從安全性的角度看，新能源汽車可能會有哪些方面的技術難題？

01-26

本題已加入知乎圓桌 ?看車展 · 看未來，更多「車展」討論歡迎關注。

謝 @劉堯邀。

結論

1.通常駕駛：沒有安全問題，沒有技術難題。

2.小概率極端情況：存在工程師尚不能徹底解決的技術難題。

以下多圖。。

按個人的認知，大眾最擔心的是電池的安全性，因此以下主要探討「從安全性的角度看，新能源汽車的動力電池可能會有哪些方面的技術難題？」

——————————————

1.通常駕駛

電池過充會爆炸、高溫電池會爆炸之類的問題，工程師也考慮到了，並且做出了對策保證通常駕駛時的安全。

工程師會測量安全邊際，然後做出妥協犧牲性能以保證安全。

因此通常駕駛不存在安全方面的技術難題。

舉個例子，有人知道電池過充之後會引發火災。

其實工程師知道的更多，

下圖是他們給一塊電池從電量0%開始連續充電（第0分），直到電池過度充電，最終起火（第76分鐘）的試驗數據。

第76分鐘，電池被充爆時電池電量到了多少？134%。

而在車上，我們允許充到多少？65%啊！（好吧，純電動續航里程瞬間減少134%-65%=69%）

超過65%系統就開始控制電池放電了啊！

再舉個例子，高溫、高寒時電池性能會下降，高溫電池可能爆炸，

這個也不是技術難題，

別說高溫、高寒了，更刺激的冰火兩重天也不是問題。

下圖是將電池置於4h高溫（90℃）、4h高寒（-40℃）交替環境下的熱衝擊試驗。

現在的技術已經可以做到「即使冰火兩重天，電池也不會爆炸」了。

而且，上面的試驗溫度範圍是-40℃~90℃，而實際BMS會控制電池溫度在多少？

0~40℃啊！

溫度不在這個範圍內就會限制充放電功率啊！

不要怪低溫時電動車加速性能差，這是為了安全。

類似於上面的例子，我想表達的是，很多大眾擔心的貌似很危險的事情其實解決起來並不難，只需要測量它的安全邊際，然後做出妥協，犧牲一些性能就可以了。

在通常駕駛情況下，新能源汽車安全沒問題。

2.小概率極端情況

拿傳統車來說，即使知道「被後車以180km/h的速度撞擊極有可能會導致乘員死亡」，工程師也沒有很好的辦法徹底解決這個問題。

新能源車也存在一些這樣的情況，個人認為這些是「難題」。

2-1.電池被貫穿起火

如果因事故有根足夠長的鐵釘把電池的正負極連到一起了，會怎麼樣？

電池會因短路而大功率放電，大功率放電必然帶來溫度急劇上升，

而且，由於貫穿泄露出的電解液中會逸出可燃性氣體，因此存在起火、爆炸的風險。

這個事，工程師做把釘子敲進電池的試驗時就知道會有。

下圖是工程師分別以10mm/s、250mm/s的速度往電池裡敲釘子的試驗結果

我會告訴你做這個試驗真的會起火么！

於是工程師給電池套上了厚重的金屬保護殼來防止此類事故發生。

但理論上類似於釘子的金屬尖銳物體貫穿電池是可能發生的。

目前尚無徹底解決的辦法。

雖然是小概率事件。

雖然同樣狀態下傳統車也不安全。。

2-2.高速碰撞電池起火

高速碰撞，有可能導致電解液泄漏，逸散出可燃性氣體，起火爆炸。

在高速撞擊下還有可能有部分電池單元受擠壓短路。

針對這個問題，工程師做的事情有：通過優化電池的機械機構、增加碰撞吸能結構等將碰撞對電池包的影響降到最低；在電池包上裝上碰撞檢測感測器，在檢測到碰撞時，斷開電池包的繼電器保證電池不充放電等等。

通過這樣的設計，可以達到比如說「被後車以120Km/h的車速碰撞不起火」的設計目標。

但是，如果後車以超過120km/h的車速撞你呢？

所以理論上風險還是存在的，而且目前尚無徹底解決的辦法。

雖然是小概率事件。

雖然同樣狀態下傳統車也不安全。。

2-3.電池長期浸水

自然界的水通常都有一定的導電能力，電池浸在水裡，是有可能導致電池短路的。

電池短路之後就有可能起火、爆炸。

雖然工程師們會做把電池泡在水裡的試驗，比如日產Leaf泡在水裡1個小時完全沒問題。

但風險依然是存在的，

泡在水裡一個小時沒事，泡兩個小時呢？兩個月呢？

泡在水裡沒事，泡在腐蝕性的海水裡呢？

不要忘了美國新澤西港口的那16台Fisker Karma。

雖然Fisker Karma聲明「由於遭受具有腐蝕性的海水侵蝕，控制單元受損，最終導致短路起火。」

2-4.工程師尚未考慮到的

工程師尚未考慮到的技術問題肯定是存在的。

就像尚未發現的軟體bug，雖然出問題之前誰都不知道它的存在，但它就在那裡。

這一點，目前也沒有徹底解決的辦法。

但個人仍然認為這是小概率事件，

畢竟高溫、高寒、高原試驗、以及耐久試驗不是白做的。

以上

新能源汽車的安全性，大家一般都比較關注跟電池相關的，包括起火爆炸、漏電、涉水、輻射等~其實這些問題都在設計者考慮範圍之內，而且或者做出了解決或者做出了妥協。比如電池起火爆炸問題，大部分電動汽車不採用如特斯拉那種電池，原因就是安全考慮。而漏電、涉水都可以通過密封的方式解決，至於輻射我不清楚，但應該沒問題。

不過，新能源汽車有個重大的安全隱患——重量。電池的存在，讓新能源汽車普遍比傳統車重。而電池本身也是一個大塊的需要固定的重物，往往在碰撞等事故中產生令人意想不到的結果。

好在這是屬於汽車的難題~只要用心（設計、用料、結構），就能解決……不過在汽車領域，用心等於用錢，所以這也是很難解決的難題……

樓上說的這些都是新能源車行駛過程存在的問題。正在寫基建方面的論文，針對的就是有人已經觀察到了作為新能源汽車的一種，純電動車的充電過程對當地電網造成衝擊的問題。

除了tesla等少部分三相充電的電動車，絕大部分電動車都是單向充電的，相當於3.6-5KW的單向高功率因數的負載。因為充電是一個長期持續的過程，家用/公共的電動汽車充電時間是存在趨同的，所以一旦電動車數目增大，那麼對電網的輸電質量的影響就會增大（三相不對稱，諧波），這是現在電動車和電網發展不得不面對的問題。

歪樓一下：為什麼傳統汽車每年自燃的那麼多就不怎麼上新聞，新能源車撞了燒起來就全球都炒？比亞迪燒過，特斯拉燒過，可也都是撞車了以後的啊。是對新技術的天然不信任？

新能源車中電動車只是一小部分，佔大多數的仍是使用內燃機的新燃料車，如CNG、LNG、乙醇等。乙醇燃料不太了解，天然氣車工作關係有所涉及，那麼就多說說天然氣車。

安全性評估主要從兩個方面：燃料本身理化特性、容器安全性。

天然氣從爆炸極限範圍較窄，v／v為5-15，因此天然氣泄漏燃燒的機會多於爆炸。

另外天然氣密度小於空氣，泄漏後易於隨風飄散，而不是聚集，因此爆炸幾率較小。

LNG就更不容易爆炸了，泄漏導致的凍傷要多於燒傷。

關於容器，無論是CNG的鋼瓶或是纏繞瓶，都可以承受巨大衝擊（相對於油箱）槍擊也不會有問題（不抬杠哈，鋼芯穿甲彈除外哈）。我在4s店見過燒毀的北奔重卡車頭，都燒成渣了，LNG不鏽鋼瓶還是完好的。

說道燒成渣的北奔車頭，不得不說天然氣汽車的一個問題：發動機高溫自燃。。。

如圖：

我見過多部LNG重卡自燃後的殘骸，具體原因不了解。相對於保有量來說這個比例還是比較高的。除此之外沒什麼了。

綜上，天然氣汽車安全性還是不錯的。

另：不要一說新燃料就往電動、油電混合上想，咱們天然氣車才是真正的主力好吧。

主要差異在於引入了高壓系統，主要風險有3個：

1.高壓泄露

2.電池的過衝過放，物理防護

3.由於更多電子部件引入導致的功能安全問題

電動汽車自燃世界關注是件好事，只有這樣才能更加促使電動汽車安全性的提高。從設計角度解決好安全問題是個不小的挑戰。就算特斯拉做的再好，用戶在駕駛的時候不去按照交通規則來，那才是最危險的事情所以提高電動汽車的智能化、由被動安全向主動安全發展，才是解決問題的關鍵。