从Model 3剧烈碰撞之后电池散架说起

这段时间对于圆柱电池的关注和探讨已经扩展到各个企业，在SNE的KABC里面，SDI也谈及未来对于新型圆柱电芯的研究，包括不同化学体系的降本策略。

（一） Model 3碰撞后电池分解

上周，在美国俄勒冈州发生了一起Model 3的碰撞事故，驾驶这辆Model 3的司机先是撞断一根电线杆，接着又撞断了两棵树，如下图所示，整个电池系统被分散剖解开来。

图1 Model 3 事故场景

这里最值得关注情况的是：

1）圆柱电池类似油箱分裂，从电池组中分散出来的热失控电池，飞到附近房屋内引发起火，甚至电芯还打到了房屋主人的腿上。

图2 飞散出来的Model 3 电芯，部分热失控了

2）一个很神奇的地方是，这台车的残骸没有被焚毁，残留的电池并没有扎堆起火。

图3 这起事故中Model 3的残骸

这个情况和去年的一起事故很像，在电池系统被侵入以后，电芯局部出现热失控，但通过有效的隔离，使得整体没有出现起火。如果这种侵入达到了破坏完整的结构情况下，电池是被分离，但是本身车内是安全的。我们可以假设一下，如果同样的外部能量落到大电芯方壳或者在软包上，这个车可能很快就会燃烧起来。

图4 侵入的结构

（二）为什么再次探讨圆柱电池

实际上整体特斯拉近100万台Model 3/Model Y在自燃概率方面已经降低到了一个数量级，目前已经发生的燃烧事故主要包括：

· 2019年8月10日，特斯拉Model 3在俄罗斯莫斯科的高速路上与一辆卡车相撞，随后被烧毁。

· 2020年一台Model 3在江西发生了事故，车主刹车失败碰撞后起火。

· 上述这起俄勒冈州的事故，高速撞击电线杆和树干后整体电池飞出，没有形成大规模的起火，也是不容易的。

研究圆柱电池某种意义上就是经过一定的量，在电芯PPM层面出现问题，在碰撞出现问题中，也没有出现很多的热失控事故，这个是主要原因。下一步升级和迭代尤其在Cell to Chassis（电芯与底盘“合体”）方面，几个核心问题确实要考虑：

1）单个电芯热失控是否能够防止热失控蔓延，并且有效断开连接继续工作；

2）在剧烈碰撞下，电芯是否可以得到有效防护，并且会不会甩出来；

3）在轻微碰撞以后，保护电芯结构会不会被破坏。

我个人认为，小容量的电芯是做高度集成的基础，如果用大电芯来做，单体能量一旦触发，能控制住（热失控蔓延）需要很大的努力；而且单个失效在串联状态下，维修是个大问题。最核心的就是，如果出现类似外部能量正面与底部冲击直接并击中电池的底部，摧毁防护体系的情况，电芯会怎么样？特别是基于CTP模式下，电芯之间的结构更多的是靠Pack系统的防护，模组结构比较弱，出现类似冲击，整个方壳电芯都飞出去了，砖头大的电芯脱离后引发的状态也比较麻烦。

图5 Cell to Chassis

小结：目前不少企业都是在重新审视对圆柱电芯的使用，随着美国这一轮纯电动皮卡的上量，基于大容量圆柱电芯的不同的玩法会逐步出现。

图｜网络及相关截图

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。