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对动力电池4类热失控缘由剖析
公布工夫:2019-2-14 10:11:20      点击次数:70

动力电池安全性题目归纳综合起来叫“热失控”,也就是抵达肯定的温度以后,便不可控了,温度直线上升,然后便会熄灭爆炸。而过热、过充、内短路、碰撞等是激发动力电池热失控的几个关键因素。

(1)过热触发热失控:

致使动力电池过热的缘由来自于电池的选型和热设想的不合理,大概中短路致使电池的温度降低、电缆的讨论松动等,应当从电池设想和电池管理两个方面去处理。

从电池质料设想角度,能够开辟去防备热失控的质料,阻断热失控的回响反映;从电池管理角度,能够展望差别的温度局限,去界说差别的平安品级,从而停止分级报警。

(2)过充电触发热失控:

往年的一同纯电动大巴起火事宜缘由便在于“过充电触发的热失控”,详细则是电池管理体系自己对过充电的电路安全功能缺失,致使电池的BMS曾经失控却借在充电致使的。

针对这类过充电的缘由,解决办法起首是查找充电机的毛病,那能够经由过程充电机的完整冗余去处理;其次是看电池管理合不合理,比如说没有监控每一节电池的电压。

值得注重的是,跟着电池的老化,各个电池之间的一致性会愈来愈差,这时候过充就更轻易发作。那需求停止全部电池组的平衡,去连结电池组一致性。

好比接纳“先并后串”这一最常见电池组组合要领的串连的电池组,在处理单体一致性题目后,最好的状况是具有取最小容量的单体一样大的容量。有了这个一致性以后,容量上升了,同时也能防备过充。

为了实现一致性,必需有一种要领对各个单体停止容量预计。欧阳明高发起,能够凭据充电曲线的相似性去停止全部电池组状况的预计。

也即是说,只要知道了个中一个单体电池的充电曲线,其他的曲线应当跟它是类似的。经由曲线转变,它们能够近似重合,曲线转变的历程中央的这些差别便很容易盘算。凭据一个单体能够推算出其他的单体。有了如许的要领,便能够停止上文提到的一致性的平衡,固然这类算法的工夫过长,需求停止简化。

(3)内短路触发热失控:

波音787客机曾果电池爆炸起火。在查找变乱缘由时,发明电极和隔阂上有金属物,发生了内短路。固然专家没法100%确认热失控是由内短路触发的,但它是最能够的缘由,由于找不到其他缘由,且内短路出设施“表现”。

电池制造杂质、金属颗粒、充放电收缩的膨胀、析锂等皆有可能形成内短路。这类内短路是迟缓发作的,工夫异常少,并且不晓得它什么时候会泛起热失控。若停止实验,没法反复考证。现在全球专家还没有找到可以或许反复由杂质引发的内短路的历程,皆在研讨傍边。

要处理内短路题目,起首要找到产品品质好的电池厂商,选择电池及电池单体容量;其次对内短路停止平安展望,在没有发生热失控之前,要找到有内短路的单体。

那意味着必需要找到单体的特性参数,能够先从一致性动手。电池是不一致的,内阻也是不一致的,只要找到中央有变异的单体,便能够将其区分出来。

详细而言,一般的一个电池的等效电路和发作了微短路的等效电路,方程的情势实际上是一样的,只不过一般单体、微短路的单体的参数发作了转变。能够针对这些参数去停止研讨,看其在内短路转变中的一些特性。

个中特性之一就是内短路单体的电势差,对照其内阻跟其他单体的差别。欧阳明高提出,研发职员要应用模子去停止单体的辨识。在测出每一个单体的电压、电流后,应用这些数据再联合模子,便能够把每一个单体的内阻预估出来。再把单体的参数全部预估出来后,凭据参数的转变,便能够判定其一致性是不是发作了明显性转变。

(4)机器触发热失控:

碰撞是典范的机器触发热失控的一种体式格局。特斯拉频频发作起火变乱就是这个缘由。欧阳明高泄漏,清华大学跟MIT配合合尴尬刁难特斯拉在美国的碰撞变乱停止过剖析。若是在实验室停止碰撞的一个仿真,最接近的是针刺。

处理碰撞触发热失控的设施就是做好电池的平安珍爱设想。而那需求研发职员先了解热失控的发作历程。

一般而言,热失控发作以后,会往下流传。好比第一节热失控以后会有传热,最先流传,然后整组像放鞭炮似的一个一个接下来。针对这类流传,能够竖立一个模子,包含中央温度降低率、化学能电能的产热、传热对流等。全部热电耦合的模子,能够用量热仪来做一个相干的定量分析。

有了流传模子,研发职员能够设想如何来阻断和抑止,那需求加隔热层。然则,加隔热层其实不简朴,一方面加厚了体积大,另一方面隔热层跟冷却又是抵牾的。这些都是需求处理的题目。

总之,在热失控扩大和抑止方面,研发职员要从平安珍爱设想和电池管理两个方面动手。

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