摘自《进化与变革:特斯拉10年3代动力电池系统集成技术研究报告》
Part 2: 2.5.3 Model S热失控案例分析
(1)案例回顾1:2013年
2013年11月8日,一辆Model S P85在美国田纳新州的高速路上因底盘被三杆球撞击磁穿,发生起火事故。
事故车辆是2013年9月生产的ModelS P85,事发前该车辆已累计行驶了约2400公里,电池包电量SOC为75%。事发地点当天温度为22C,空气湿度为57%,车速为70mph。
一个三联球杆从Model S前面的一辆皮卡上掉落下来,与Model S车底盘发生碰撞,在碰撞发生30-45秒后,车辆发出警报到LED,并发出警报声“CarNeeds Service, Car May Not Restart.”大约再行驶了1分钟后,车辆发出了另一个警报“Please Pull Over Safety, Car Is Shutting Down.”
车主将车靠左停靠在路边,几秒后前底盘部位有烟冒出,烟不断变浓,车主离开两分钟后,看到有火焰从前车底盘冒出,整个过程的事件与时间关系如下图所示:
图2-157. 2013 Model S底盘碰撞起火事件-时间关系图
图2-158 事故车辆
消防队利用大量的水对Model S进行灭火(起初消防队并不知是电动汽车),在5分钟内将火扑灭。特斯拉工程技术人员到达现场后,对整车和电池包进行了评估,并采集了电池的数据。为进一步评估电池包的受损程度和起火部位,技术人员把电池包从车上拆卸了下来,并把电池包第一排发生热失控的两个模组单独拆卸下来,放入盐水中,将电芯残余的电量释放完。
事故电池包以及第一排两个模组(图中黄色框部分),如下图所示:
图2-159 事故电池包与热失控模组
从事后对电池包所受撞击的位置分析可以看出,电池包箱体一共经受了4次不同程度的撞击,6厘米直径大小的球形区,位于箱体边,距离中心偏左9厘米;球形凹痕深1厘米,离前安装法兰边6厘米。
另外两个滑移冲击位于车中心线上,最前面的一个冲击距离前缘13-25厘米;第二个滑移冲击位于距离前缘46厘米的位置,长4厘米;这两次滑移冲击均没有刺穿箱体。
图2-160底盘撞击位置前向整体视图
图2-161底盘撞击位置左侧整体视图
致命的一击位于距离前缘23厘米,中心线偏左22厘米的位置,整个撞击区长7厘米,宽4厘米,深3厘米。在撞击凹形中心区域,向内形成了刺突,长约3厘米,直接击中电芯。凹区和刺突使数个电芯受损,进而引发热失控,起火。
图2-162被刺穿位置外侧图示
图2-163被刺穿位置内侧视图
针对这起事故,特斯拉在后续车辆(2014年3月6日之生的车辆)底盘增加了三重防护,并通过软件设置,提高了车底盘与地面的间隙距离。
这起事故是极具代表性的碰撞所致电动汽车热失控的案例,它曝露出电动汽车的一个潜在安全风险,这主要是由于电池包放置在底盘位置,同时又处于电外层,直接面向路面,非常容易受到来自路面物体的机械损害。此次事故也让促发了其他车企对类似安全事故场景的重视,包括电池包底部球击测试,电池包底部切割测试等;捷豹路虎I-Pace电池包最底层厚厚的钢板,并且钢板与水冷板(下箱体底部)还留有间隙,就有点类似于这种防护板集成到电池包中的意思。
不过,特斯拉的整车底盘三层防护的方案在后面又取消了(不确定在什么时候,以及相应的替代措施为何),同时,Model S电池包底板的厚度反而也变小了,三层防护的方案在Model 3中也没有见到实施的身影。
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