电动汽车充电自燃，究竟该向谁问责？

电动汽车事故，最恐怖、最常见的莫过于自燃。永远不缺新闻的特斯拉，早几年最容易被说三道四的就是自燃事故。哪怕最近一段时间，自燃的新闻素材失宠，取而代之的则是Autopilot的自动驾驶事故，但对于众多关注电动汽车发展、或有计划购买电动汽车的人来说，“自燃”是一个始终绕不过去的话题。

所以在今天的文章里，我们想要和大家探讨的是：

电动汽车充电自燃，究竟该向谁问责？

本期内容由北京紫晶立方科技有限公司联合创始人 张抗抗 提供



最近一起野马新能源充电自燃事故，又吸引不少人的关注。但略显奇怪的是，为什么一款月销量仅10余辆、年销量可以忽略不记的车型自燃，会被带起节奏呢？

原来，野马所使用谷神电池，也是风头正劲的威马EX5的供应商，于是交了订金的客户们起了担忧，威马EX5该不会也自燃吧？



恰好，我的研究课题之一就是电池系统安全。那就趁此机会，作一个电池安全方面的科普，解答一个问题： 当电动汽车充电自燃起火时，我们应该向谁问责？

电池失控的3个诱因

热失控，俗称就是失火了、爆炸了。失火，肯定是有原因的，主要有以下3种：




动力电池热失控的3大类诱因[1]

机械：碰撞挤压、针刺。电池的正极、负极、电解液是有序组合的，碰撞挤压、针刺等状况是打破有序组合，发生内短路释放大量的热，从而引发热失控。

电：长期内短路、外短路、过充。长期内短路可理解为电池老化的一种形式；外短路可能由错接、进水等引起；过充很好理解，就是充电充多了。

热：接头松动内阻大、车辆起火加热电池，引发电池热失控、二次爆炸。

电池失控的5个层面

一般来说，电池着火了，逃不过机械、电、热这三种诱因。但电池从正负极材料到装在行驶的汽车上，经过了电池厂、Pack厂(有时候电池厂或主机厂兼做Pack)、主机厂等好几手，如果发生了自燃事故，那到底是谁的水平不行、谁粗心大意了，我们该问责谁呢？

这要从电池热失控的5个层面来分析：



从正负极材料组成动力电池系统的5个环节

材料层面：正极材料、电解液、负极材料构成了电池单体，材料本身就决定了这种电池有多大的危险。

打个比方，如果是NCM三元锂电池，不管是宁德时代造的、还是不知名三流小厂造的，只要持续过充，都会自燃；而如果是铅酸电池，那么即便质量差一些，过充也不容易自燃。

如下图的各种材料中，越靠近左上的越危险。与大家的普遍意识不同，特斯拉的NCA镍钴铝三元材料比国内常见的NCM镍钴锰三元材料还更危险一些，而磷酸铁锂材料相对安全。



单体层面：单体设计、生产质量。三星Note就是因为单体设计过于激进，受挤压后导致内短路而起火爆炸。而特斯拉所用的18650电池，一般都会设计有CID（电流中断装置）、PTC（可恢复保险丝）等安全装置，这在一定程度上降低了使用NCA材料的风险——材料层面的先天缺陷，可以在单体层面来弥补。

Pack层面：Pack就是所谓的“储能装置总成”，俗称电池包。电池包要做好机械设计、防水设计、高压安全设计、防火阻隔等，以保护电池远离碰撞、挤压、针刺等机械滥用，远离进水短路、错接等电滥用，远离接头松动等热滥用。

可以看出，Pack层面的工作是较多的，那是不是也最容易出问题呢？其实不一定，主要是行业重视比较早、法规比较完善，GB/T 31485” 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法”、GB/T 31467” 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统”、GB/T31498” 电动汽车碰撞后安全要求”等国家标准于2015年就颁布了。



如图所示，国标的相关要求，不弱于国际上的相关测试标准。这些温度冲击、加热、挤压、针刺、海水浸泡等酷刑，国内的电池企业基本都是要做的，不存在说CATL是牛逼企业去做，而其他电池企业就不做的问题。

换个角度说，正是由于标准立得早、立得严，所以那些真正不靠谱的电池企业早就被大浪淘沙了。留下来的，与CATL比可能还是有差距，但大部分也是好好做事的企业了。

除以上功能之外，电池包还要把温度、电压、电流传感器等电子器件集成在内部，并把信号传输给外部的电池管理系统(BMS)。若这些信号是错误的，并且BMS的诊断功能做得不好，那也可能会做出错误的决策。

(E/E)系统设计层面：Pack层面已经做得很多了，系统设计层面主要做的就是充电安全。“国标GB/T 2793”电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议” 就是规定充电时，车辆应该怎么做，充电桩应该怎么做，设计了安全机制来防止过充情况发生。

功能安全层面：虽然有了充电的相关标准，但深圳的五洲龙充电事故还是发生了，特斯拉作为行业标杆，最近一两年还是有充电起火事故。这是怎么回事？

简单来说，就是做了充电安全设计，但是做得不到位，这就是功能安全(Function Safety)问题了，ISO26262与GB/T 34590就是相应的国际/国家标准。

功能安全也正是我的研究领域，以科普的形式比较难讲明白，在此不展开讲了，简单来说：功能安全是解决充电自燃问题的最重要层面。

另外，功能安全的国标是去年底才出台的，比Pack相关标准晚了3年，国内的行业现状相对也比较滞后。

主机厂：比较重视，但怎么来做是符合标准的，目前争议还很大；

Pack厂：比较强的Pack企业也逐渐开始重视，也具备做好的潜力，一般是以主机厂的需求作为指挥棒，做得肯定没有主机厂认真；

电池厂：CATL怎么样不清楚，但除CATL之外其他电池厂的功能安全基本都还没做到让人能接受的程度——这也很好理解，功能安全主要是BMS的任务，电池厂以前并不做BMS。

于是我们就可以厘清几种常见的电池起火问题的原因归宿：

1. 泡水后起火：Pack问题。

2. 碰撞后起火：Pack问题(但只要符合国家标准，就不必承担责任，因为再好的Pack也经不起各种碰撞啊)。

3. 充电起火：BMS的功能安全问题。

4. 莫名(没碰撞、没泡水、没充电)起火：单体问题或Pack问题。

5. 手机电池起火：单体问题(因为大部分手机只用1节单体)

做个小结，其实很清晰明了：

充电起火： BMS的功能安全问题，由做系统集成/BMS的企业负主要责任。

非可充电起火：Pack的问题，由做Pack的企业负责。

大家能会有一个疑问，为什么起火的大部分原因都是归因于Pack，而只有充电自燃起火这么特殊，偏偏归因于BMS呢？

原因在于：相对于浸水、跌落、挤压等，“充电”是一个“电子/电气功能”，而充电自燃是特殊之外在于“它是由电子/电气系统(功能)的故障引起的”，所以它主要是BMS的“功能安全”问题，而不是Pack成组问题。

回头看看野马新能源起火问题

若特斯拉充电起火了，谁负责？显然易见是特斯拉来负责，它想甩锅都没得甩，这是因为他们的电池系统的开发分工如下：LG/松下负责电池单体，特斯拉负责Pack与BMS。未来，特斯拉可能连电池单体也要自己来做了。



特斯拉电池系统的分工模式

而野马新能源呢？ 我们能够确定的是：单体、Pack都是由谷神电池来做；而BMS由谁来做则不能确定 —— 而BMS的功能安全做得好与坏，正是充电自燃事故的根源。

在于野马新能源的BMS，我们可以肯定的是，无论是它自己做的，还是找供应商来做的，其功能安全都不会做得很好，这是因为这个车型的销量实在是太小了，

2018年第1季度总共才卖141辆(此野马为川汽野马，非福特野马：2018年3月市场销量分析—野马汽车篇)，可能还不如蔚来汽车的试验车多……

在这么小的批量下，是不可能投入多少资源去做BMS，更不用于BMS的功能安全了，所以野马新能源出现充电自燃事故，可以说是意料之中。



野马新能源事故车的电池系统分工模式

回到这次漩涡中被波及的威马EX5，在工信部第308批公告上，威马公布了两种版本。

一种是使用宁德时代电池，Pack自己做，公告未指明BMS由谁来做，但既然Pack都自己做了，BMS肯定是自己做，那么分工结构则是与特斯拉是相同的

另外一种是使用谷神单体、由谷神来做Pack，公告未明确指出BMS是谷神做还是自己做，但我推测十有八九是使用第一种版本相同的BMS。否则，如果使用谷神或第三方的BMS，其适配成本也很高；既然自己在第一种版本中都做了BMS，为啥不用呢？



威马EX5(谷神版本)的电池系统分工模式；宁德版本与特斯拉相同。

回顾一下威马EX5“躺枪”的原因，是消费者认为：

野马新能源充电自燃 → 谷神电池有问题 → 威马EX5可能使用谷神电池 → 威马EX5也会充电自燃

而实际情况是：

1. 野马新能源充电自燃 → 野马BMS的功能安全不合格 → 没有然后。

2. 野马的BMS是谁做的？如果是谷神做的，那么威马躺枪。如果不是谷神做的，那么谷神躺枪、威马躺枪。

威马EX5风波中的种种现象

在一名工程师看来，主线逻辑已在上文详述，非常清晰、非常简单，结论就是野马新能源充电自燃与威马EX5基本没有关系。

而汽车之家的威马EX5版上，争论的话题就相当离谱了，严重偏离了正常分析问题的主线逻辑，甚至有一些非常奇葩的言论，有兴趣的可以自己去看看。

甚至有网友发言，威马EX5必须用宁德时代，其它电池的话他绝对不买。这种把购买决策押宝在某个汽车零部件品牌的情况，在整个汽车史上都是很少见的……为什么会出现这种情况？我倾向于这是由于多种偶然因素共同构成的一次公关事件：

宁德的声望：宁德时代是电池业的华为，是技术与市场能力兼具并赶上电动汽车大潮的时代弄潮儿。在中兴被罚、宁德上市、《大国重器》播出的当口，一下子把这个几年前还不知名了企业塑造成了民族英雄企业。

造车新势力的话题：从来就是在风口浪尖被人争议不断，而2018年是它们交答案的第一年。

消费群体特征：愿意尝鲜“造车新势力”第一辆量产车的消费者，消费理念比较超前，对产品与技术更为关注，甚至有深入的研究，也更执着。

说到公关问题，我们可以回顾一个优秀的案例：特斯拉与18650电池。

最初，18650电池最初只在旧式笔记本上使用，当被特斯拉用在汽车上的时候，人们是存在质疑的情绪的 —— 就像现在质疑谷神一样。特斯拉的技术总监J B Straubel是这样说的：

“相信我，在不久的将来我们会看到18650电池最有说服力的。我真的不知道为什么18650电池为什么会引起那么多争议，没有人会在乎你油箱的形状和大小，但在电动车上用什么形状和大小放入电化学能量却引起了这么多争议”。

大概意思很简单：作为整车厂，我向你保证整车的质量、安全、性能、价格，你干嘛这么在意我用的啥牌子的呢？

我有信心把较差的电池也集成成优秀的性能，这正是我的技术水平的体现啊！当年，正是因为只有特斯拉敢于用松下的电池，所以才能得到了巨大的成本优势：Tesla Battery In The Model S Costs "Less Than A Quarter" Of The Car In Most Cases.

后来，特斯拉终于承认当年使用18650电池实际上是一个艰难的妥协，主要是因为当年找不到合适的大电池，现如今有实力了，准备自己来造更大的电池。于是马斯克说：

“这真的是从物理和经济两方面因素做出的计算结果决定的。这是我们分析一切事物的方法。假设这个世界上本来没有单体电池，那我们要怎么去设计它？这个设计应当满足我们对最终产品特性的要求。18650（对Tesla来说）不是最优设计。”

同样是使用当年不被认同的电池，特斯拉就是这么自信，而威马Ex5陷入了漩涡。此外，工信部第309批公告中，又公布了两款使用宁德电池的威马Ex5。

与第308批的125kW电机相比，显示第309批的160kW电机与发布会上公布的to C版本更为相符，这就令之前的谣言不攻自破了。



工信部第309批公告中的威马EX5

况且，威马汽车战略规划副总裁陆斌还正式澄清了：to C版本的威马EX5不会使用谷神电池。

作个总结

主线逻辑：充电起火主要原因是BMS，非充电起火主要原因是Pack。野马新能源充电自燃起火，并不能说明谷神电池有充电安全隐患。

这更不能说明威马Ex5有充电安全隐患，也不能说明没有充电安全隐患，这压根就是关系不大的两件事情。

电池只认CATL？——宁德时代以技术驱动产品，从而获得了市场的支配地位，是民族英雄企业，这固然没错，我也很崇拜。而整车厂的本职工作是什么？

并不是买最好的电池、最好的电机拼成一辆最好的汽车，而是利用自己的技术集成优势，选择合理的供应商，提供某个定位上质量、价格、性能、安全均衡的产品。

如果不理解，看看上文中特斯拉的技术总监是怎么说的吧。

二线电池厂到底咋样？—— 我认为二线电池厂在单体与Pack上的水平，肯定是不如宁德时代。

但是Pack相关的国标GB/T 31485、GB/T 31467、GB/T31498制定得比较完善、比较早，国内的是电池厂也已经历了一轮大浪淘沙，滤掉了特别不靠谱的，剩下的相对靠谱。

具体到谷神电池，知名度确实不高，如果不是这次事件，我还不知道它是浙江省十大重点科技企业。

当然，如果我是消费者，国标完善、重点科技企业也并不能说服我，如果我选择威马，能说服我的只是能我相信威马的整车集成水平、供应商管理能力。

以沈晖数十年的供应商管理经验，我相信他不可能选择那种不用心做事、混补贴的电池厂的。

退订or不退订？如果我是缴了订金的威马EX5客户，我的理性决策就是继续起哄：“如果不是宁德电池，我就退订”。

最好是让威马骑虎难下，把原来不是宁德的电池，也换成宁德的，那就占了大便宜了！

但如果是真的喜欢威马的车、喜欢威马的理念，这样做真的不好。起哄归起哄，行动还是谨慎一些。

据说威马EX5今年最多交10000辆，这个价位卖一万辆真的不是难事，退订了再想订，就不知道什么时候能拿到货了。

其它补充1：从野马新能源的自燃图片来看，周围并没有充电桩，所以这也有可能是飞线充电的不规范操作引发的起火。这样的话，就更与电池质量没关系了。

其他补充2：电池安全的话题太大，从科普的角度讲清晰很难，行文上将很多技术细节给简化了，否则10倍的篇幅也讲不完。而这在相关从业者的眼里可能就是逻辑有问题，甚至有错误。

若您有兴趣关于某个点深入讨论，可以在评论中指出来，我会就这个点展开阐述，共同进步，共性问题我会更新在正文中；若真的是我弄错了，我愿意向您学习。

参考文献[1]: 冯旭宁. 车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控[D]. 清华大学, 2016.