身为一个80后,还是很关心林志颖的车祸事件——他所驾驶的车辆由于行驶途中向右偏移,导致车头撞向路边桥墩,在车上还有小儿子Jenson。目前父子俩均没有生命危险,但林志颖受伤的情况就相对比较严重一些,右肩膀等多处骨折,颜面也因撞击造成脸骨骨折,额头部位也有破相,需要一定的时间恢复。由于撞击的部位在头部,所以接下来的72小时仍是关键期。

 

这件事点燃的不只是一辆特斯拉,更是点燃了大众对电动汽车的安全性的再度怀疑,所以我想花一些时间来聊聊这个案例,以及电动汽车的安全性。

 

▲图1. 80后心目中全能冠军,传奇的赛车手

 

Part 1、林志颖遇到的安全事故

 

首先据警方透露,已排除了酒驾,具体事故原因还在调查中,结论以调查结果为准。但我们可以先猜测一下这里的可能性:

 

◎  林志颖本人在驾驶车辆,误操作致使车辆撞上柱子

◎ 此时的车启用了辅助驾驶Autopilot,但系统在分岔路上失灵,导致事故发生

 

目前都是猜测,得等车主伤势恢复后自己来说明,或者特斯拉公布当时的上传数据,我们不做判断。

 

▲图2. 现场的环境

 

根据目击者描述,林志颖受伤后由于伤势严重,全靠救助者先后把孩子和大人救出,之后不久,汽车就燃起了大火,情况一度非常危险。

 

为什么车会起火呢?

 

▲图3. 特斯拉碰撞起火的情况

 

Part 2、新能源汽车起火

 

电池起火的原因可以分为内部和外部:

 

● 外部

在遭受外部撞击时,电池结构受到破坏,电芯内部热失控会导致起火。

 

● 内部

但事实上有些车没有遭受撞击,也会电池热失控,这时的原因来自电池内部。比如电池制造过程中引入的电芯内缺陷(比如细微金属碎屑)导致内部短路;或者电池长期使用后老化,电芯内部产生了枝晶锂,触发了电池内短路。这些内短路在高电量状态下有一定的概率引发起火。

 

尤其在充电过程和充满电的状态下,电池内部比较活跃,这些时候都是起火的窗口期。

 

这次事故中,特斯拉Model X的前部受到撞击变形。其实特斯拉在设计中有考虑过汽车正面碰撞的保护——前部机舱有三条传力路径来保证碰撞力的有效传递及电池安全,分别是吸能盒+纵梁(主要传力通道)、下横梁+副车架 和Shotgun。

 

▲图4. 特斯拉的车辆设计碰撞力学设计

 

不过,此次特斯拉起火,目前看起来还是碰撞冲击太大,导致上面的保护措施都失效,电池受损,最终导致发生燃烧。

 

这是典型的外部原因导致的。

 

目前全球范围内,都在努力做电池安全的设计:致力于让单个电池热失控以后,阻断电芯之间失控的链式反应,让整包不会起火。技术改进主要在电芯层级和系统层级两个方向。

 

目前技术的手段有:

 

● 化学体系的差异

从设计难度上、或电池系统的活跃程度来看,三元811>三元5系>磷酸铁锂;电池的稳定性正好就是反过来的,磷酸铁锂电池是相对更安全的。

 

目前主要的难度还是在高镍电芯方面存在挑战。

 

● 电芯之间的热隔绝材料

目前的电池包,会在电芯间会加入隔热材料(比如气凝胶),隔绝电芯之间的热失控。

 

● 一定电池区隔之间可使用隔热材料

每隔一定的电芯数量间都采用高温绝热复合材料,然后配合防护罩设计定向排爆出口,将高温气体流排出。

 

● 泄压和排气

通过设计多种类换流通道设计,控制热源按预定轨迹流动,减少对相邻电池区块进行热冲击;并且控制电芯热失控排出的气体流,在不同结构通道内的均匀分布,设计纵向通道(底部换流通道)等,避免对相邻的电芯产生急剧性的热冲击,引发第二次热失控。

 

● 绝缘设计

对电池包内的高压部件进行绝缘防护;对电池包内的高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计。

 

▲图5. 在高镍领域热失控不扩散也成为行业标准

 

Part 3、如何看待新能源汽车起火的事故

 

这次事故中,还好有路人帮忙。如果自己在新能源车里,突然遇到起火、且无法开门的情况下,如何自我保护?新能源车起火,是否意味着车内所有操作都会失灵?

 

目前国家最新的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中明确要求,当电池发生热失控以后,电池不能起火爆炸,要留出5分钟给乘客逃离。

 

如果在电池单体失效的情况下,系统不发生热扩散,就能极大降低热失控后的烟气危害;建筑物内,如果只是局部出现个别电芯单体热失控产气量,就比较容易把排烟的范围控制住。这样的话,公众对于下个阶段大规模的保有新能源汽车就比较有信心,对新能源汽车的安全性认知就更充分,可以最大程度保护生命财产安全。

 

▲图6. 动力电池在封闭空间里面的热失控带来的问题

 

我认为这个数据还需要延长到30分钟以上,电动汽车出现这种报警,第一时间需要通知应急消防部门,如果车主可以操作把车停到紧急车道,然后开门让乘客下车。千万不要慌张,出现热失控报警,需要第一时间处理并停车。

 

▲图7. 中国领先于全球率先在电池热失控扩展实验中积累了很多

 

小结:

 

新能源汽车的电池,除了在碰撞之后容易发生起火之外,诱发起火的原因还包括:电池受到其他损害,比如:长期使用后的老化、电池泡水等;另外高温环境对电池也不够友好。

 

电车相比技术发展得十分成熟的燃油车,的确还有很多可以改进的地方;这几年的技术也确实进步不少。