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作者簡介:朱玉龍,資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師,目前從事新能源汽車電子化工作,10年以上的新能源汽車專業從業經驗,在電池系統、充電系統和電子電氣架構方面有較深的認識和實踐,著有《汽車電子硬體設計》,開設《汽車電子設計》公眾號。

之前中美各有一起Model S在停放之後發生熱失控,這兩起事故有一些共通性,根據美國NTBS(美國國家運輸安全委員會)和國內的調查報告,我們可以做一些對比。因為美國的事故資訊比較全,我們以此為基準,再結合國內的資訊做差異比較。

備註:目前消費者最不能接受的就是無碰撞、無明顯濫用下的起火事故,這也是我們當下所有人比較棘手的事情。

1) 好萊塢的停放起火事故

這起事故廣為人知,細節我們就不說了,重點來看NTBS的調查分析的初始報告。首先該事故和我們想要達到的效果是一致的,車沒完全燒著。如下圖所示,雖然這車看著在燒,整體的措施使得在一定的處理之後,車是完整的,在前輪和後輪兩個區域性燃燒以後,整個熱擴散的過程被控制在一定的範圍內。而前輪的火焰主要是洩壓閥開啟以後,在洩壓閥大量的高溫氣體和火焰噴出造成的效果,後方的火焰實際沒有模組被引燃。

備註:這和該車停在大街上有關係,在消防員施加一定的消防措施以後,只有4個電池模組被燒燬,蔓延沒有進一步擴充套件。

圖1 特斯拉燒起來前後的情況

這是事故處理完之後,電池底部和電池上蓋部分的燒損情況如下圖所示。

● 電池底部:電池底部主要是洩壓閥開閥區域有大量燒焦的地方。

● 電池上部:除了一個模組上方的防火層(雲母板)的區域被燒燬之外,整體結構是完整的。

圖2 特斯拉 Model S電池系統的正面和反面

隨著對電池的進一步拆解,我們可以看到如下的結果:嚴格上只有1個模組熱失控了,如下圖示,是14號模組。

我們來整理一下,該起事故是這樣的過程:14號模組熱失控以後,在這個腔體裡面蔓延,熱量經過一定的累積以後,把15號和16號模組艙室的橫樑燒了一個洞出來,然後氣體從15&16號的洩壓閥漫出來。

而實際模組上方的隔熱層很好的保護了11&12和15&16號模組免受高溫氣體的烘烤,在Bonding的線燒斷以後,熱量也沒有從Busbar過多的傳導過去,大量單體電芯開閥之後噴出的高溫物質同樣沒有過多的破壞模組防火結構,可以看到邊上相鄰的幾個模組都是完整的,沒有燃燒和開閥。

相鄰模組的防火情況

2) 中國的事故

這起發生在上海的事故資訊釋出得比較少,根據有限的資訊了解下來,是電池系統上方的16的模組過熱,然後引發15和16兩個模組熱失控。但是這起事故與美國那起不同的是周邊有車輛,導致兩邊整體燒起來了,這種高壓可燃氣體的釋放方式在這個場景下帶來的問題是顯而易見的。如果徐匯的這起事故在開放區域釋放,可能整體的燃燒情況不會如此嚴重了。可以初步判斷,這裡模組的隔離可能突破了不少的區隔,還有多個模組也燃燒起來了。

備註:特斯拉的宣告是,通過對電池、軟體、製造資料和車輛歷史資料的大量深入調查,初步判斷該個別事故由位於車輛前部的單個電池模組故障引起,首次出現煙霧後,電池包安全系統按照設計預期,將火控制在電池的特定模組中,並將熱量向座艙外部和模組外部排出,使得電池包其餘部分保持完整。

小結:

靜置燃燒和經過明顯濫用(碰撞或者其他機械濫用)事故有著本質的區別,在電池結構本體完整的條件下,後續的電池系統設計需要比這兩個案例做得更好。

文|朱玉龍

圖|朱玉龍 網路及相關截圖

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