自燃陰霾下,特斯拉的「新挑戰」_風聞
42号车库-42号车库官方账号-最懂智能电动汽车的汽车新媒体。2019-06-20 11:20
2019 年 4 月 21 日晚 23:38,一輛特斯拉 Model S 在上海徐彙區地下停車場發生自燃。58 天過去,我們仍未等到特斯拉對於事故的調查説明。
但在意外發生三天後,4 月 24 日,特斯拉官方微博宣佈「相關事件正在權威部門的主導下進行調查,並未形成任何初步判定或結論。我們將積極配合調查工作,及時公佈調查結果。」
這一説法與蔚來用户發展副總裁朱江就蔚來 516 上海嘉定區 ES8 冒煙事件的説明「事故由國家主管部門主導,各方參與的調查已得出初步結論,待主管部門最終確認後,我們會第一時間和大家溝通並公佈後續措施」一致。
從兩則聲明來看,無論是什麼品牌,只要符合新能源汽車 + 自燃,主管部門都會立即介入並主導調查,相應的調查説明需要經由主管部門確認,公佈時間也會相對延後。
不過,特斯拉疑似已經初步確定了 2018 年以來的一系列自燃成因並開始部署後續措施,而這一切,都是在用户不知情的前提下推進的。
特斯拉自燃成因
4 月 21 日、5 月 3 日和 5 月 13 日,特斯拉在不到一個月內在全球多地出現了三起 Model S 自燃事件。我們決定梳理一下特斯拉自交付至今有記載的自燃記錄。
根據維基百科的數據,截至目前,特斯拉 Model S/X 一共發生了 16 起起火事件。以起火原因看,我把它劃分非外力自燃、設計不夠完善、撞擊及其他。
2013 年 10 月 1 日,Model S 首次自燃系底盤遭尖鋭金屬彎曲件劃傷所致。
2014 年 3 月 28 日,特斯拉宣佈自 3 月 6 日投產的全系車型(已交付車型免費更換)均配備包含中空鋁杆、鈦合金防護板和斜角固體衝壓鋁材於一體的三重車底防護底板,經美國國家高速公路委員會(NHTSA)鑑定,沒有證據表明特斯拉汽車存在設計缺陷,新底板可以降低車身底部遭遇撞擊的概率和由此產生的火災風險。
NHTSA 報告
以上,我們認為這是最早期的 Model S 設計不夠完善,在發生意外後官方採取的補救措施。
除了設計問題,另外一類是撞擊及其他原因導致的起火。例如 2013 年 10 月 24 日的墨西哥 Model S 超速撞擊起火等。三元鋰電池受撞擊承壓容易發生冷卻液泄露和短路,進而引發自燃。不過,燃油車的油路老化和油箱遭遇撞擊也存在引發自燃的風險。
換句話説,這是所有動力汽車的共性問題,與化石燃料驅動還是電能氫能等二次能源驅動無關。唯一可努力的方向是不斷提升整車結構安全性能和抗扭剛度等指標,在這一點上,特斯拉還算有誠意。
NHTSA 2011 年來受傷概率最低的三款車
最後就是完全由電池組經反覆充放化學反應引發的非外力自燃問題,也就是所謂「純電動車的原罪」。
梳理 16 次起火事件,我們發現第一次完全由電池組老化導致的非外力自燃發生在 2018 年,2018 年至今特斯拉共出現了 9 次起火,其中電池組自燃 7 次,佔比 77.8%。同時 2018 年至今的起火數量達到 Model S/X 自交付以來的累計自燃數量的 56%。
我們可以得出結論:進入 2018 年,特斯拉的熱管理系統温控邏輯和部分 Model S/X 車型電池組的電化學活性已經不再匹配,長期使用累積下來的過充過放比弊病讓電池單體素質參差不齊,此時熱管理系統必須隨之做出更保守的調整,降低過充或短路帶來的熱失控風險。
整車 OTA 機制的受害者?
2019 年 6 月 3 日,Model S 85D 車主 Dutchmeeuw 在 Tesla Motors Club 發佈 S 85D 突然衰減的帖子。車主稱 5 月 12 日,S 85D 滿電續航還能達到 399 km,6 月 1 日突然降至 379 km,兩週內續航衰減幅度達到 5%。
該貼迅速引發熱議,根據多位 Model S 車主提供的數據,最新版本的 Model S 續航里程縮水 5% - 15% 不等,除了續航里程,充電時間、熱管理系統啓動策略也有變化。具體的調整策略由「知行汽車」整理如下:
限制充電上限 SoC,電芯上限電壓降低,續航里程隨之減少
限制充電功率
不可用電量(即為避免電量完全耗光 BMS 「藏」的電量)從 4 kWh 增加到 5 kWh
熱管理頻繁啓動,車輛靜置仍時有發生
電池續航衰減鋭減
根據車主的統計,續航下降首次出現在 5 月 16 日大規模推送的 2019.16.X 版本,主要集中在 16.X 和 20.X 版本。以下是特斯拉 16.X 和 20.X 版本的更新日誌。
16.X:駕駛視覺畫面(可視化提升)、哨兵模式功能提升、軟件更新偏好(可選高級)、QQ 音樂(僅限中國)
20.X:狗狗模式功能提升、適配 CCS 200 kW 第三方快充(除中國外)、條件速度限制、自動輔助導航駕駛(僅限中國)
可以看到,特斯拉對直接影響充電和續航的 BMS 策略重大更新隻字未提。但在 5 月 15 日,特斯拉曾發出一則聲明:
在我們繼續調查(自燃的)根本原因的同時,出於謹慎的考慮,我們正在修改 Model S/X 的充電和熱管理設置,今天將通過 OTA 推送,以進一步保護電池並延長電池壽命。
而就在聲明發出 2 天前,香港發生了一起 Model S 85D 自燃起火。
也就是説,隨着 2018 年以來非外力自燃概率的顯著上升,特斯拉初步確定了自燃原因,並於 5 月 16 日的 16.X 版本(部分於 20.X)更新中正式推送了新的機制規避自燃風險。但特斯拉並未公開這一切,包括充電、續航體驗的下降都是在用户不知情的前提下推進的。
特斯拉直接推送更新調整車輛的核心性能指標,降低用户體驗引發了用户的不滿,一位特斯拉車主在微博上表達了不滿。
細思極恐,也就是説,我這個車能開多久?還是特斯拉説了算。除非我不升級。
在特斯拉論壇上,已經有用户戲稱要發起對特斯拉的集體訴訟。我們想説的是,特斯拉此舉合規嗎?
在特斯拉官網的《新車有限質量保證》(更新於 2019 年 2 月 1 日,適用於 Model S/X/3)中我們發現,特斯拉針對電池質保相關的規定非常強硬。
Tesla 有權自行決定判斷電池容量的測量方法、決定是進行修理、更換或是提供再製造的零件,並決定用來更換的零部件或再製造的零部件的狀態。
在 16.X 限制電池可用容量致續航縮水後,特斯拉回複用户稱屬於正常老化現象。
The battery cells are experiencing some wear, which is normal and expected as thevehicle ages。
在《新車有限質量保證》中,特斯拉有這樣的表述:隨時間流逝或因電池使用導致的電池能量或動力損耗不屬於電池故障或質量問題。
因此我們可以做一個初步判斷:特斯拉很早就考慮到了電化學材料在多次充放後的化學性質變化,並通過整車 OTA 機制留出了的操作空間。對於一部分特斯拉車主而言,雖然不存在劣質電池組導致續航快速縮水的問題,但購車五年後(或達到相應的里程數)出現包括續航、充放電性能的快速下降卻是預期之內的事情。
如何看待特斯拉的 OTA 限電?
從特斯拉論壇的不完全統計來看,新版本的充電及熱管理策略集中出現在 2014 年 - 2015 年投產的 Model S 85D 車型,也有極少數的 70 kWh 和 90 kWh 車型。這個統計值得我們思考。這意味着最早期的 Model S,亦即 2012 年 6 月 - 2013 年年底交付的 Model S 85 車型反而不存在熱失控自燃風險。
顯而易見,特斯拉監測到了存在風險的車型,並進行了定向推送。(考慮到奧迪 e-tron 和捷豹 I-PACE 交付不久都發起了規模不小的召回(全部是軟件更新問題),特斯拉的整車 OTA 能力在企業運營上的優勢再次凸顯。)
但這裏出現一個問題:這次自燃事件顯然不是常規的電池老化,那麼 2014 年 - 2015 年間投產的電池組出現了什麼問題呢?
這裏説明一下,在特斯拉汽車電池組的右前側,貼着一張關於電池組信息的貼紙。如圖,特斯拉按照 A、B、C、D、E 來命名電池組版本。第一代 Model S 的電池組版本為 A,而 4 月 24 日工信部工況續航 660 km 的 Model S 雖然電池組規格仍然是 100 kWh,但版本號已經進化到了 E。
從電池單體的角度來看,最早的 Roadster 採用的是松下 3.1 Ah 的 NCR18650A,而 Model S 85 已經換成了 3.35 Ah 的 NCR18650B,在電池材料方面,18650 的石墨陽極一直在逐步滲入硅元素以提升能量密度。
從高壓系統的角度,截至目前 Model S 已經進行了三次高壓系統升級;從熱管理系統的角度,Model S 進行了兩次重大升級…
我的意思是,當特斯拉執着於將最前沿的技術下放到已量產的車型上,將 Move Fast and Break Things 奉若神明,就不可避免地****會出現某些技術由於沒有做夠充分的測試而提前曝出問題。
以前面提到的 2014 年 - 2015 年的 85 kWh 電池組車型為例,是電芯化學配方本身的問題,還是熱管理系統設計不合理導致的過充過放問題?我們不得而知。
在進行前沿技術商業化的同時,特斯拉一直在努力進行安全、經濟和性能三者之間的平衡。但問題是,這三者並不總是能夠魚與熊掌兼而有之。
為什麼是特斯拉?
這是個好問題,但不難回答。
寶馬、日產、比亞迪都是跟特斯拉同期出發做純電動車的車企,為什麼只有特斯拉出現了這樣的問題(儘管通過整車 OTA 捂了下來)?
除了前面提到的商業化前沿技術過於激進,特斯拉汽車符合三個特點:高性能、長續航、超級充電。這三個特點要求電池具備三項素質:高放電倍率、緊湊而高效的熱管理系統、高充電倍率。在經過交付數年的充放電和駕駛後,BMS 和電芯的化學特性很難完美匹配。
考慮到特斯拉的圓柱形電池路線,可以説這些年特斯拉的三電團隊一直在踩着鋼絲前進。而寶馬、日產、比亞迪在過去五年都沒有推出符合上述特點的車型,也就不存在這樣的問題。
站在今天放眼全球,什麼企業的車型符合上述特點呢?BBA、保時捷、捷豹路虎等傳統豪華品牌,中國的比亞迪、蔚來。
業內人士朱校長已經提出了類似的擔憂:今天,中國的車企在高比能量密度電池的商業化、高性能和長續航的追求上已經跑贏了德法日韓汽車大廠,僅次於特斯拉,特斯拉的自燃給中國企業敲響了警鐘:
我們的車輛在安全設計上有沒有做充分的冗餘?
我們的 BMS 在極限工況和長週期的過充過放測試後會有怎樣的表現?
我們是否建立了支持快速響應的整車 OTA 團隊應對潛在的大規模軟件風險?
全球電動化的技術正在螺旋式前進。特斯拉 2170 電池在循環壽命、充放電倍率方面已經有了顯著改進;在更遠的 2025 年,固態電池會將全行業的熱失控風險降到新的階段。
但在當下,在可預見的未來,無論是監管部門、車企、媒體,都應該密切關注電池熱失控問題。這不是特斯拉的挑戰,這是我們所有人的挑戰。