电动车到底安不安全

陈亮 李皙寅 王斌斌

火！火！火！新能源汽车频频自燃，部委终于出手了。

6月17日，工信部装备工业发展中心下发《关于开展新能源汽车安全隐患排查工作的通知》（下称《通知》）。根据《通知》，各新能源汽车生产企业10月底前完成本公司新能源汽车安全隐患排查工作。

《通知》下发三天前，6月14日，一辆蔚来（NYSE：NIO）的汽车在武汉发生燃烧，这是蔚来汽车两个月内发生的第三例起火事件。该事件再一次点燃了市场对于新能源汽车安全性的担忧。

担忧虽在，但消费者的信心仍未消失殆尽。“怕着火，但为了牌照我别无选择。”一名尚未提车的蔚来车主马先生告诉《财经》记者，因为不是第一批车主，所以还是相信蔚来汽车能解决安全问题。马先生并不知道，新能源车自燃的概率其实是远小于燃油车的。

如通用汽车（NYSE：GM）下一代电动车总工程师高珍妮（Jennifer Goforth）所言，“通往零排放的道路没有捷径可走。所谓捷径，只会失去消费者的信任。”

在中国，已有200万位新能源汽车消费者愿意尝试这一新的能源形式下的交通工具，但他们迟迟得不到权威部门的着火事件调查结果，频频爆出的自燃事件势必会动摇他们的采购和示范信心。

不能明确原因，就无法解决安全问题。对于全球新能源汽车第一消费大国——中国来说，这是一场信心灾难：比如大部分车辆停车时都会自觉远离电动车；比如不少外企在做日常会议前的safety sharing时建议员工远离正在充电的电动车。

中国的新能源车增长已有所减缓。2019年5月，中国新能源汽车产销分别完成11.2万辆和10.4万辆，同比分别增长16.9%和1.8%。要知道即使在整体车市不佳的2018年，新能源车还有着60%的同比增长。

中国对新能源车有着很高的期望。

2018年11月，中国汽车工程学会发布《汽车产业中长期发展规划八大重点工程实施方案》：计划到2025年，新能源汽车年销700万台，保有量达2000万台，燃料电池汽车推广5万台，混合动力车型市场占比达到20%。

这也是全球范围内的大势所趋。

罗兰贝格预测：至2020年，全球当年新售车辆中约有15%为新能源汽车；至2030年，新能源汽车销量将超过传统燃油汽车，占当年销量的57%，达5900万辆。

图1：磷酸铁锂电池安全工作区间

图2：532电池安全工作区间

图3：811电池安全工作区间

要想在这个保守估计不下于10万亿元产值规模的市场上达到上述预测销量，消除消费者的恐慌是前提。

放大镜下的起火

据不完全统计，2014年-2018年每年有两位数的新能源车起火事件。

2019年以来，中国境内已发生多起新能源汽车起火事件。5月16日，一辆蔚来汽车在上海一小区停车场内起火。4月22日，一辆正在维修的蔚来汽车在西安起火。

《财经》记者了解到，蔚来已向工信部、国家质检总局汇报，邀请他们派联合专家团队前来调查。

蔚来的表态并未打消用户的担忧。在蔚来车主线上社区内，有用户直言：没人会愿意用身家性命来测试要命的bug，考虑退订。

全球新能源汽车领军企业——特斯拉（NASDAQ：TSLA）也难逃起火的梦魇。4月21日，一辆特斯拉在上海发生起火，并引燃了周围车辆。

此外，力帆汽车、威马汽车、北汽新能源等多家车企都曾发生过起火。

与此同时，刚刚推出第一款量产电动车的老牌车企奥迪在6月中旬宣布，召回1644辆e-tron纯电SUV。奥迪声明称，车内电池组合充电接头间存在缺陷零部件，该问题严重情况下会导致火灾。

新能源车起火事件真的比燃油车多吗？

根据美国公路安全保险协会统计，美国燃油车自燃比例是万分之一点五。而特斯拉统计的美国纯电动车自燃比例为万分之零点三。

中國的燃油车起火比例与美国大致相当，每年在万分之一左右浮动。而中国电动汽车起火比例总体呈现下降趋势。2012年中国电动汽车起火比例为万分之五点七四，2016年的数据已下降到了万分之零点八八。2017年中国电动车起火比例远低于燃油车，为万分之零点三五；2018年中国电动车起火比例万分之零点三八。

从大数据来看，中国电动汽车起火比例已低于燃油车，然而“新能源车作为新兴产业，更容易被关注，纯电动车更是备受关注”。比亚迪（002594. SZ/01211.HK）方面告诉《财经》记者。

在放大镜下成长是每个新生事物必须经历的过程。作为备受关注的产业，电动汽车如何能降低社会的非理性恐慌？

存在缺陷的电池

正如中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高所指出的那样，新能源汽车起火是产品质量问题，不是技术路线问题。

电动车起火主要是电池起火，电池起火的原因主要在于电池热失控。

所谓热失控，是指动力电池在工作的时候会发热，当电池温度过高或充电电压过高时，电池内部会产生连锁的化学反应，导致电池内压和温度急剧上升，引发电池热失控并最终导致燃烧。

热失控的原因各种各样，有可能是电池包本身温度不均匀，有局部区域温度高、外短路、内短路等等原因引发着火。

动力电池科技公司远景AESC中国研发负责人林玉春在接受《财经》记者采访时表示，隔膜设计是影响电池内短路发生的重要因素之一。如果隔膜设计余量不够或者设计方向不对，会影响隔膜的机械延展性与柔韧性，导致充电过程出现萎缩，继而正负极相互接触，造成短路。同时，在生产工艺中把控不严，电芯混入金属颗粒，这些杂质在充放电过程中会导致电极表面差异反应，不断积累后会刺破隔膜，从而导致短路。

一旦有一颗电芯出现问题，如短路、断路等，将影响电池组内其他电芯，从而造成内部出现严重问题，最终导致安全问题。

特斯拉这种用串联电路的电动车尤为危险。软银中国投资的台湾固态电池生产企业辉能科技股份有限公司市场总监许容祯告诉《财经》记者，特斯拉拥有4416颗锂电池，只要一个环节做得不好，就会发生连锁反应。

被点燃的电池

除了电池生产过程中可能存在的问题，一家大型锂电厂高管表示，电动车起火时，绝大多数电池是被外部“点燃”的，充电环节就是一个很重要的因素。

图4：新能源车历年事故统计

特来电新能源有限公司是国内领先的充电桩企业，该公司告诉《财经》记者，电动车在正常行驶过程中，基本没有高频度、大倍率的放电，所以不会有问题。但是充电过程中，锂离子的活性会增强。如果电池电芯有质量问题，那么可能就会导致热失控，继而热失控蔓延，导致起火事故。

中国汽车技术研究中心首席专家王芳团队分析了2011年——2018年9月的80多起电动乘用车事故后发现，16%的事故与充电有关。在充电过程中，尤其是充电的末期，甚至是在过充情况下，电池活跃度很高，容易发生安全性事件。

过充是指电池在达到充满状态后，继续充电，这就可能导致电池内压升高、电池变形、漏液等情况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。

欧阳明高也指出，一般情况下，热失控大都发生在满电状态下。因为充电时，电池与充电系统连接在一起，热失控最易发生，再加上高压电气的短路问题等，就会引起事故。

对于上述分析，也有不少业内人士持保留意见。万帮新能源投资集团有限公司运维服务中心总经理李宏庆告诉《财经》记者，根据充电国标规程，电量充满时，也就是SOC（电池荷电状态，也叫剩余电量）状态 100%时，车端会发起充满停止的请求信息，充电桩会根据车端请求结束充电过程。

林玉春也表示，充电桩、充电协议、电路等系统对过充都设有保护措施。只有整个系统失控了，才会导致过充。而现在的电芯中一般会有防过充的设计。

随着充电技术的发展，快充越来越普遍。这也引发了另一个担忧，短时间大电流是否会对电池造成损伤？

快充是以150安-400安的高充电电流在短时间内为蓄电池充电，典型充电时间为10分钟-30分钟。目前快充技术是安全可靠的，是全球范围内公认的电动汽车的主要能源补充技术。

但快充并非完美无缺。由于充电功率较大，接口和用电安全性能要求高。高电流进入电池，如何解决散热问题也值得关注。

对此，李宏庆表示，为了更快地充电，车端需要匹配一些必要的功率控制、温度控制措施来匹配，充电设施会根据车端的需求输出车端要求的功率。

特来电方面也指出，任何充电过程，电池温度都会升高。快充是否会导致升温过快或过高也是根据电池情况和BMS系统的管理水平有所不同。

缺乏管理的电池

除电池厂和充电企业努力外，整车厂需要承担的责任并不轻。因为电池管理系统（Battery Management System，下称BMS）是电动汽车整体架构中的重要要素，而这些目前都由整车厂来负责设计。

图5：新能源车历年事故率

BMS处于动力电池系统的核心位置，是电池保护和管理的核心部件。BMS不仅要保证电池安全可靠地使用，更要控制电池组的充放电，并在整车控制器上报动力电池系统的基本参数和故障信息，可谓是电池、整车控制器和驾驶者之间的桥梁。

一家大型锂电厂中层人士对《财经》记者表示，热管理系统在BMS中较为重要。热管理系统的基本工作原理是通过冷却或者加热的方式使电池包的温度维持在一定的温度范围从而保证电芯的性能发挥及寿命。

热管理系统主要分为三类：加热系统、风冷系统和水冷系统，不同的设计方案的工作原理不同，但都存在引发电池包热失控的可能性。

首先，对于水冷系统，它是通过液体对流交换，带走热量降低电芯温度的一种热管理方式，但是水冷板通常位于电池包的底部，安置于车辆的底盘，车辆长期运行过程中对水冷板的异常撞击，底部剐蹭，或者水冷设计结构长期可靠性失效，可能使其发生冷却液泄漏，进而导致电池包绝缘失效引起整车热失控。

第二， 风冷系统，它是以空气为介质，利用热对流降低电芯温度的一种热管理方式，但风冷设计会提高电池系统的密封设计难度，车辆长期运行过程密封结构失效，使其存在阴雨天行驶进水从而绝缘失效导致热失控的风险。

最后，对于主要应用在寒冷地区的电动汽车会使用加热系统，其原理是利用加热膜来对电池包加热，使其维持在合理的工作温度范围内，保证电芯性能发挥。加热膜的发热功率设计或者装配方案设计不合理，又或者其长期可靠性失效，也可能会导致电池包绝缘失效，进而引发热失控事件。

上述锂电厂中层人士表示，热管理这些问题目前已经有技术解决方案，并且能否有效解决这些问题是体现各厂家技术先进性的一个指标。

高能量密度下的风险

为了解决电动车续航里程问题，提高动力电池能量比是发展的必由之路。要想提高能量比，就要调整锂电池相关材料配比。

目前乘用车的动力电池大部分采用三元体系，即正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的锂电池。我国三元动力电池采用的是镍钴锰酸锂。

根据镍钴锰三元素的不同配比，又分为111型、532型、622型和811型。随着镍的比例不断提高，动力电池的能量比也会增加，这也就意味着汽车的续航里程将相应增加。

对于锂电池来说，安全、寿命、成本、能量密度这四者处于一种动态平衡的状态。如果能量密度提高，那么其他三者必然会出现一些问题。

深圳市比克电池有限公司企管中心副总裁李凤梅在接受《财经》记者采访时表示，镍比例越高，整个正极材料的热稳定性就越差。遇到高温、外力冲击等情况，高镍电池会存在安全隐患。高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一大问题。

同时，811型电池一旦出现热失控问题，后果也较为严重。以往磷酸铁锂电池热失控，仅会出现冒烟情况；532型三元锂电池热失控会出现燃烧情况。一旦811型三元电池热失控，很可能会出现爆燃。

追求高能量密度是发展的必然，但欧阳明高提醒《财经》记者，电动汽车高比能量动力电池的发展，安全永远是第一位的。

企业需要做什么

虽然动力电池存在各式风险，但是世界上没有绝对安全的事，对于新能源汽车产业链上的生产企业来说如何消灭合理风险，创造最大化的相对安全才是重中之重。

首先对于锂电厂来说，要提高生产工艺。动力电池发生内短路情况，有一部分原因来自于隔膜过薄，或者生产时杂质过多。

这就要求锂电池生产企业必须具有更高的工艺，做出具有高韧性的隔膜，以及尤其在材料的选择方面，需要更高的纯净度。

通用汽车是少数选择与电池供应商合作开发电池的汽车制造商之一。高珍妮对《财经》记者表示，在电芯内部设计时，也需要有效防止电芯内部短路的设计。此外，通用汽车还在电芯之间运用了特殊材料，用于隔离过热的问题电芯。

表1：新能源车与燃油车事故率对比

同时，电池包内设计有散热通道也至关重要。它们的位置和走向经过精心设计，能最大限度地引导问题电芯释放出的热量，避免热失控。

为此，在《电动汽车用动力蓄电池安全要求》报批稿中就提出，电池单体应在各个试验中满足不起火、不爆炸。

同时，锂电厂如果能研发出可以大规模商用的固态电池，将大大提高动力电池安全性。

固态电池是以固态电解质取代传统的低燃点聚合物液态电解液。虽然全固态电池不能避免过热现象，但相对于传统液态锂电池，因没有易燃的溶剂，即使出现过热有可能也不会引起安全问题。

除锂电厂努力外，车企也需要在BMS上多下功夫。随着能量密度的提高，BMS工作的边界条件也越来越苛刻。

未来应对严苛的工作环境，通用汽车系统安全高级经理Ian Hanna告诉《财经》记者，通用汽车自主研发了电池管理系统，可以精确了解每一个电芯的健康状况，并且为每一个电池模块配备了自己的控制系统、传感器和温度监测设备，来实现独立的风险管理。

不仅老牌车企这么做，新造车势力也具有上述意识。威马汽车创始人、董事长兼CEO沈晖在接受《财经》记者采访时表示，威马自主研发电池热管理系统，在每个电芯模组的内部有两个温度传感器，它们可以实时监控电芯温度，通过独立的液冷回路随时调整温度。

同时，整车厂在设计系统时都留有余量。例如蔚来汽车的电量采取两头掐的模式，即前5%和5%电量被锁死，汽车的实际充电区间为5%-95%。

最后，在使用过程中，充电企业需要承担的责任并不小。在早期，当电动汽车电量充满时，一般情况下，充电桩会主动切断，但当电池电量又下去后，会继续重复充电。反复充电将给动力电池造成损害。

为此，特来电推出了CMS（柔性智能充电管理系统）主动防护体系。所谓 CMS主动防护，就是在BMS控制整车充电行为的同时，CMS会进行二次检测、分析、计算，根据模型计算的结果，如果触发了防护阈值，存在异常充电行为，会及时终止充电订单，保护充电安全。

为了确保充电场站的安全，星星充电做了一些锁电尝试。例如在一些面向物流电动车的充电场站试点在车辆SOC状态达到 95%時即停止充电。

此外，星星充电还构建了星主动安全防护体系，包括充电设施自身安全防护、充电过程主动安全防护、自动安全报警防护等。

通过充电过程模型大数据算法，可以实现对异常数据的主动防护，同时通过和消防单位的平台对接，星星充电可以实现对有安全风险的场站一键自动报警功能，从而提高安全响应速度。

系统预警机制需建立

对于电动车安全来说，这不是一两家企业，或者一两个环节企业所需做的事。这是上至监管层、下至全产业链各个企业必须牢牢紧绷的弦。

多起安全事件引起了工信部的注意。工信部副部长辛国斌在近期的会议上指出，安全是事关新能源汽车产业持续健康发展的第一要务。

最要紧的就是产品要过关。在以往的事故中，电动车产品或多或少存在问题。如电池产品测试验证不足、车辆使用过程中可靠性恶化、充电安全管理技术水平低下等。

李宏庆建议，在人身安全方面，漏电保护和绝缘检测等功能和标准要求，国标和欧标美标还有差距，建议适当提升标准，包括设备生产制造和检验检测标准等。

与此同时，《电动汽车安全要求》、《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》、《电动客车安全要求》三项强制性国家标准在今年初进入征求意见阶段。

其中最为引人注意的是，相关强制性国家标准中首次提出逃生时间概念。根据规定，电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟，应提供一个热事件报警信号（服务于整车热事件报警，提醒乘员疏散）。

一旦有了报警信号，车内人员就有了足够的逃生时间，从而可以将人身安全风险降到最低。

发生危险报警只是最无奈的一种选择，如何将危险扼杀于襁褓之中才是上上之策。在复杂的工况下日积月累地使用，电动车电池难免会出现问题，如何主动监测电动车安全急需提上议事日程。

目前电动汽车与燃油车所用的检测体系相同，在全球范围内缺乏针对电动汽车的全生命周期检测。这就使得电动汽车在长时间使用后，如出现一些微小的问题不能被及时发现。千里之堤毁于蚁穴，日积月累之后，总有一天会爆发出安全问题。

有多家锂电厂中层呼吁，应建立新能源汽车标准化检测制度，要求新能源汽车进行专业的标准化检测。

不同于燃油车，新能源汽车年检应针对高压电气、动力电池等特点建立相适应的安全检查制度。新能源车年检制度的建立可保证新能源汽车的使用安全，一定程度上避免安全事故的发生。

当前市场已有很多车辆超过设计寿命要求继续在使用，使用到后期会存在安全风险，因此建议针对运行时间或行驶里程超过产品设计要求的车辆制定强制报废标准。

此外，因整车厂对电池的特性理解不深，也并未对后台监控数据进行有效的分析，导致很多故障原本可以通过对历史数据分析以实现提前预警，因此建议整车厂将数据共享给有能力的电池企业来实现预警，以降低市场风险。

在以上措施之外，日产汽车认为无论车辆采用何种驱动系统，任何在道路上行驶的车辆都需要进行恰当的保养与维护，这非常重要。

按时维修保养、定期报废或更换电池等方式，会彻底消除车辆老化带来的安全隐患。

林玉春表示，应该开发一些标准的主动检测手段。例如对电芯进行主动式的脉冲电流或者电压测试，通过编制一些算法来检测SOS（State of Safety， 蓄电池安全状态）、SOC（State of Charge，蓄电池容量）和SOH（State of Health，健康度、性能状态）。

然而检测制度建立并非易事，这不仅涉及到锂电厂、整车厂、充电企业等多个环节，还需要多部门协调，如国家质量监督检验检疫总局、公安部、工信部等多部委。参与者过多，导致事中管理尤为困难。

也有新能源汽车企业高管向《财经》记者表示，不要过度监管，不是多加一道国家检测，就万事大吉了。还是要通过市场手段来解决问题。

一家大型锂电厂高管表示，目前最为可行的办法就是与保险公司合作，共同建立相关标准。

平安产险副总经理朱友刚告诉《财经》记者，目前《机动车综合商业保险条款（2014版）》已经基本能覆盖电动车的现有风险，只是个别条款可能不适用。

“隨着下一步电动车保有量的不断增加和风险的逐步暴露，肯定需要为其开发专门的保险产品。平安产险会在车电分离保险、电池自燃保险、电池容量保障保险等多方面进行产品创新。”朱友刚说。

如果能对电动车进行专门的检测，并将数据提供给保险公司，对于保险公司在辅助判定车辆故障、控制道德风险、提升理赔时效等方面，都有着巨大的帮助。

除了检测外，大数据共享也是另一个好方法。在车辆使用过程中，整车企业掌握了大量的电池安全数据，然而这些数据并没有共享给上游企业。

目前电池厂、整车企业、充电企业都是各自为战，相互掌握着关键数据。特来电表示，国家部委和权威协会的支持协助会促进三方更快的打通。目前特来电已经与多家电池企业和整车厂签署了战略合作协议，打通了相关的充电安全数据。

但是，这仅仅是少数企业的行为。上述新能源企业高管表示，车企会与电池企业进行团队数据探讨，但没有形成一个平台来定期交换数据。因为这些数据涉及商业机密和隐私。

可见，打通车辆、充电设施、电池之间的数据渠道尤为关键。但是如无国家部委或权威协会的介入，三方之间的篱藩将永远无法完全打破。

市场的问题当然需要市场来解决。但面对系统性问题来说，如何打破各方利益壁垒，形成全行业的标准化机制，这就需要政府与市场主体共同协调。