


又到夏天了,汽车“自燃”事件又重新回到了大家的视野中,只是这次大家将聚焦到了电动汽车的身上,网络上每每出现的电动车自燃事件,总能在短时间内获得极高的曝光度,被CUE到的车企也热衷于在第一时间发声(撇清自己)。
据国家应急管理部消防救援局4月3日发布的《全国一季度火灾21.9万起,死亡625人!》指出,2022年一季度全国共接报各类交通工具火灾1.9万起,较2021年同期上升8.8%;细化分类后,增长尤为突出的有新能源汽车、电动自行车两类,同比增长分别达到32%、35.9%。2022年一季度,与新能源汽车有关的火灾共发生640起,即便按照1季度90天来算,平均每天有超过7台新能源汽车发生火灾,而电动自行车则更多,这也是明令禁止电动自行车在楼道充电的原因所在。值得注意的是,二者发生火灾的增长幅度均高于交通工具火灾的平均增幅。
“新能源车”“火灾”,结合到一起,大多数人应该很容易将其与频繁活跃于网络上的“新能源车自燃”事件联系到一起,似乎新能源汽车“自燃”的毛病并不是空穴来风。与传统燃油车因为线路老化、零部件老化(绝大多数)的自燃原因不同,新能源汽车的自燃原因多数归根于“电”,背“锅”最多的当属“电池”。似乎无论是在什么地方、什么情况下发生的新能源车自燃,电池都应该背上一口“大黑锅”,那事实真的如此吗?
电动车自燃不全因“电池”
作为电动汽车最重要的组成部分,动力电池一直是各大车企及零部件供应商主要的研究部分,其中涉及的部分包括但不限于电池密度、布局、模组、材质等等方面,最终的目的只有一个,那便是用更大容量、更小体积、更容易摆放的电池,来保证电动汽车拥有更长的续航。或许是研发过于激进,更新迭代速度过快导致了消费者对动力电池的不信任,甚至只要一出现电动汽车自燃,那便武断地认为问题出在电池身上。
确实,不可否认的是盲目追求电池能量密度确实让动力电池出现热失控的可能性加大,其中有很多电动汽车自燃的例子也是因此而发,但这一情况,在近两年诸多车企的努力下,似乎也有所改善。
一般来说,动力电池受到挤压变形,便存在“自燃”的风险,但偏偏有几家车企在电池的安全性方面,下起了功夫。对于电动车的电池安全测试来说,针刺试验属于最严苛的安全测试之一。简单点说,针刺试验就是用尖锐物体把电池包的隔膜刺穿,电池包内部原本稳定的化学状态因为针刺而变得不稳定,正负极短路,很容易引发起火甚至爆炸危险。在用车过程中,针刺实验模拟的便是电动车电池被路面尖状物体直接刺破的环境,也是电动汽车电池面临的最极端测试之一。
早在去年,极氪001的电池便在全网的监督面前进行了这一测试,用的直径为8mm的针进行针刺实验,针刺试验开始时,其电池包的BMS系统就及时触发了热事件报警信号,并第一时间进行处置,及时阻断了热蔓延。随后其电池包出现冒烟现象,被刺电芯最高温度是801.4℃,电池包并未起火爆炸。把电池包静置24小时,电池包恢复到了室温。
早在极氪做针刺实验之前,比亚迪也曾经发布对比三种电池针刺实验的视频显示,刀片电池攻克了电池内部短路引发的热失控,成功征服了针刺穿透测试。由此可见,当下,电动汽车的动力电池几乎都用上材质先进、BMS系统成熟等的动力电池,对于变形、破损情况下的安全性有了一定保证。同时,国标对于电动汽车的动力电池同样有着较高的要求,想要让电池出现热失控并达到车辆“自燃”的效果,似乎并不容易。既然电池的安全性有了一定保障,那电动汽车自燃的原因还有什么呢?不知道大家有没有发现,实际许多电动汽车的“自燃”发生在充电过程中,这与充电时的热管理也有着不小的关联,尤其是快充。
快充急需突破
一开始,在现实生活中,特别是一线城市,电动汽车车主们“找充电桩”成为了一件难事,好在随着国家电网、星星充电等企业以及众多车企自营充电网络的布局,充电桩的建设速度愈来愈快,但这也间接造成了另一个问题,那便是充电慢、充电时间久,应该有不少车友遭遇过去了一个充电站,却发现没有空余充电桩,再找下一个,发现依旧是排队状态,这种现象在节假日的高速服务区表现的愈发明显。
造成此现象的原因有两个,一是充电速度不够,另一个则是电动汽车的电池容量普遍在增大。两年前,一款续航里程超过600km的纯电动车型属凤毛麟角,而如今,大部分新上市的纯电动车型续航里程都在600km左右,更有甚者做到了700km,乃至1000km。电池容量的普遍加大,间接拉长了车辆充电的时长,也对车辆的充电速度提出了更高的要求。
根据初中时期学过的物理知识,功率=电压×电流,要想提升充电速度,也就是提升充电功率,增大电压或者增大电流皆能实现此效果。也就导致市场上提升充电效率的车企分为两大流派,即“电压派”以及“电流派”。
其中,“电流派”的代表企业便是鼎鼎大名的特斯拉,其V3超级充电桩能达到250kW的超级快充,仅需400V的电压即可完成,被广大车友给予了好评,但提升电流达到“超快充电”目的的背后也同样对车辆、充电桩提出了考验。
根据焦耳定律热量=电流的2次方×电阻×时间,当时间与电阻保持恒定,那发热量与电流的大小的二次方成正比,这意味着电流的加大,随着带来的是呈二次方增大的发热量,这对于充电过程中的热管理提出了更高的要求。同时大电流的通过对于充电线束的要求也更高。目前来看,能符合大电流快充的厂商、供应商少之又少,特斯拉算是其中难得有能力将其发扬光大的车企。
第二大流派“电压派”,顾名思义,选择的是增大电压的方式。譬如:去年上海车展上,比亚迪公布了e平台3.0、极氪SEA浩瀚架构公布了800V系统,极狐以及长城的蜂巢动力也都提到了关于800V的想法。
去年8月30日,广汽埃安发布了A480超充桩,能够实现“充电5分钟,续航200公里”。该高电压平台最高工作电压可达880V,最大充电功率达到480kW,超充桩的最高电压达到1000V,最高电流为600A。随后,岚图、小鹏也都发布了关于自家800V高压碳化硅充电平台的想法。
“电压派”以自主企业居多,相较“电流派”,它在热管理方面的考验将小得多。毕竟焦耳定律与电压无关。这意味着,只需要电压足够大,甚至可牺牲部分电流大小,一样能达到快充的效果,关键能大大降低对充电过程热管理的考验。
“电压派”的好处立竿见影,但目前真正得以运用的少之又少,其中最大的难题当属材质。目前最核心的耐高压材质在于碳化硅,但其核心产区并不在国内,采购意味着高昂的成本,并且受限于别人的做法显然自主车企无法接受的。所以找到碳化硅的替代品成了自主车企、供应商企业进化快充功能的关键。
大师观察
届时,真的出现碳化硅替代品之后的充电桩建设,一样意味着巨大的成本及投资,这对于某个品牌来说,绝非易事,或许还需要借助资本、政策的力量。尽管,国内的电动汽车技术已达国际领先地位,但电动汽车真正要替代燃油车,仍任重而道远。或许,当下,混动依旧是我们感受电气化技术的最佳途径。即使买纯电动汽车,也切记购买有能力自己研发高压充电桩、建设直营充电体系的企业所推出的产品,也只有它们真正有希望带给你“纯电动=燃油车”的充电补能体验(当然,换电体系另当别论)。
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