Nguyên nhân chính gây ra cháy xe điện là do cháy ắc quy, chủ yếu là do ắc quy bị mất nhiệt . Cái gọi là mất nhiệt là nói đến việc ắc quy điện bị nóng lên trong quá trình hoạt động. Khi nhiệt độ ắc quy quá cao hoặc điện áp sạc quá cao, một chuỗi phản ứng hóa học sẽ xảy ra bên trong ắc quy, gây ra sự gia tăng đột ngột về áp suất và nhiệt độ bên trong, dẫn đến mất nhiệt và cuối cùng là cháy.

Có nhiều lý do khác nhau dẫn đến tình trạng mất nhiệt của pin, có thể là do nhiệt độ của chính cụm pin không đồng đều, nhiệt độ cao ở các khu vực cục bộ, đoản mạch bên ngoài, đoản mạch bên trong và các lý do khác có thể gây ra đánh lửa. Thiết kế của bộ tách là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự xuất hiện của đoản mạch bên trong pin. Nếu biên độ thiết kế của màng ngăn không đủ hoặc hướng thiết kế không chính xác, nó sẽ ảnh hưởng đến độ dẻo và độ linh hoạt cơ học của màng ngăn, dẫn đến co ngót trong quá trình sạc, sau đó các cực dương và cực âm sẽ tiếp xúc với nhau, gây ra đoản mạch.

Đồng thời, quá trình sản xuất không được kiểm soát chặt chẽ, các hạt kim loại được trộn vào các cell pin. Những tạp chất này có thể gây ra các phản ứng khác nhau trên bề mặt điện cực trong quá trình sạc và xả, có thể tích tụ và đâm thủng màng ngăn, dẫn đến đoản mạch. Một khi một cell pin gặp sự cố, chẳng hạn như đoản mạch, mạch hở, v.v., nó sẽ ảnh hưởng đến các cell khác trong bộ pin, gây ra các vấn đề nghiêm trọng bên trong và cuối cùng dẫn đến các vấn đề về an toàn.

1. Hệ thống quản lý pin

Xe điện chứa một lượng lớn pin lithium, và nếu một mắt xích không được thực hiện tốt, phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra. Ngoài nỗ lực của các nhà sản xuất pin và các công ty sạc, trách nhiệm mà các nhà sản xuất xe thực sự phải gánh chịu không hề nhẹ. Bởi vì Hệ thống quản lý pin (BMS) là một yếu tố quan trọng trong kiến ​​trúc tổng thể của xe điện và hiện tại chúng được thiết kế bởi các nhà sản xuất xe. BMS nằm ở lõi của hệ thống pin điện và là thành phần cốt lõi để bảo vệ và quản lý pin. BMS không chỉ đảm bảo việc sử dụng pin an toàn và đáng tin cậy mà còn kiểm soát việc sạc và xả bộ pin, đồng thời báo cáo các thông số cơ bản và thông tin lỗi của hệ thống pin điện cho bộ điều khiển xe. Có thể nói rằng đây là cầu nối giữa pin, bộ điều khiển xe và người lái xe.

Hệ thống quản lý nhiệt rất quan trọng trong BMS, và nguyên lý hoạt động cơ bản của nó là duy trì nhiệt độ của cụm pin trong một phạm vi nhiệt độ nhất định thông qua làm mát hoặc sưởi ấm để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của các cell pin. Hệ thống quản lý nhiệt chủ yếu được chia thành ba loại: hệ thống sưởi ấm, hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng nước. Các sơ đồ thiết kế khác nhau có nguyên lý hoạt động khác nhau, nhưng có khả năng gây ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của cụm pin.

Đầu tiên, đối với hệ thống làm mát bằng nước, đây là phương pháp quản lý nhiệt làm giảm nhiệt độ của các cell pin bằng cách trao đổi nhiệt thông qua đối lưu chất lỏng. Tuy nhiên, tấm làm mát bằng nước thường nằm ở dưới cùng của cụm pin và được đặt trên khung gầm của xe. Những va chạm bất thường, trầy xước ở đáy hoặc hỏng hóc độ tin cậy lâu dài của cấu trúc thiết kế làm mát bằng nước trong quá trình vận hành lâu dài có thể gây rò rỉ chất làm mát, dẫn đến hỏng cách điện của cụm pin và mất nhiệt toàn bộ xe.

Thứ hai, hệ thống làm mát bằng không khí là phương pháp quản lý nhiệt sử dụng không khí làm môi trường và sử dụng đối lưu nhiệt để giảm nhiệt độ của các cell pin. Tuy nhiên, thiết kế làm mát bằng không khí có thể làm tăng độ khó của việc bịt kín hệ thống pin. Trong quá trình vận hành xe lâu dài, cấu trúc bịt kín bị hỏng, gây ra nguy cơ mất kiểm soát nhiệt do nước xâm nhập và hỏng lớp cách nhiệt khi lái xe vào những ngày nhiều mây và mưa. Cuối cùng, đối với xe điện chủ yếu được sử dụng ở các vùng lạnh, hệ thống sưởi ấm được sử dụng, hệ thống này sử dụng màng sưởi ấm để làm nóng cụm pin và duy trì trong phạm vi nhiệt độ làm việc hợp lý, đảm bảo hiệu suất của các cell pin. Thiết kế không hợp lý về công suất sưởi ấm hoặc sơ đồ lắp ráp của màng sưởi ấm hoặc lỗi độ tin cậy lâu dài của nó cũng có thể dẫn đến hỏng lớp cách nhiệt của cụm pin, có thể dẫn đến các sự kiện mất kiểm soát nhiệt.

2. Vật liệu pin

Hiện nay, đã có các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề quản lý nhiệt này, và liệu các vấn đề này có thể được giải quyết hiệu quả hay không là một chỉ số phản ánh công nghệ tiên tiến của từng nhà sản xuất. Để giải quyết vấn đề về phạm vi hoạt động của xe điện, việc cải thiện tỷ lệ năng lượng của pin điện là một con đường phát triển cần thiết. Để cải thiện tỷ lệ năng lượng, cần phải điều chỉnh tỷ lệ vật liệu liên quan đến pin lithium.

Hiện nay, hầu hết các loại ắc quy điện cho xe ô tô chở khách đều sử dụng hệ thống ba thành phần, tức là vật liệu điện cực dương là ắc quy lithium niken coban mangan oxit hoặc ắc quy lithium niken coban nhôm oxit. Theo tỷ lệ khác nhau của niken, coban và mangan, chúng có thể được chia thành các loại 111, 532, 622 và 811. Khi tỷ lệ niken tiếp tục tăng, tỷ lệ năng lượng của ắc quy điện cũng sẽ tăng, tức là phạm vi hoạt động của xe cũng sẽ tăng theo. Đối với ắc quy lithium, tính an toàn, tuổi thọ, chi phí và mật độ năng lượng đều ở trạng thái cân bằng động. Nếu mật độ năng lượng tăng, thì ba loại còn lại chắc chắn sẽ gặp phải một số vấn đề.

Tỷ lệ niken càng cao thì độ ổn định nhiệt của toàn bộ vật liệu điện cực dương càng kém. Pin niken cao có thể gây ra nguy cơ an toàn khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, tác động bên ngoài và các yếu tố khác. Việc tạo ra khí trong quá trình sạc pin niken cao cũng có thể khiến pin bị phồng lên, đây là một vấn đề lớn. Đồng thời, một khi pin 811 bị mất kiểm soát nhiệt, hậu quả cũng khá nghiêm trọng.

Trước đây, hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của pin lithium sắt phosphate chỉ dẫn đến bốc khói; Pin lithium ba thành phần loại 532 có thể bị cháy do mất kiểm soát nhiệt. Khi pin ba thành phần loại 811 mất khả năng kiểm soát nhiệt, rất có thể pin sẽ bị nổ. Việc theo đuổi mật độ năng lượng cao là điều không thể tránh khỏi đối với sự phát triển. Nhưng đối với sự phát triển của pin công suất năng lượng riêng cao cho xe điện, an toàn sẽ luôn là ưu tiên hàng đầu.

3. An toàn của pin xe điện

Đối với sự an toàn của xe điện, đây không phải là việc một hoặc hai công ty, hoặc một hoặc hai công ty liên kết cần phải làm. Đây là một chuỗi mà mọi doanh nghiệp, từ cấp quản lý đến toàn bộ chuỗi ngành, đều phải thắt chặt. Ưu tiên là sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn. Trong các vụ tai nạn trước đây, các sản phẩm xe điện đã gặp ít nhiều vấn đề. Kiểm tra và xác minh sản phẩm pin không đầy đủ, độ tin cậy trong quá trình sử dụng xe giảm sút và công nghệ quản lý an toàn sạc ở mức thấp.

Khía cạnh đáng chú ý nhất là khái niệm về thời gian thoát hiểm lần đầu tiên được đề xuất trong các tiêu chuẩn quốc gia bắt buộc có liên quan. Theo quy định, bộ pin hoặc hệ thống phải cung cấp tín hiệu cảnh báo sự kiện nhiệt (hoạt động như báo động sự kiện nhiệt của xe để nhắc nhở hành khách sơ tán) 5 phút trước khi một sự cố mất nhiệt của pin gây ra sự khuếch tán nhiệt và gây nguy hiểm cho khoang hành khách.

Khi có tín hiệu báo động, người ngồi trên xe có đủ thời gian để thoát ra, do đó giảm thiểu rủi ro an toàn cá nhân. Lựa chọn bất lực nhất là báo cáo mối nguy hiểm, và chiến lược tốt nhất là dập tắt mối nguy hiểm ngay từ đầu. Trong điều kiện làm việc phức tạp, pin xe điện chắc chắn sẽ gặp sự cố theo thời gian. Do đó, việc chủ động giám sát an toàn của xe điện là rất cấp thiết.

Hiện tại, xe điện và xe chạy bằng nhiên liệu sử dụng cùng một hệ thống thử nghiệm, nhưng trên toàn thế giới vẫn thiếu các thử nghiệm toàn bộ vòng đời cho xe điện. Điều này khiến xe điện khó phát hiện kịp thời các vấn đề nhỏ sau thời gian sử dụng kéo dài. Kè Thousand Mile đã bị phá hủy trong một đàn kiến, và theo thời gian, các vấn đề về an toàn cuối cùng sẽ bùng phát.

Một số nhà máy điện lithium đã kêu gọi thành lập hệ thống thử nghiệm tiêu chuẩn cho xe năng lượng mới, yêu cầu chúng phải trải qua thử nghiệm tiêu chuẩn chuyên nghiệp. Không giống như xe chạy bằng xăng, việc kiểm tra hàng năm đối với xe năng lượng mới phải thiết lập hệ thống kiểm tra an toàn tương ứng dựa trên đặc điểm của pin điện và pin năng lượng cao áp. Việc thiết lập hệ thống kiểm tra hàng năm năng lượng mới có thể đảm bảo an toàn khi sử dụng xe năng lượng mới và ở một mức độ nào đó tránh xảy ra tai nạn an toàn.

Nhiều xe trên thị trường hiện nay vẫn đang được sử dụng vượt quá tuổi thọ thiết kế, gây ra rủi ro an toàn ở giai đoạn sau. Do đó, nên thiết lập các tiêu chuẩn loại bỏ bắt buộc đối với những xe vượt quá yêu cầu thiết kế sản phẩm về thời gian hoạt động hoặc quãng đường đã đi. Ngoài ra, do các nhà sản xuất xe không hiểu sâu về đặc điểm của ắc quy và không phân tích hiệu quả dữ liệu giám sát phụ trợ, nhiều lỗi có thể đã được cảnh báo sớm thông qua phân tích dữ liệu lịch sử. Do đó, nên khuyến nghị các nhà sản xuất xe chia sẻ dữ liệu với các công ty ắc quy có năng lượng để đạt được cảnh báo sớm và giảm rủi ro thị trường.

Ngoài các biện pháp trên, Nissan tin rằng bất kể hệ thống lái nào được sử dụng, bất kỳ phương tiện nào chạy trên đường đều cần phải được bảo dưỡng và bảo trì phù hợp, điều này rất quan trọng. Bảo dưỡng kịp thời, loại bỏ thường xuyên hoặc thay thế pin có thể loại bỏ hoàn toàn các mối nguy hiểm về an toàn do xe cũ gây ra.