新能源汽車走入大眾生活以來,發(fā)生自燃和起火事件是屢見不鮮,每次事故都備受市場(chǎng)關(guān)注,新能源汽車電池因事故起火不是最要命的,就像傳統(tǒng)燃油車發(fā)生事故會(huì)導(dǎo)致車輛燃燒一樣,這并非車輛本身的技術(shù)、質(zhì)量等問題造成的,是可以控制的,不過在眾多的起火事件中,需要認(rèn)真分析,有區(qū)別的對(duì)待問題,分析新能源汽車起火的原因,確定電池安全的影響因素。
目前電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池主要包括鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池三類化學(xué)體系,其中鋰離子電池用正極材料包括磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鎳鈷錳酸鋰氧化物(NCM)、鎳鈷鋁酸鋰氧化物(NCA),負(fù)極材料主要采用石墨碳材料,在電動(dòng)汽車中應(yīng)用較為廣泛。
?。▓D片來自新能源汽車產(chǎn)業(yè)周刊)
對(duì)電動(dòng)汽車著火事件進(jìn)行綜合分析后,發(fā)現(xiàn)著火原因主要集中在兩個(gè)方面:
一是,車輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行中,重大碰撞事故導(dǎo)致電池起火,這方面問題燃油車也難以避免,市場(chǎng)不應(yīng)該過度地去解讀電池質(zhì)量、安全等問題,而是需要更多地關(guān)注車輛被動(dòng)安全中對(duì)車主生命的保障能力;二是,車輛靜態(tài)放置下,由于電池系統(tǒng)管理不完善、通訊不兼容、與充電設(shè)備通訊障礙導(dǎo)致的電池過充、短路、漏液等問題不能提前監(jiān)控、報(bào)警,從而引起熱失控、自燃、起火等問題,這方面是需要電池、BMS、Pack、整車、充電樁等多方共同合作來完成的,各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)合作,通過電池管理系統(tǒng)(BMS)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池安全的被動(dòng)安全管理。
在新能源汽車安全性問題中,最易發(fā)生問題的環(huán)節(jié)卻是充電環(huán)節(jié)。由于電壓、電流過高,或電池過充等導(dǎo)致電池?zé)崾Э貜亩l(fā)燃燒,所以通過CAN通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)充電設(shè)備與電池管理系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通訊是非常重要的。
下面是一個(gè)電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中電池的幾個(gè)重要指標(biāo):
安全性:是選擇電動(dòng)汽車電池的最重要的指標(biāo)之一。一次意外在媒體和輿論的放大下就可能使大眾否定這款電動(dòng)汽車。類似的問題在100年前也是發(fā)生過的,例如蒸汽引擎和汽油坦克爆炸。人們主要關(guān)心的就是電池的熱失控。用堅(jiān)固的配件及精心設(shè)計(jì)的安全電路應(yīng)該可以基本解決這個(gè)問題,但仍然可能存在風(fēng)險(xiǎn)。電池經(jīng)過濫用和長(zhǎng)時(shí)間的使用后必須確保其安全性。
壽命:反應(yīng)了電池的循環(huán)次數(shù)和儲(chǔ)存壽命。大多數(shù)電動(dòng)汽車的電池壽命可以保證汽車在使用8-10年內(nèi),充電一次能夠行駛160公里(約100英里)。電池老化引起的電池容量衰減是一個(gè)很嚴(yán)重的問題(尤其是在炎熱的氣候里)。而汽車制造商缺少用戶在不同的條件和氣候下電池的老化數(shù)據(jù)。因此廠商通常會(huì)增大電池組的尺寸來補(bǔ)償電池容量的損失,以保證汽車在規(guī)定年限內(nèi)能正常使用。
電池的高低溫性能:反映了電動(dòng)車中的電池在極熱的夏天和很低的溫度下的性能。不像內(nèi)燃機(jī)能在大的溫度范圍內(nèi)正常工作,電動(dòng)汽車電池對(duì)溫度的要求比較高。當(dāng)車輛的動(dòng)力來源僅僅只有電池的時(shí)候,那調(diào)節(jié)電池的溫度、車內(nèi)部的加熱以及降溫所需要的能量也將都來自電池。
比能量:即電池單位重量中含有的能量,反應(yīng)了汽車可行駛里程。人們清楚地認(rèn)識(shí)到,電池單位重量輸出的能量?jī)H占化石燃料的1%。汽油1kg(1.4升0.37加侖)產(chǎn)能約12kWh,而1kg電池只有120Wh左右。但是我們要知道,電動(dòng)機(jī)效率高于90%,而內(nèi)燃機(jī)只有30%左右。盡管效率差這么大,電池的儲(chǔ)能能力不提高2-4倍是不可能和內(nèi)燃機(jī)相提并論的。
比功率:與汽車的加速能力有關(guān),大多數(shù)電動(dòng)汽車電池比功率都不低。電動(dòng)機(jī)與相同馬力的內(nèi)燃機(jī)相比有更好扭矩比。
成本:這是電動(dòng)汽車的主要劣勢(shì)。BCG預(yù)測(cè),很難將電池的目標(biāo)成本限定在$250-400/KWh。而且還有別的因素促使成本增加,比如規(guī)定安全保護(hù)電路,電池管理狀態(tài),環(huán)境溫度控制保持,和8-10年的保修期。這些因素導(dǎo)致電池的價(jià)格相當(dāng)于一臺(tái)非電動(dòng)汽車的價(jià)錢,基本上電動(dòng)汽車的價(jià)錢要再翻一倍。