近幾年電動汽車燒車事故趨勢
近幾年的燒車事故數量持續升高,根據不完全統計,2021年全年被媒體報道的燒車事故共276起,相比2020年增長了123%。排除2020年上半年疫情影響,僅從5月份到12月份的事故來看,2021年事故數量相比2020年增幅93.9%,車輛保有量增長了69%,事故率增長30%。
注:本文中的電動汽車事故資料是根據網路媒體曝光的事故統計得來。
從2021年燒車事故資料計算,電動汽車事故率(事故數/電動汽車保有量)是0.0039%,低於燃油車的年火災事故率0.01%-0.02%。
從電動汽車近幾年的事故率來看,2014-2017年事故率下降,這主要是隨著電池技術的發展,電池安全水平逐步提升,但2017年之後事故率逐年上升,應該是因為高能量密度高鎳電池的使用引起的。2020年事故率降低有兩方面原因,一是隨著購車補貼的退坡,整車和電池企業逐步重視電池安全方面的投入,不再一味追求高能量密度電池,另一方面是由於疫情影響上半年民眾出行用車減少。而2021年,疫情對出行的影響可以忽略,事故率穩定在2020年相仿的水平,可見目前新能源汽車行業電池安全在安全設計和監管方面已進入良性發展階段。相信隨著早年的車型逐步退出市場,事故率會穩定在一個較低水平。
二、2021年事故分析
1.2021年事故總體分析
總體來看,相比2020年,2021年的燒車事故總量呈現倍數增長,分析原因有以下幾點:
- 電動汽車事故總數的增加與保有量增幅有關。2021年相較於2020年車輛保有量增加了69%,即使事故率不變,事故總數也會有大幅增長。
- 存量高危車數量依舊比較大。從事故統計來看,發生事故的車型往往集中在幾種車型上,即使新的電池安全性已很大提升,但存量的高危車型會是一片雷區,這些車輛廠家大部分已倒閉,車輛長期得不到維修,帶故障執行也會加速事故發生,形成一個惡性迴圈。
- 早年電動汽車批次進入退役期。 相比2020年,2021年的事故率即使是排除疫情影響也在增加,可能是因為早年電動汽車正在步入退役報廢的高發期。
2.按時間分析
從歷年燒車事故統計可以看出:
- 年度事故總數持續增加,且增幅變大。從圖中可以看出,2021年每個月的事故都普遍高於前兩年,而非在某些月份存在虛高情況。
- 由於夏季環境氣溫高影響,6月至8月仍然是燒車事故的高發期。2021年6/7/8三個月的事故數佔全年事故總數的43%。
3.按地區分析
燒車事故總數量與增速主要集中在發達省份與南方省份,主要原因可能有兩點:一是這些省份電動汽車普及率高,車輛保有量大;二是南方城市夏季環境氣溫更高,且高溫氣候持續時間更久。
從三年事故增速來看,廣東、河南、上海、江蘇、河北等地事故出現明顯增加,增速很快,不管是什麼原因導致的事故增速,這部分地區都應加大本地電動汽車及充電安全的監管力度,加快相應安全監管規章制度的出臺。
4.按車輛狀態分析
依據目前統計的行業內燒車事故中,充電過程中起火佔事故總數的33.33%,車輛起火在充電中、行駛中、靜置時三個狀態中佔比基本一致。
但值得注意的是,根據電動汽車國家監管平臺的資料統計,事故大都發生在充電階段及充電後的靜置狀態。本文中的事故統計資料來源於媒體曝光,在實際中行駛過程的事故曝光率高,而在車輛運營商和充電運營商院內的事故因為處置及時,曝光率會降低很多。所以,充電階段事故仍然在事故總數中佔絕對比例。
三、燒車事故原因分析與預防
1.燒車事故原因分析
造成電池自燃的原因有很多,主要原因是:
- 電芯自身存在缺陷,如:設計缺陷、製造缺陷,而析鋰、微短路、漏液等因素是造成電池自燃的常見原因;
- 電芯濫用的原因,如:針刺、擠壓、碰撞、外部短路、過充電、過流、過溫、過放電、電池老化衰減等;
- 其他原因,如:外部火源、人為縱火、車內易燃物爆炸、充電線路起火等。
從國家監管平臺監控的事故統計來看,電池起火事故監控存在3個規律:
- 絕大多數事故是發生在充電結束階段及之後的靜置階段;
- 絕大多數事故是發生在動力電池高SOC狀態;
- 在車輛充電、靜置、行駛三個階段,充電是最適合進行電池指標安全監控分析的階段。
2.燒車事故預防
目前電動汽車使用的安全監控,一是靠國家監管平臺、行業監管平臺,二是靠車企平臺,這兩種監控方式目前都是依賴於車企的後續處理。由於故障車輛數目龐大,且考慮到自身市場口碑,車企往往很難及時、準確地將監控預警資訊傳送至車主,而是將車企篩選後的重要故障傳送,這將導致車輛監控預警觸達率不足。
目前,對於電動汽車動力電池的安全管理重點正在從本質安全設計生產向售後全生命週期安全監控轉變。充電運營商作為車輛客觀第三方的角色,透過大資料技術進行車輛安全監控,及時地將預警資訊推送給車輛安全的直接關係者-車主,達到事前預防的效果。
從筆者的瞭解來看,在目前所有的主流充電運營商中,只有特來電是持續在做充電安全技術的,已經持續做了6年多,特來電兩層防護技術已經相對成熟,大資料監測涵蓋“36個模型+36個維度”,當車輛每次在特來電充電網充電時,都是一個能源和資料的互動過程,相當於對車輛進行一次體檢。
值得高興的是,自特來電之後,國內主要運營商國家電網、星星充電也都開始研發應用電池的防護預警技術,行業內也出現了部分專門從事動力電池預警平臺開發的企業,透過充電資料對電池實時監控和預警的思路已經被特來電驗證走得通了,從以下幾個事件中也能發現充電安全監控技術逐步被行業接受:
- 2021年中國汽車動力電池產業創新聯盟年會邀請特來電作為充電運營商代表參加會議並發表動力電池安全監控預警主題演講;
- 2021年特來電主編了行業唯一一個動力電池充電過程安全預警標準《電動汽車充電過程動力電池安全風險監測及故障預警規範》,預計在2022年3月釋出;
- 2021年4月工信部組織的電池安全專題會上,特來電和星星充電都被邀請在會上彙報動力電池安全預警工作;
當然,要降低動力電池的起火機率還是要從電池產品設計環節發力,才能從根本上解決這個問題。目前行業內主流的方法是:
- 加強結構設計:使用高強度鋼和加強橫樑,減少電池碰撞和剮蹭造成的擠壓自燃;
- 熱阻隔:使用隔熱材料隔絕熱量,降低熱擴散風險;
- 阻燃:使用阻燃或不燃的電解液,或向電解液中新增阻燃劑;
- 使用耐熱材料:選擇熱穩定性更好的隔膜材料;
- 加強絕緣:使用絕緣片、雲母紙、絕緣帶等方式減少外部短路發生;
- 洩壓:設定排氣通道、洩壓閥,將產生的熱量和氣體快速排出;
- 降溫:透過風冷、液冷或結構設計方式加強電芯降溫,或採用全浸沒電解液方式加強熱對流;
- 自動滅火:設定艙內自動滅火裝置,發現熱異常時主動噴放滅火劑,除阻斷燃燒的鏈式反應外,同時起到降溫作用。
比亞迪刀片電池把電芯寬度無限拉長,厚度做薄,做成900mm甚至快1m的超長電芯。由電池作為電池結構,取消原本的結構件,增大電池箱空間,增大了可用容量,刀片電池更薄,散熱效果更好,針刺不起火。
廣汽彈匣電池,基於“防止電芯內短路,短路後防止熱失控,以及熱失控後防止熱蔓延”的設計思路,彈匣電池採用類似安全艙的設計,可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當偵測到電芯電壓或溫度等出現異常時,自動啟動電池速冷降溫系統為電池降溫。
長城果凍電池是基於無鈷陽極材料和電解液材料製成的凝膠電池(電解液),具有高導電、自癒合、阻燃等特點,在幾乎不降低電效能的情況下阻止了熱擴散,針刺不冒煙不起火。
目前,業內普遍認為全浸沒式電池和固態電池可以徹底解決電池熱失控自燃的問題,而我們也在期待這一天早點到來,讓廣大車主開新能源車不再擔心安全問題。