蔚来汽车召回原因的探讨

一 蔚来汽车与宁德时代的公告连续多起自燃事件后，蔚来汽车今日发布了召回公告，宣布对涉及安全隐患的4803辆ES8进行召回。根据公告的内容，此次召回的原因是NEV-P50型模组内的低压线束存在磨损，短路的风险，这也是蔚来针对上海地下车库自燃事件的调查结论。“该事故车辆使用的电池包搭载型号为NEV-P50的模组，模组内的电压采样线束存在由于个别走向不当而被上盖板挤压的可能性。在极端情况下，被挤压的电压采样线束表皮绝缘材料可能发生磨损，从而造成短路，存在安全隐患。其他出现电池安全事故的ES8也采用了同一类型的动力电池包。…将为所有召回车辆免费更换搭载规格型号为NEV-P102模组的电池包。…2018年10月20日之后生产的70kwh电池包搭载型号为NEV-P102的模组。模组内部结构采用了不同设计，没有上述安全隐患。”与此同时，电池包模组的供应商宁德时代也在同一时间发布公告：“…经调查发现，由于此次召回的电池包箱体与我司供应的模组结构产生干涉，在某些极端条件下可能出现低压采样线束短路风险，存在安全隐患。该批次模组采用定制化设计，该设计仅使用于此次召回的4803辆ES8产品。对比两者的公告基本可以得出：模组内电压线束存在短路的风险。所不同的是，蔚来汽车认为是“模组内线束存个别走向不当”而引起与模组上盖板挤压，这个角度来看，问题责任方在模组本身，即宁德时代；宁德时代则声明是“电池包箱体与模组结构产生干涉”，这个角度来看，问题的责任方是电池包集成方，即蔚来汽车。蔚来汽车的观点在于模组内线束走向布置不当，引起与上盖产生挤压；宁德时代的观点在于由于模组外的电池包结构与模组发生干涉，可能导致低压线束短路的风险。无论是哪一个观点，短路的原因都是上盖，低压线束，挤压，磨损。二 蔚来NEV-P50电池包蔚来NEV-P50模组和电池包如下图所示：
P50指电芯为50Ah的电池包，以此类推，P102指电芯为102Ah的电芯，这两款电芯均是2017年量产的能量型BEV电芯。升级后，模组应该是1P。蔚来汽车召回原因的探讨ES8整个电池包的空间还是非常紧凑，高度方向上，模组的高度为115mm，PACK的高度为153.65mm，总共有38.65mm的高度可用空间，可以大概推知：38.65mm=箱体底的厚度+箱体上盖的厚度+水冷板厚度+模组上盖到箱体上盖的距离。蔚来汽车召回原因的探讨长度上，与模组相关的电池包长度是1726.5mm，长度方向是4个模组排布，共1260mm，可用空间为466.5mm=2个横梁加强筋宽度+箱体前后侧面厚度+模组与箱体距离+模组与横梁距离。宽度上，与模组相关的电池包宽度是1360mm，宽度方向是8个模组排放，共1200mm，可用空间为160mm＝1个纵向加强筋厚度+6个模组与模组间间歇+2个模组与纵向加强筋距离+2个模组与箱体侧壁距离。NEV-P50电池包外形基本尺寸如下所示：蔚来汽车召回原因的探讨蔚来汽车召回原因的探讨从长宽高三个纬度上看，模组与箱体的间隙都会相当紧凑。三 低压线束如何短路，起火高低压线束是造成电动汽车事故原因的一个重要根源，由于大多是手工压制，安装，所以工艺，生产过程质量控制相对较难，常常出现问题，而且集中出现在早期，是典型的早期故障模式（即产品没有经过充分的可靠性筛选，属于浴盆曲线早期阶段，成熟的产品会将早期故障消灭在出厂之前，这样到市场上产品会进入随机故障阶段），这也是目前行业在用FPC代替传统低压线束方案的一个原因。如果是单纯的模组本身原因，那么就如同蔚来汽车所陈述，在模组的装配过程中，个别低压线束走向没有做好（这个手工生产很有可能），宁德时代质量管控没有到位，致使个别产品已经存在低压线束的应力过大（线束绷得过紧，或是弯曲使得连接处应力过大），或是当模组上盖板紧固后，线束已经与上盖产生干涉（发生接触挤压）。这种情况下，随着低压线束通电流，发热，加上已经存在的应力和挤压摩擦，线束的外皮将加速破裂，进而导致短路发生。进一步发展，可能引起冒烟，起火。蔚来汽车与宁德时代在公告中都提到了极端情况，通常极端情况指滥用，个人感觉这里会包括底部碰撞等Z向的冲击，这个会让模组与箱体可能产生接触，也包括电芯膨胀力的作用，这一点是蔚来汽车在答SOC降低到90%提出的观点。“SOC越低，电芯膨胀程度就越低，线束受损的可能性也就越低。”这个可能性是存在的。即模组/电池包在出厂时是好的，线束也没有和任何结构发生干涉。但随着电芯的膨胀，模组开始膨胀（主要是长度方向），在膨胀力的作用下，线束承受的应力变大，膨胀后的模组，体积发生变化，这样如果电池包的结构设计考虑不足，此时电池包结构将与模组结构发生干涉，相互挤压。低压线束受磨损，导致短路。这种情况有可能是双方的责任。首先，宁德时代是否和蔚来汽车提供了电芯与模组的膨胀力量化分析，其次，蔚来汽车在设计PACK时，是否有考虑膨胀力的影响。三元电芯的膨胀力影响尤其明显，根据相关的测试，单个方形三元电芯在正常充放电情况下，循环寿命结束时，厚度会膨胀10%，其中3%－5%是不可压缩。在模组中，因为有预紧力的存在，膨胀厚度会有变化，但12个电芯厚度增加叠加起来也能够产生足够的变化。宁德时代对电芯的膨胀力早有研究，在模组设计时应该会留有间隙和相关的应对方案，所以单纯的膨胀力导致挤压磨损概率较低。而且，ES8运营不超过2年，膨胀力变化不会明显。如果有，那就是电芯本身的问题。如果是单纯的由电池包箱体结构干涉到模组，那么这完全将是电池包结构设计和工艺装配时的问题。这在国内早期粗放式的产品常有发生，高压线束有时也会被迫与结构件发生挤压。如果NEV-P102的包不存在这个问题，而包与模组设计大小没变，那么可以证明还是有模组本身问题；所以NEV-P102不存在这个问题，那么包与模组至少有一个是发生了变化。了解NEV-P102包的朋友可以确认下。四 个人观点保留对二者公告看法。低压线束的问题有可能是存在的，这也是个风险点，但整个产品涉及到811电芯的问题。等P102车型的表现再说。