Сегодня главной проблемой для электромобилей и гибридов становятся не сокращение субсидий или отмена льгот, а всё более частые случаи возгорания транспортных средств. Садясь за руль электрокара, владельцы рассчитывают на надёжность современных батарей, которые, как кажется, не должны загореться. Однако реальность показывает, что это не всегда так.
Горят, как спички
За последние две недели в Китае произошло не менее пяти пожаров с участием электромобилей, что вновь поставило в центр внимания вопросы об их безопасности.
Фото: finance.sina.com.cn
Только в Шанхае за один день (23 октября) сгорели гибридный SAIC Volkswagen Tiguan L и Li Auto Mega. Оба автомобиля загорелись самопроизвольно во время движения и сгорели дотла. Водители и пассажиры обеих машин успели покинуть салон.
Скриншот с видео
Компания Li Auto заявила, что её облачная система мониторинга автомобилей заблаговременно получила соответствующие оповещения о неисправности, а сотрудники немедленно связались с владельцем, которому была выдана информация о необходимости эвакуации авто в сервисный центр. Однако требование не было выполнено, что и способствовало возгоранию.
Для устранения потенциальной опасности компания Li Auto с 7 ноября объявила отзыв 11 411 автомобилей. В рамках отзывной кампании будут заменены охлаждающая жидкость, аккумуляторная батарея и блок управления двигателем.
Сгоревшая батарея была создана компанией CATL, крупнейшим мировым производителем литийионных аккумуляторов. Такие источники питания установлены на сотнях моделей электрических автомобилей, мотоциклов и гаджетов. Та же батарея Qilin используется, например, в электромобилях Zeekr 001, Audi и Hyundai, довольно популярных в Республике Беларусь.
В Беларуси отменили льготу на бесплатную парковку для электромобилей
Проблема возгорания электромобилей является глобальной и касается практически всех производителей, в том числе Tesla, BYD, Volkswagen, GAC, BAIC и т. д. Никто не избежал возгораний. В общей сложности от пожаров пострадали электромобили более 30 марок.
По информации Национального пожарно-спасательного управления Китая, за первый квартал 2022 года частота возгораний среди автомобилей на новых источниках энергии составляла 2,88 на 10 000, тогда как среди авто с бензиновым двигателем — 2 на 10 000.
Фото: mchs.gov.by
В России в 2024 году произошло 120 случаев возгорания электромобилей, что на треть больше, чем в предыдущем году (89 случаев). Были сообщения о возгораниях «зелёных» машин и в нашей стране. Более того, в прошлом году из-за замыкания аккумуляторной батареи на СТО сгорели 7 электромобилей.
И хотя в настоящее время вероятность возгорания автомобилей на новых источниках энергии не сильно отличается от вероятности возникновения пожара в традиционных авто с бензиновым двигателем, пожароопасность первых заслуживает особого внимания, поскольку при возгорании электромобиля интенсивность пожара значительно превышает таковую у автомобилей с традиционным бензиновым двигателем.
Фото: mchs.gov.by
При этом пожар внутри электромобиля значительно сложнее ликвидировать, а у пассажиров «электричек» гораздо меньше времени на эвакуацию из машины.
Тепловой разгон — одна из главных опасностей в электромобиле
В связи с быстрым развитием электротранспорта, к литиевым батареям, которые приводят его в движение, постоянно предъявляются всё более высокие требования: большой запас хода, возможность быстрой зарядки, длительный срок службы, хорошие эксплуатационные качества зимой и т. д. Однако, как ни странно, все эти требования противоречат безопасности аккумулятора.
Например, в последнее время производители увеличивают удельную энергию аккумулятора (с 160 Вт⋅ч/кг до 300 Вт⋅ч/кг), чтобы батарея соответствовала требованиям к запасу хода и ожиданиям потребителя. Однако с ростом удельной энергии увеличивается и риск теплового разгона литиевой батареи при разных сценариях эксплуатации электромобиля.
Тепловой разгон аккумуляторной батареи — одно из самых опасных состояний электромобилей. Его невозможно устранить мелким ремонтом вроде обновления программного обеспечения или замены мелких деталей. На ранней стадии (ещё до появления пламени) тепловой разгон сопровождается выделением различных опасных газов.
При повышении температуры в аккумуляторе выше критического значения внутри него начинается неконтролируемая цепная химическая реакция, которая приводит к короткому замыканию, мгновенному высвобождению огромного количества энергии, возгоранию ячеек или даже взрыву. Как показывает статистика, причиной возгорания электромобилей становятся именно аккумуляторные батареи.
Причины самовозгорания батарей
Внешние столкновения, экстремальные температуры, старение батареи и электронных систем управления, а также высокая нагрузка при зарядке — всё это может привести к тепловому разгону аккумуляторной батареи и возгоранию электромобилей как на стоянке, так и в движении.
Зарядка батарей является одним из таких рискованных сценариев. По статистике, более 25% возгораний происходит именно при зарядке. В жидких литийионных аккумуляторах реакция зарядки и разрядки представляет собой перемещение ионов лития внутри аккумулятора, отчего и происходит его нагрев.
В процессе зарядки электромобиля зарядная станция взаимодействует с системой управления аккумуляторными батареями (BMS) автомобиля для контроля условий зарядки. Другими словами, BMS оценивает состояние аккумулятора и предлагает подходящий план зарядки. При этом каждый элемент батареи имеет своё физическое состояние, которое отражается в таких профессиональных параметрах, как внутреннее сопротивление, скорость саморазряда, скорость деградации, поляризация.
Физическое состояние аккумулятора, как и человека, меняется со временем. Чтобы улучшить эксплуатационные свойства электромобилей, многие производители сейчас предлагают возможность быстрой зарядки батареи напряжением 400 или даже 800 В.
Большие напряжения и токи зарядки генерируют нагрев аккумулятора и системы кабелей. Если аккумуляторная батарея, BMS и датчики не координируют работу должным образом, во время процесса зарядки некоторые элементы могут перегреться и загореться.
В условиях экстремально высоких и низких температур риски самовозгорания батареи электромобиля при зарядке значительно возрастают. Особенно если оставить авто под прямыми солнечными лучами на длительное время, а затем сразу же зарядить его. Такой сценарий вызывает серьёзную внутреннюю тепловую нагрузку на аккумулятор.
У Tesla в каждом из 16 блоков находится 6 групп по 74 литийионные ячейки, которые очень похожи на обычные пальчиковые батарейки
Если система управления аккумулятором не сможет контролировать этот процесс, а система охлаждения — вовремя эффективно сработать, температура превысит максимально допустимый диапазон, что приведёт к тепловому разгону и самовозгоранию батареи.
Зимой запас хода электромобилей, как правило, значительно сокращается. Главным образом из-за повышения вязкости электролита при низких температурах, что приводит к снижению эффективности зарядки и разрядки аккумулятора. Теоретически зарядка литиевых аккумуляторов при температуре ниже −20 °C запрещена, так как это может привести к необратимому повреждению батареи.
Для решения этой проблемы в электромобилях используются системы предварительного подогрева аккумулятора. Если электронная система управления устарела или по какой-то причине вышла из строя, отчего не может предварительно прогреть аккумулятор до оптимальной температуры, также возникают риски теплового разгона и воспламенения батареи.
Риски возгорания при зарядке ещё больше, если во время ремонта были неправильно переупакованы ячейки или использовались не соответствующие мощности кабели. В 2025 году несколько таких случаев произошло на зарядных станциях в России (Владивосток, Калининград).
Традиционные бензиновые транспортные средства передают энергию через жёсткие валы, в то время как электромобили передают её через гибкие высоковольтные кабели. Из-за различий в конструкции двигателей, трансмиссий и т. д. электромобили менее жёсткие, чем бензиновые авто.
Именно поэтому при сильном ударе электромобили более склонны к деформации, что может привести к повреждению аккумуляторной батареи и её отдельных ячеек. Хотя для аккумуляторов существуют различные национальные стандарты контроля, в том числе проверка на отсутствие возгораний при проколах, реальные дорожные ситуации отличаются от лабораторных условий.
Поскольку ячейки внутри аккумуляторной батареи обычно работают при постоянном напряжении 330—380 В, их прокол или деформация могут вызвать короткое замыкание и мгновенное повышение температуры до 1 000 °C. По мере повышения температуры электролит разлагается, выделяя большое количество газа, что приводит к вздутию аккумулятора, возгоранию и взрыву.
Независимо от того, какой тип батареи используется (NMC или LFP), электролит внутри неё огнеопасен и быстро воспламеняется при воздействии высоких температур. При возгорании аккумулятора выделяется большое количество токсичных газов, таких как толуол, стирол, угарный газ и фтористый водород.
Оптимальная температура — залог успеха
Для большинства батарей оптимальный диапазон составляет от 20 до 45 °C. Если температура аккумулятора ниже 20 °C, выходная мощность снижается, а скорость зарядки замедляется. Повышение температуры до 45 °C может привести к повреждению аккумулятора или сокращению срока его службы.
Зимой необходимы обогрев и изоляция, летом — теплоотвод и охлаждение. В традиционно жаркие месяцы (с мая по сентябрь) регистрируется более 60% всех случаев возгораний электромобилей. Аномально высокая температура воздуха летом (35—40 °C) нагревает дорожное покрытие до 60 °C и более. Расположенная в нижней части авто, батарея поглощает большое количество тепла, излучаемого землёй.
Длительное точечное тепловое воздействие на батарею, когда скорость тепловыделения превышает скорость рассеивания тепла аккумулятором, а система охлаждения перегружена, также запускает неконтролируемую химическую реакцию, тепловой разгон батареи и приводит к возгоранию.
Большинство современных аккумуляторных батарей для электромобилей имеют степень водонепроницаемости IP67, то есть выдерживают кратковременное погружение в воду на глубину до метра при нормальных температуре и давлении. Но автомобили постоянно находятся в движении.
С увеличением пробега и времени эксплуатации аккумуляторная батарея неизбежно подвергается незначительной деформации и ослаблению из-за длительных ударов, вибраций и толчков. Это может потенциально снизить её водонепроницаемость. А все знают, что происходит, когда электрический ток сталкивается с водой…
Литиевые дендриты — невидимые убийцы аккумуляторных батарей
По статистике, до 40% возгораний электрокаров происходит во время их хранения. Кроме внешних факторов, одной из основных причин самовозгорания батарей во время стоянки электромобилей является их старение и эксплуатация сверх установленного срока.
Деградация аккумулятора электромобиля начинается сразу после покупки авто и становится заметной уже на третьем-четвёртом году эксплуатации, особенно если автомобиль подвергался частым быстрым зарядкам. Объясняется это тем, что при эксплуатации электрокара (во время зарядки и разрядки) ионы лития осаждаются на поверхности электродов батареи. При неравномерном осаждении образуются игольчатые структуры металлического лития, называемые литиевыми дендритами. Эти крошечные твёрдые древовидные структуры, которые растут в литийионных аккумуляторах, постепенно могут проникать через сепаратор, вызывая внутреннее короткое замыкание, и потенциально приводят к взрыву или возгоранию батареи.
Научная иллюстрация литиевого дендрита. Фото из открытых источников
В настоящее время не существует способа предотвратить их образование. Скорость роста дендритов зависит от различных факторов, включая условия и сроки эксплуатации батареи. Их росту и, следовательно, потере мощности батареи и её выходу из строя способствуют быстрая зарядка, глубокий разряд, а также эксплуатация батареи при слишком низких и высоких температурах.
Всё это, а также пренебрежение профилактической диагностикой и ремонтом электромобиля может значительно сократить срок службы аккумулятора и привести к катастрофическим последствиям вроде возгорания и взрыва.
Безопасен ли электромобиль? Что делать владельцам?
Согласно китайскому стандарту «Требования безопасности к аккумуляторным батареям для электромобилей», батареи должны проходить испытание на тепловой разгон аккумуляторной системы. Аккумуляторная система не должна загораться или взрываться в течение пяти минут после теплового разгона одного элемента.
В теории это означает, что 5-минутного запаса должно быть достаточно, чтобы люди покинули автомобиль. Независимо от того, двигался он в обычном режиме или был припаркован в момент подачи сигнала о тепловом воздействии.
Элементы пассивной безопасности в свои автомобили ввела и Тesla. Над аккумуляторной батареей находится слой огнестойкого алюминия. Этот слой, возможно, не полностью блокирует возгорание, но должен дать водителю и пассажирам несколько минут на то, чтобы спастись.
Однако не всегда эти лабораторные испытания и расчёты отражают реальные условия эксплуатации.
Поэтому для повышения уровня безопасности и контроля за состоянием аккумулятора производители электромобилей постоянно внедряют различные инновации: системы облачного контроля и раннего оповещения, датчики утечки, газоанализаторы и т. д. В основном это системы раннего предупреждения о наступлении чрезвычайной ситуации, чтобы люди успели вовремя покинуть автомобиль и отойти на безопасное расстояние.
Специалист «Зубр Техсервис»: «Не рекомендую заезжать на электрокарах в глубокие лужи»
Отдельные вопросы, касающиеся безопасной эксплуатации электрокаров, согласился прокомментировать Олег Кардаш, руководитель технического отдела ООО «Зубр Техсервис».
— Подскажите, работает ли в Беларуси (по аналогии с Китаем) система онлайн-мониторинга состояния электромобиля и оповещения владельца о неисправностях?
— В Китае действительно у отдельных производителей есть облачная система онлайн-мониторинга автомобилей, то есть на машине присутствует штатная телематика для мониторинга транспорта и дистанционного управления им с привязками к сотовому оператору и геолокации.
— В этом случае производитель дистанционно отслеживает состояние параметров электромобиля, а при появлении данных о неисправности выдаёт владельцу указание посетить сервисный центр.
— В Республике Беларусь такая централизованная система не работает. В качестве альтернативы можно самостоятельно установить на электромобиль оборудование от компаний Pandora или Starline (стоит оно от 1 500 до 2 000 рублей). Специальные устройства через включение в CAN-шину осуществляют такой мониторинг.
При этом состояние ряда параметров автомобиля можно контролировать с помощью приложения на смартфоне.
— Предусмотрены ли в электромобилях системы оповещения о начале теплового разгона батареи и других неисправностях?
— Непосредственного оповещения о тепловом разгоне высоковольтной батареи (ВВБ) для водителя не предусмотрено. Однако любой электромобиль оборудован не одним десятком электронных блоков управления, объединённых между собой в системы управления.
Каждая система имеет функцию постоянной самодиагностики. В случае возникновения какой-либо неисправности, в том числе касающейся системы высокого напряжения, на панели приборов включается соответствующий предупредительный индикатор неисправности и появляется сообщение (с текстом) о необходимости обращения на сервисную станцию. Если система контроля состояния батареи обнаруживает рост температуры одного или нескольких модулей, отличающийся от нормального значения для конкретного режима работы автомобиля, происходит отключение батареи. На панели приборов включается индикатор неисправности высоковольтной системы. Кроме этого, на дисплее панели приборов может начать отображаться сообщение о перегреве батареи и необходимости обратиться на сервисную станцию.
Стоит отметить, что система управления батареей электромобиля настолько чувствительная, что отключение происходит задолго до повышения температуры до того уровня, когда может возникнуть какое-либо возгорание. Для описанного выше срабатывания достаточно превышения номинальной расчётной температуры модуля на пару градусов в течение 3—5 секунд.
— Что касается конкретных примеров, то в моей практике было несколько случаев, в которых система управления батареей «жаловалась» на превышение температуры. В одном причиной являлось повреждение шлейфа к датчику температуры модуля батареи, в другом — отклеивание датчика от модуля ВВБ. В обоих случаях потребовалось демонтировать батарею автомобиля и разобрать её (снять верхнюю крышку).
Все электромобили и гибриды, с которыми мне приходилось работать, имели съёмный тип ВВБ. Однако стоит отметить другое: не все ВВБ были разборными! Были случаи, когда у BYD Yuan Up крышка батареи была приклеена по всей её площади, что не позволяло выполнить ремонт.
— Имеются ли в электромобилях специнструменты, чтобы покинуть салон в случае блокировки дверей при ДТП (например, молотки под сиденьями, резиновые изолирующие перчатки и т. д.)?
— Нет, заводы-изготовители не комплектуют электрокары молотками или специальными резиновыми перчатками. Однако производитель всегда предусматривает какой-либо вариант аварийного открытия дверей вместо электронной кнопки для управления замком. Например, механические рукоятки или тросы, связанные напрямую с защёлкой замка.
— Молотки нужны для разбивания стёкол в случае механической блокировки дверей (например, при ДТП), когда кузов деформируется, а дверь заклинивает в проёме.
Чтобы снизить риск возгорания батарей при ДТП, в авто может встраиваться специальный пиропатрон, который срабатывает внутри батареи, но при этом ничего не надувается. Пиропатрон толкает специальный поршень, который механически размыкает оба высоковольтных провода (+ и −) внутри ВВБ и обесточивает оборудование электромобиля.
Внешний вид пиропатрона в батарее электромобиля Volkswagen ID.4
— Насколько безопасно заезжать на электромобилях и гибридах в глубокие лужи? Что необходимо сделать, если машина резко остановилась?
— Большинство батарей электромобилей защищены от проникновения пыли и влаги по стандартам IP67 и IP68. Однако я не рекомендую ездить по глубоким лужам на таких авто.
— Если же такая ситуация произошла, а автомобиль оказался серьёзно подтоплен, то имеющиеся системы безопасности не позволят включить его.
— Для безопасной эксплуатации необходимо вызвать эвакуатор, погрузить электрокар на него и доставить на сервисную станцию, где специалисты смогут оценить степень повреждений и составить план требуемого ремонта.
— Какие проверки и с какой периодичностью необходимо проходить владельцам электромобилей для контроля состояния электрооборудования и батареи, а также для профилактики чрезвычайных ситуаций?
— Мы рекомендуем выполнять техническое обслуживание автомобиля не реже одного раза в 12 месяцев или раз в 10 000 км. Зависит от того, что наступит раньше.
— Такие данные об интервалах взяты из имеющегося опыта и практики, принятой производителями. Что касается перечня проводимых проверок, то это целый комплекс, который включает внешний осмотр автомобиля на подъёмнике, проверку подвески, системы рулевого управления, осмотр видимых частей высоковольтного оборудования и высоковольтной проводки, подключение диагностического прибора и считывание имеющихся кодов неисправностей.
Разумное регулярное техническое обслуживание автомобиля помогает своевременно выявлять потенциальную опасность и вероятность самовозгорания батареи, а также возникновение других чрезвычайных ситуаций.
Источник: av.by
