,这些事故究竟是不是电池短路引发的火灾还没有得到证实。”

没能包住火的防线

作为电动汽车的核心部件之一,特斯拉的电池系统一度遭到质疑,国内外很多业界专家称其“电池技术老旧”、“无核心竞争力”。原因在于特斯拉是唯一一家采用18650型钴酸锂离子电池的公司,所谓18650指的是电池直径为18mm,长度为65mm,常被用作笔记本电脑的电芯,曾被外界一度认为难登电动汽 车的“大雅之堂”。

“18650电池外电压但凡低于2.7V或高于3.3V,都会出现过热的症状。如果电池组较大且组内温度梯度控制得不好,就会存在很大的起火风险”,11月15日,王子冬向汽车商报记者分析称。

“特斯拉研发阶段始于2006年,当时的车用锂电池还处于萌芽状态,在当时的环境下,特斯拉选择18650电池也是权益之计”,一位接近特斯拉的人士告诉 记者,“加之特斯拉成立初期,松下也是其主要股东之一,在寻求资金注入的初期,这也是特斯拉选择松下18650电池的原因之一。”

为了解决18650电池的高温不稳定性,特斯拉研发团队在电池控制系统上开始寻找解决问题的办法。首先特斯拉将电池做到最小分解,以求达到电池最大的稳定性。为了解决电池过多造成的车身过重的问题,特斯拉也特意选用了莲花汽车重量最轻的车身结构,同时,特斯拉在电池安全控制系统的投入也达到了整车成本的 25%。

“电池技术的关键恰恰就是电压电流和热量控制,特斯拉的电池管理系统做的是不错,但这就好比给一个病人穿上盔甲,骨子里不行,盔甲再厚也没用”,11月14日,汽车电子控制技术国家工程实验室一位主任级教授向汽车商报记者透露。

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短路=电动汽车命门?

汽车商报记者查阅了过往多起国内纯电动汽车着火事故。2011年4月,杭州市众泰纯电动汽车发生自燃;2012年5月26日,在深圳市滨海大道红树林段 发生了一起致3人死亡、车辆烧毁的重大交通事故。在这些事故后期的调查报告中显示,发生燃烧的电动汽车原因都是由于电池出现不同原因短路导致车辆燃烧。

除了目前外界所知的这两起电动车自燃事故之外,还有一起公众不太熟知的事故。据乌鲁木齐市消防支队高级工程师贾广华发表的《纯电动公交车自燃火灾事故调查》,2010年1月,乌鲁木齐就发生了两辆纯电动客车自燃事故。

国内某家动力电池生产企业负责人向汽车商报记者透露,锂离子电池因技术路线不同,在全球范围内也有不同的发展方向。虽然企业之间的电池和电控系统都不尽相 同,但不管是磷酸铁锂电池还是三元电池都没有从本质上解决电池的安全性问题。“因为从原理来讲,包括能量密度、放电功率以及电池组的包裹性和使用过程发生 碰撞所发生的高压电伏,都是威胁电动车安全性能的主要因素,但到现在为止,世界上还没有任何一项技术能从根本上系统地解决好这些问题”。

清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健在接受记者采访时也曾表示,“解决电池短路无非就是降低电压、提高电流,使用更粗的保险丝。但是这一策略在一些 电线插头或者其他固定型电池上还可以使用,像车用电池这样庞大的电池组,不可能将所有的电池加上保险丝或者降低电流,而且电池柱正负极之间也无法添加保险 丝,所以短路的问题目前不好解决。”

“特斯拉花巨资研发出来的电控系统,现在看来也只能是在电池燃烧后,确保燃烧面积不再过快蔓延,可以说最终也只能起到被动安全的作用”,采访即将结束时王 子冬再次强调,“这说明再强大的电控系统只能起到一个缓解燃烧蔓延的作用。电池本身意外短路难题不攻克,电动汽车发生意外短路致使燃烧的事故将有可能再次 上演。”

专家言论

国家863电动汽车重大专项动力电池测试中心主任 王子冬

可预测性是解决电池短路的难题

目前几乎所有具备生产资质的电动汽车企业的产品,在出厂之前都曾对车用电池做过挤压、穿刺、火烧等数十项极限测试,都没有发生起火燃烧现象。但测试项目再全面,也不可能把所有事故事先再现。

例如之前杭州自燃的众泰电动出租车电池,事先曾在动力电池测试中心做过苛刻的火烧试验,不停地烧了2小时50分钟才被点燃,没想到仍未避免自燃的发生。所 以车用电池短路的隐患有很大的不可预测性:可能是撞击造成外电路短路,保护系统来不及启动;也可能是受外力导致电池正负极连接发生短路着火,例如这几次特 斯拉的着火事件。

国家863电动汽车重大科技专项特聘专家 王秉刚

不要对电动汽车形成“唱衰”思维

如果是因为不可预见的外力撞击,我们应该对电动车的起火持宽容态度,尽管它们作为电动车的先期产品,注定要承受种种的质疑和误解。就像之前比亚迪e6出租车被撞一样,对方接近200公里时速飙车本身已经严重违法,被撞的即便是传统汽车也会车毁人亡。

每一次着火事件总会引起人们对电动汽车安全性能的质疑,这是人们过往对电动汽车的一种惯性思维模式。长远的战略眼光看,国家已经把发展纯电动汽车放在了战 略重点来布局,影响纯电动汽车普及竞争的瓶颈也会逐步解决,电动汽车在实际运营中电池、电机和电控系统的性能安全问题,这些都需要相当长的时间过程来逐步 完善。

清华大学汽车工程开发研究院常务副院长 宋健

技术有瓶颈的汽车产品别太着急投放市场

纯电动汽车在当前的环境下还不适于大规模推广应用,毕竟很多技术现在还处于研究的阶段。我觉得不能大规模应用原因有几点:首先车用电池安全性还没有完全解 决,第二个是车用电池的能量比,功率比现在还不适合于在汽车上应用。比如说像比亚迪,它一旦装600到800公斤电池,车辆重量就增加了40%左右,这样 的话安全隐患会很大,因为这么多的电池,这么多的电池就不容易布置在很安全的地方。

另外,纯电动汽车需要很高的电压支撑,不要以为在电控系统上做了绝缘保护就不会出现安全问题。一旦撞了车,谁敢保证它的线头会不会搭在汽车上,坐在车里的人可能没撞死,却被电死或者烧死。这里面有一系列安全性的问题需要去攻克。

清华大学汽车安全与节能国家重点实验室副主任 陈全世

电池安全应借鉴传统汽车油箱保护的设计

最近几年,国内外电动汽车确实都出现了一些燃烧事故,大家都在思考到底该不该做电动汽车。第一是前年杭州众泰的电动出租车发生事故;第二个是上海的纯电动公交车在825路上发生火灾;加上最近特斯拉的着火事件。

通过以上事故可以看出电动汽车安全隐患的主要部件是动力电池系统,包括单体电池、电池模块、电池箱以及管理系统、充电系统、高压动力线。可以说能源系统是最危险的。

要认识到电池组像汽油箱那样是一种含高能物质的部件,具有着火、燃烧,甚至爆炸的可能性。锂离子电池中的电解液是一种易燃的溶剂配制而成的,正负电极上的氧化剂和还原剂只隔一层约20微米厚的薄膜。在达到一定温度时,氧化剂和还原剂均易与电解液发生大量生热的化学反应,何况车用电池组又是在高电压、大电流下运行。

因此,电池本质上具有危险性。电动汽车在设计中要把电池组放在最安全的位置上。这方面我觉得我们可以学习传统燃油车,传统汽车的汽油箱是最危险的,但汽油车撞击着火的事故并不是很多,原因在于把汽油箱放在最安全的地方,上面还放着备胎。因此电动汽车在设计的时候不要把工作只交给电池厂,整车厂也要参与。

招商证券首席汽车分析师 汪刘胜

特斯拉着火事件结论不要下太早

与目前电动汽车行业普遍采用大型锂电池相比,特斯拉采用的小电池无论是制造成本还是未知安全风险都相对较低。原因在于成熟的小型电池可采用高能量比正极材料,电池容量高、电池组重量轻且续航里程高。

大家可以从特斯拉着火视频画面中看到,特斯拉在电池发生燃烧后,火势被限制于车体驾驶舱前部,并没有造成整个车体燃烧。同时特斯拉产品在之前美国国家高速 公路交通安全署(NHTSA)这个号称全球最苛刻的安全碰撞试验中,也获得了五星安全评级。这表明它在目前车用电池和电控上做的不错。

另外,外界现在都没有掌握特斯拉着火车辆的调查数据,这些事故究竟是不是电池短路引发的火灾还没有得到证实。所以在美国国家高速公路交通安全署的调查报告出具前,我们不必过早的对特斯拉乃至电动汽车行业的安全问题做出决断。

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