此次林志颖车祸事件,所幸是发生在闹市区。即便如此,施救的过程若慢一步,后果也不堪设想。
" 电动车更容易在碰撞后起火 "
"(林志颖)这件事起火的原因,目前不能下定论 ",清华大学车辆与运载学院教授、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健告诉南风窗,从现场视频来看,此次最先起火的是汽车车头,一般来讲,电池是在汽车底部的。
不过宋健表示,碰撞后容易起火,这确实是电动车的特征。
电动车起火的原因很多,需要一一摸查。北京中机车辆司法鉴定中心的论文《电动汽车碰撞起火原因鉴定方法研究》中表明,不同于传统燃油车,电动车起火原因可能是电路故障、燃油泄露,动力电池组挤压变形引发内外短路,也可能是多种因素共同导致起火。
上述论文总结称,电动汽车起火有 " 易触发、潜伏性强、多诱因等特点 "。
动力电池热触发机理
宋健教授用一个模型比喻,简要地阐明了电动车起火原理——
他介绍,电池的基本结构,就是正极、负极,中间有一个膜。电池供电的原理是,首先,这张膜很薄,大概 9 微米左右,膜上面是纳米级的孔。接着,电池内填充电解液,就将正极、负极接连起来,能够导电。
不过,电池的结构是容易受到损坏的。宋健介绍," 按照我们实验室做的实验,10 个 G 的震动加速度,就可以导致膜的破裂。膜一破,正极、负极就挨上了,整个电路就短路了 "。
电路短路,导致温度升高。温度到了一定值,导致电池的架构崩塌,释放出氧气。
" 正极、负极,还有电解液材料,都是可燃物质。那么你想想,温度高,有氧气,还有可燃物,它自然就起火了 "。宋健解释。
目前市场上,新能源汽车普遍采用的是三元锂电池或者磷酸铁锂电池。从安全性上看,磷酸铁锂电池相对更好。
汽车电池使用占比图,使用磷酸铁锂电池的车型数量已超越三元锂
放在宋健解释的原理中,可以理解为——电池起火的关键是电池架构崩塌、释放氧气。" 三元锂电池的话,大概在 130-140 摄氏度就会释放氧气,磷酸铁锂电池要到 180 摄氏度以上。差了三四十度,安全性就要好一点 ",宋健解释。
不过,电池的材料和工艺升级,也只是一方面。更关键的,是对整车设计时考虑减震,尤其是在碰撞中,将电池所在处的吸震能力降下来。
而减震设计,是新能源汽车普遍的不足所在。
宋健表示,以传统燃油车为例,燃油车的发动机有强烈的震动,这就使得车企必须做减震处理。经过上百年的发展,燃油车的减震技术和行业标准已然落定。
而新能源汽车在原理上,不存在发动机。在设计上,减震结构的重要性就要边缘一些。
宋健对南风窗强调," 在实验室里,10 个 G 的震动加速度就能使膜破裂。如果不对汽车做专门设计,那么在现实碰撞中,这个极限是很容易达到的 "。
底线思维
宋健着重谈到的,是电动车电池 " 内部短路 " 导致的起火。现实场景中,起火的因素更多,也更复杂。
前述论文提到,可能引起火灾的还有 " 外部短路 "。也就是说,激烈碰撞导致电池箱变形或破裂,进而使得电池组线柱错位。
那么,外部短路产生的强电流同样可以引起电池急剧升温,从而电解液蒸发鼓胀、可燃气体冲破电池壳,最终遇明火或者电弧燃烧。
此外,还有一种情形应该重点关注,即动力电池组起火。
一款 " 解剖 " 的新能源汽车
这也是因为电动车与传统燃油车不同。在传统燃油车上,汽车通过刚性轴传输能量,电动车则是通过软性高压线缆传输能量。
这就导致,电动车的刚度要弱于传统燃油车。
也就是说,在发生激烈碰撞时,电动车会出现更严重的塑形变形,从而影响到电池组的安全。
更多的情形,不一而足。针对脆弱的电池安全问题,新能源厂商也势必采取防护。目前主流的做法,是对电池加以 " 三层防护 ",也就是电池包冷却技术,对电池与汽车作物理、化学和软件上的分别隔断。