Model 3爆炸：電動車罪惡之源：電芯擠壓

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