特斯拉電池起火的泄壓和排氣

來自專欄汽車電子設計

昨天，在洛杉磯一輛特斯拉Model S起火自燃，在行駛中毫無徵兆地冒煙起火的。Mary McCormack在Twitter上發布的視頻如下：

如視頻中所看到的那樣，大量的燃燒的氣體在往外噴射，我覺得Tesla有時候覺得對是教科書級別的把我們對於電池系統危害的一些考慮，以具體事例的形式展現給大家來看。

如下這個案子是泄壓和排氣設計，內部壓力的增加，排氣閥打開，電池開始排氣。電芯中的活性物質與空氣接觸以後，發生劇烈反應，放出大量的熱，這個過程繼續引燃周邊的電芯，在開始反應的模組的排氣閥達到一定的壓力之後，模組的排氣閥打開，然後出現了視頻上的情況

多看幾遍視頻，基本可以把整個過程給聽出來，初期是單個模組，然後是相鄰模組參與，然後1分鐘內持續釋放，這個釋放的聲音在視頻中是時而加強的。

Mary McCormack 上傳的視頻，45秒

Youtube上面的視頻，2分鐘左右，基本整個噴火的過程結束了

從整個現象來看，用以分割模塊的隔斷還是很好的抑制了模組往更大的範圍蔓延，大量可燃氣體往外排，也比較好的抑制電池系統內火勢的蔓延。

我們來複盤一下：

• 電池系統需要考慮熱失控條件下，局部產生的大量熱量和氣體，熱氣體的排出點設計需要在一個很大的整體內進行
• 排氣系統需要引導導氣體和電池噴出的物質，這種混合了有毒氣體和物質的熱流遠離乘員艙，遠離可能造成人員傷害的位置
• 在在車輛正常運行期間，需要考慮防止污染物（如道路碎片和濕氣）進入電池組，排氣系統需要保持在閉合狀態下
• 熱失控事件期間所產生的壓力，需要以模組為單位考慮，在不同區域產生的狀態來評估釋放的效果

與這個相比在NFPA所做的《Hazard Assessment of Lithium Ion Battery Energy Storage Systems》一文中有著對於特斯拉的Power pack的NMC電芯的危害分析情況

排氣的燃燒過程

小結：這次車輛停置的時候自燃，還是給了我們一個很好的素材來評估電池系統內排氣系統的作用。嚴格來說，熱失控的實驗做起來複現性還是有些困難，重點還是需要延緩時間和讓明火和氣流能夠有效的導出來。

建議：從這個層面來看，我們需要對於電動汽車自燃事件中去考慮一些事情，特別是排氣系統，而對於在排氣過程中所產生的600度左右的火焰氣流對周圍物質的引燃予以充分的考慮。而在儲能系統中，則採取系統分離，頂端排氣然後使用安全距離和整體排氣布置的辦法予以控制整個系統的安全性。