Model 3爆炸揭露了一个电动车重大技术“缺陷”
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来源：新车网
时间：2021-01-28
1月19日晚，一辆特斯拉Model 3在上海一小区因故自燃，并随后发生多次严重爆炸。有用户在微博@我们，希望我们分析一波。
结合Model 3此次自燃的缘由，再根据我们此前与相关电池工程师的采访，以及在电动势粉丝群的讨论分析，我们认为：
“此次Model 3自燃爆炸，揭露了一个电动车一直未解决的重大技术缺陷——电池包无底壳碰撞预警。”
换言之，不管是特斯拉Model 3，还是其它任何电动车，只要电池包磕碰，并引发电芯内短路，车子都无法避免自燃。
并且，这是行业一直存在的痛点，目前没有做有效技术手段去规避。
另外需要说明的是，电池包底壳碰撞预警不是热失控预警，两者的区别是：只要热失控，电动车都会预警；而电池包底壳严重碰撞，不会预警，但会引发热失控。
1、“3车”之鉴
对于引发此次自燃事件的缘由，特斯拉方面回应媒体称，“初步判断起火原因为车辆底部的高压电池受到撞击后引发内部电芯损伤，最终导致起火。”
注：这是特斯拉初步判断，非最终通报。如果大家还有记忆，这样的事故已经有两起了。
去年8年，一辆小鹏G3在街区行驶中突然自燃。事故发生后，小鹏官方将该车举升勘察，发现电池箱底部有明显严重的磕碰伤痕，导致电池严重受损，并判断这是该次事故的原因。
再往前看。2019年4月，西安蔚来授权服务中心一辆ES8发生自燃，这也是蔚来ES8发生的第一起自燃事故。
之后，蔚来官方发布消息称，“车辆底盘曾遭受严重撞击，电池包外壳与冷却板变形，电池包内部结构被挤压一段时间后短路着火。”
而从当时车主自述来看，底盘在碰撞后，车子是能继续行驶的。这一点从以上蔚来声明亦可窥见：一段时间后短路着火。
2、关于热失控预警
不管是在GB38031-2020，还是在更老的GB/T31345-2015，即《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，都明确规定了5分钟热失控预警，如果没有，那就是不合格的产品。
至于以上3款车当时有没有发出预警，从用户后续的反馈来看：都没有。
那为什么没有发出预警，是这3辆车都不合格吗？就市面产品来说，这3款车都不算差，都不合格似乎也说不过去。
所以，要么是用户撒谎，要么是用户没注意到预警，要么是这几款车确实不合格。
其实，这个问题再做讨论没有任何意义，很简单，只要查下监控后台就知道车子当时有没有发出预警了，这些厂家都是知道的，这也是厂家与用户协商赔偿的筹码。
3、业内对底壳碰撞的争议
这几起案例真正要反思的地方在于，为什么不在底壳碰撞当时就给用户发出预警？如果提前发出预警，车主停车拿去检修，不就可以免于一场自燃了吗？
然而事实是，在目前的电池包设计上，根本就没有底壳碰撞预警这一环节，一方面是大家觉得没必要，再就是国标没有硬性要求。
在GB38031-2020里面，８.２.３电池包模拟碰撞测试中，其碰撞测试方向为汽车行驶的X轴方向，另一垂直于行驶的水平方向为Y轴方向。
至于垂直于地面的Z轴方向，是没有碰撞测试的。所以问题就产生了，为什么不设置底壳碰撞预警？
这里面的考虑有两点，一来，电池包底壳硬度足够，足以抵抗一般碰撞；二来，如果碰撞特别严重，导致电池包内部热失控，或者冷却液泄露，就会发出报警。
而上面3辆车之所以自燃，原因是其碰撞程度介于一般碰撞和严重碰撞之间的“中间介态”，即底壳变形，电芯被挤压，但却没有即刻短路失控，冷却液也没有泄露引发绝缘。
对碰撞中间介态的忽视，或者说碰撞是否影响到电芯的正常工作，成为问题的关键所在，这就涉及到电池的挤压测试。
4、罪恶之源——电芯挤压
仔细分析上面3个案例的发生过程，首先是电池包底壳遭遇严重碰撞，随后是热失控自燃。
那么，为什么在碰撞当时没有发出预警？因为当时只是底壳变形，电芯被挤压，电芯还没有热失控，车子继续行驶，电芯在放电后才发生短路的。
从那一起ES8案例来看，当时那辆车在底壳碰撞，电芯被挤压后，除了正常行驶，还进行了充电，着火地方位于充电桩旁边。
而小鹏G3和这辆特斯拉Model 3，也在电芯被挤压后，车子继续行驶，电芯继续放电，才引发的内短路，热失控。
所以，电芯被挤压，成为这3起事故的关键。难道国标没有电芯挤压测试吗？有，不仅电芯有，而且电池包挤压测试都有。
5、国标电芯测试的缺陷
在GB38031-2020里面，对电芯和电池包都有挤压测试，其中对电池包的挤压测试是X轴和Y轴，同样没有Z轴。
不过问题最关键的地方在于，国标测试是在电芯和电池包“静态工况”下完成，而实际情况是在“动态情况”下发生的。
所谓静态工况，就是电池挤压测试后静观电池变化，而动态情况，是电池在车上放电，比如上述3例自燃。
按照电池国标，电芯挤压合格的标准是1小时后不起火、不自燃，而电池包合格的标准是2小时后不起火、不自燃，这是电芯出厂，电池包上车的必备条件。
就以上3台车来说，我相信它们的电芯和电池包是合格才能装上车的，问题发生在底壳碰撞，进而对电芯的挤压，然后电芯继续放电，才会热失控，也就是动态情况。
一位熟悉电动车测试的人士向我们透露，“如果国标在挤压电池测试后继续做充放电测试，那么电池肯定会自燃。”
他还说，“国标就是最低标准，好的品牌的热失控时间不仅超过5分钟，而且不低于半小时。”
我们从一位电池厂测试工程师那儿得到了确认，“电池在做完挤压测试后，是不会重复‘上电—放电’再测试的。”
6、请重视电池包底壳磕碰！
美国橡树岭国家实验室的Hsin Wang等人对电芯做过挤压测试分析，他们利用低电荷下的方壳锂电池研究了在挤压测试中电池结构的变化。
Hsin Wang的实验结果表明，当电池在挤压方向上的形变达到60%以上时，才会发生内短路。
然而，不管是在GB/T31345-2015，还是在GB38031-2020里面，对电池的挤压形变量仅为30%，而且后者较前者的挤压力度更是从200kN降为100kN。
当然，这里面也有高低电荷的差异，电荷量不同，热失控的时机也不同。但不论如何，我们的新国标是降级了的，而且在静态测试下不可能自燃，这是一个门槛很低的测试。
我们人言微轻，不宜再对国标发表更多质疑。做时间的朋友，时间会证明一切。
对于电动车用户，我们希望大家以后能重视电动车底盘磕碰，不要当没事，虽然没有这个国标，但我们要当自己的测试员，为自己的生命负责。
群里有人说以后不能开电动车去越野了，他还真是机智啊！
为了解决电池包磕碰隐患，蔚来在那起事故后特别增加了换电站里电池包外观的检视项目，并与德国西格里碳素公司合作开发硬度更高的碳纤维增强型塑料（CFRP）电池外壳。
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