對于電動車用戶,我們希望大家以后能重視電動車底盤磕碰,不要當(dāng)沒事,雖然沒有這個國標(biāo),但我們要當(dāng)自己的測試員,為自己的生命負責(zé)。
1月19日晚,一輛特斯拉Model 3在上海一小區(qū)因故自燃,并隨后發(fā)生多次嚴(yán)重爆炸。有用戶在微博@我們,希望我們分析一波。
結(jié)合Model 3此次自燃的緣由,再根據(jù)我們此前與相關(guān)電池工程師的采訪,以及在電動勢粉絲群的討論分析,我們認為:
“此次Model 3自燃爆炸,揭露了一個電動車一直未解決的重大技術(shù)缺陷——電池包無底殼碰撞預(yù)警。”
換言之,不管是特斯拉Model 3,還是其它任何電動車,只要電池包磕碰,并引發(fā)電芯內(nèi)短路,車子都無法避免自燃。
并且,這是行業(yè)一直存在的痛點,目前沒有做有效技術(shù)手段去規(guī)避。
另外需要說明的是,電池包底殼碰撞預(yù)警不是熱失控預(yù)警,兩者的區(qū)別是:只要熱失控,電動車都會預(yù)警;而電池包底殼嚴(yán)重碰撞,不會預(yù)警,但會引發(fā)熱失控。
1、“3車”之鑒
對于引發(fā)此次自燃事件的緣由,特斯拉方面回應(yīng)媒體稱,“初步判斷起火原因為車輛底部的高壓電池受到撞擊后引發(fā)內(nèi)部電芯損傷,最終導(dǎo)致起火。”
注:這是特斯拉初步判斷,非最終通報。如果大家還有記憶,這樣的事故已經(jīng)有兩起了。
去年8年,一輛小鵬G3在街區(qū)行駛中突然自燃。事故發(fā)生后,小鵬官方將該車舉升勘察,發(fā)現(xiàn)電池箱底部有明顯嚴(yán)重的磕碰傷痕,導(dǎo)致電池嚴(yán)重受損,并判斷這是該次事故的原因。
再往前看。2019年4月,西安蔚來授權(quán)服務(wù)中心一輛ES8發(fā)生自燃,這也是蔚來ES8發(fā)生的第一起自燃事故。
之后,蔚來官方發(fā)布消息稱,“車輛底盤曾遭受嚴(yán)重撞擊,電池包外殼與冷卻板變形,電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)被擠壓一段時間后短路著火。”
而從當(dāng)時車主自述來看,底盤在碰撞后,車子是能繼續(xù)行駛的。這一點從以上蔚來聲明亦可窺見:一段時間后短路著火。
2、關(guān)于熱失控預(yù)警
不管是在GB38031-2020,還是在更老的GB/T31345-2015,即《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,都明確規(guī)定了5分鐘熱失控預(yù)警,如果沒有,那就是不合格的產(chǎn)品。
至于以上3款車當(dāng)時有沒有發(fā)出預(yù)警,從用戶后續(xù)的反饋來看:都沒有。
那為什么沒有發(fā)出預(yù)警,是這3輛車都不合格嗎?就市面產(chǎn)品來說,這3款車都不算差,都不合格似乎也說不過去。
所以,要么是用戶撒謊,要么是用戶沒注意到預(yù)警,要么是這幾款車確實不合格。
其實,這個問題再做討論沒有任何意義,很簡單,只要查下監(jiān)控后臺就知道車子當(dāng)時有沒有發(fā)出預(yù)警了,這些廠家都是知道的,這也是廠家與用戶協(xié)商賠償?shù)幕I碼。
3、業(yè)內(nèi)對底殼碰撞的爭議
這幾起案例真正要反思的地方在于,為什么不在底殼碰撞當(dāng)時就給用戶發(fā)出預(yù)警?如果提前發(fā)出預(yù)警,車主停車拿去檢修,不就可以免于一場自燃了嗎?
然而事實是,在目前的電池包設(shè)計上,根本就沒有底殼碰撞預(yù)警這一環(huán)節(jié),一方面是大家覺得沒必要,再就是國標(biāo)沒有硬性要求。
在GB38031-2020里面,8.2.3電池包模擬碰撞測試中,其碰撞測試方向為汽車行駛的X軸方向,另一垂直于行駛的水平方向為Y軸方向。
至于垂直于地面的Z軸方向,是沒有碰撞測試的。所以問題就產(chǎn)生了,為什么不設(shè)置底殼碰撞預(yù)警?
這里面的考慮有兩點,一來,電池包底殼硬度足夠,足以抵抗一般碰撞;二來,如果碰撞特別嚴(yán)重,導(dǎo)致電池包內(nèi)部熱失控,或者冷卻液泄露,就會發(fā)出報警。
而上面3輛車之所以自燃,原因是其碰撞程度介于一般碰撞和嚴(yán)重碰撞之間的“中間介態(tài)”,即底殼變形,電芯被擠壓,但卻沒有即刻短路失控,冷卻液也沒有泄露引發(fā)絕緣。
對碰撞中間介態(tài)的忽視,或者說碰撞是否影響到電芯的正常工作,成為問題的關(guān)鍵所在,這就涉及到電池的擠壓測試。
4、罪惡之源——電芯擠壓
仔細分析上面3個案例的發(fā)生過程,首先是電池包底殼遭遇嚴(yán)重碰撞,隨后是熱失控自燃。
那么,為什么在碰撞當(dāng)時沒有發(fā)出預(yù)警?因為當(dāng)時只是底殼變形,電芯被擠壓,電芯還沒有熱失控,車子繼續(xù)行駛,電芯在放電后才發(fā)生短路的。
從那一起ES8案例來看,當(dāng)時那輛車在底殼碰撞,電芯被擠壓后,除了正常行駛,還進行了充電,著火地方位于充電樁旁邊。
而小鵬G3和這輛特斯拉Model 3,也在電芯被擠壓后,車子繼續(xù)行駛,電芯繼續(xù)放電,才引發(fā)的內(nèi)短路,熱失控。
所以,電芯被擠壓,成為這3起事故的關(guān)鍵。難道國標(biāo)沒有電芯擠壓測試嗎?有,不僅電芯有,而且電池包擠壓測試都有。
5、國標(biāo)電芯測試的缺陷
在GB38031-2020里面,對電芯和電池包都有擠壓測試,其中對電池包的擠壓測試是X軸和Y軸,同樣沒有Z軸。
不過問題最關(guān)鍵的地方在于,國標(biāo)測試是在電芯和電池包“靜態(tài)工況”下完成,而實際情況是在“動態(tài)情況”下發(fā)生的。
所謂靜態(tài)工況,就是電池擠壓測試后靜觀電池變化,而動態(tài)情況,是電池在車上放電,比如上述3例自燃。
按照電池國標(biāo),電芯擠壓合格的標(biāo)準(zhǔn)是1小時后不起火、不自燃,而電池包合格的標(biāo)準(zhǔn)是2小時后不起火、不自燃,這是電芯出廠,電池包上車的必備條件。
就以上3臺車來說,我相信它們的電芯和電池包是合格才能裝上車的,問題發(fā)生在底殼碰撞,進而對電芯的擠壓,然后電芯繼續(xù)放電,才會熱失控,也就是動態(tài)情況。
一位熟悉電動車測試的人士向我們透露,“如果國標(biāo)在擠壓電池測試后繼續(xù)做充放電測試,那么電池肯定會自燃?!?/p>
他還說,“國標(biāo)就是最低標(biāo)準(zhǔn),好的品牌的熱失控時間不僅超過5分鐘,而且不低于半小時。”
我們從一位電池廠測試工程師那兒得到了確認,“電池在做完擠壓測試后,是不會重復(fù)‘上電—放電’再測試的?!?/p>
6、請重視電池包底殼磕碰!
美國橡樹嶺國家實驗室的Hsin Wang等人對電芯做過擠壓測試分析,他們利用低電荷下的方殼鋰電池研究了在擠壓測試中電池結(jié)構(gòu)的變化。
Hsin Wang的實驗結(jié)果表明,當(dāng)電池在擠壓方向上的形變達到60%以上時,才會發(fā)生內(nèi)短路。
然而,不管是在GB/T31345-2015,還是在GB38031-2020里面,對電池的擠壓形變量僅為30%,而且后者較前者的擠壓力度更是從200kN降為100kN。
當(dāng)然,這里面也有高低電荷的差異,電荷量不同,熱失控的時機也不同。但不論如何,我們的新國標(biāo)是降級了的,而且在靜態(tài)測試下不可能自燃,這是一個門檻很低的測試。
我們?nèi)搜晕⑤p,不宜再對國標(biāo)發(fā)表更多質(zhì)疑。做時間的朋友,時間會證明一切。
對于電動車用戶,我們希望大家以后能重視電動車底盤磕碰,不要當(dāng)沒事,雖然沒有這個國標(biāo),但我們要當(dāng)自己的測試員,為自己的生命負責(zé)。
群里有人說以后不能開電動車去越野了,他還真是機智?。?/p>
為了解決電池包磕碰隱患,蔚來在那起事故后特別增加了換電站里電池包外觀的檢視項目,并與德國西格里碳素公司合作開發(fā)硬度更高的碳纖維增強型塑料(CFRP)電池外殼。
責(zé)任編輯:xj
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