2015年以来,电动轿车被烧事情一而再三地被媒体曝光。怎么处理好这个问题,2017年5月6日-7日,由清华大学主办的第一届全国锂离子电池安全性技能研讨会在北京举行,欧阳明高教授以为,处理好动力电池热失控需求三板斧。这些阐明,要处理好电动轿车上动力电池的安全,一是职业上下都有必要要高度重视,二是要研宣布技能指标较高的体系(总成件),三有了这样的体系今后,要活跃装备到轿车上来。笔者将自己对动力电池安全智能体系及实例剖析及主张,共享给我们,供我们参阅。
一、动力电池安全危险的诱因
动力电池是动力载体,阐明其安全危险诱因是客观存在的。依照欧阳明高教授的总结,大致能够分为三大类:
1)外部高温会导致电芯防爆膜决裂,电解液喷出,会产生焚烧、起火。在外部高温环境下, 电解液分化物与正极、负极产生反响,电芯隔阂将消融分化等导致内部短路,电能量开释也多会产生很多的热量。
图1 实验数据示意图
实验数据显现,当电池单体温度抵达135℃时,隔阂开端消融,电压下降;150℃电池电压快速下降,等温度高达245℃时,隔阂彻底溃散。结论是,电池单体作业温度在40℃~50℃之间是比较抱负的。结论是,假如高于或低于这个温度规模都是不利于电池正常运用的。
2)动力电池内部的杂质、金属颗粒、充放电胀大与缩短、析锂等都有产生动力电池内部短路的或许。由动力电池内部杂质引起的内短路的进程的机理,现在全世界专家还在研讨阶段。
结论是,现在要做到消除动力电池内部的杂质等诱因,理论上还没有找到可行的方法。
3)轿车机械受损如激烈的碰击、翻车、揉捏也是无法躲避的客观事实。机械受损会导致电池产生机械损坏,在很短的时间内,会产生动力电池短路。结论是,轿车是运动物体,动力电池的机械受损也是一个大概率事情。
二、动力电池产生安全事故的人为因素
1)因为充电操作不妥导致外部短路。导致电池放电电流很大,会使电芯发热,高温会使电芯内部的隔阂缩短或彻底坏坏,构成内部短路,因此爆破。结论是,进行培育,加强办理是一个十分必要的根底办理作业。
2)电池过充导致正极的锂过度放出会使正极的结构产生变化。而放出的锂过多也简单无法刺进负极中,也简单构成负极外表析锂,并且,当电压抵达4.5V以上时,电解液会分化出产很多的气体,然后导致电池鼓胀,严峻的话甚至会冒烟起火。结论是,要经过声光等办法要能及时奉告要奉告操作人员,一起技能办法当即到位。要能根绝这个行为的产生。
3)过放会导致电池正极资料分子结构损坏,然后导致充不进去电。结论是,要经过声光等办法要能奉告要奉告操作人员,一起技能办法上,要能根绝这个行为的产生。
4)IP防护等级不合格,导致电池内部水份含量过高。水份能够和电芯中的电解液反响,出产气体,充电时,能够和生成的锂反响,生成氧化锂,使电芯的容量丢失,易使电芯过充而生成气体,水份的分化电压较低,充电时很简单分化生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆破。
三、动力电池安全安防范办法
1)BMS办理体系要具有主动躲避人为不妥操作的功用。
2)动力电池单体出产中进程操控办法到位。主要是要保证单体质量要高、共同性要高。电池包的IP等级要契合电动轿车的技能要求;
3) BMS办理体系要能操控电动体系环境温度,要坚持适合,具有主动调理功用;
4)低温环境下,BMS办理体系要能对动力体系主动加温,对行将产生焚烧时(或爆破时间),要能主动消除这些;
四、动力电池安全智能体系根本结构
动力电池安全智能体系分为三部分:a)电池体系;b)热办理体系;c)主动救活体系。
图2 动力电池安全智能体系根本结构
1)热办理体系的根本功用
a)电动轿车正常后,电池一直坚持在最佳作业温度区间;
b)低温环境下,借力充电枪(220-380网电)给车载电池加热至电池正常作业问题;
c)躲避根绝虚充或许过充;
d)能在-40度极寒条件下,保证电动轿车能正常作业。
图3 热办理体系根本部件
2)主动救活体系根本功用
a)电池箱温度过高或许焚烧时,主动声光报警,告诉乘员分散;
b)将药剂罐内药剂敏捷喷入电池箱内进行救活,整个进程不超越0.2秒。
c)整个救活成果,不给电池体系构成新损害。
五、动力电池安全智能体系作业原理
1)热办理体系的根本原理
选用液体冷却技能,将专业规划的换热板放置于电池箱内,在主机内对液体介质进行加热/冷却,再将液体送入换热板内,经过内部流通的液体进行循环换热。技能指标要求:
a)电池温度准确操控在(±1℃);
b)温控速度在极热或极冷情况下能20分钟抵达动力电池的正常规模。
c)体积尺度巨细有必要操控在整车能承受规模以内。
能够完成完成的根本方针:
a)避免电池温度过高,削减电化学腐蚀,避免热失控导致焚烧或爆破;根绝电池温度过高所引起的自燃;
b)避免低温充电时,电池易呈现瞬间电压过充现象,导致短路;
c)避免低温过充时导致的电池不可逆损害。
2)主动救活体系的根本原理
在温度(热量)传感器信号产生时,ECU宣布指令,履行元件开端作业,救活剂当即抵达,遇热敏捷气化,吸收很多热量,抵达快速降温的效果,且在电池箱底部构成积液,可继续降温。技能指标要求:
a)常温常压储存下,救活剂有效期达10年;
b)救活剂药剂遇热气化,沉滞于电池箱内,敏捷稀释氧含量,在非闭空间里,亦可抵达窒息救活。
c)救活剂能捕捉自由基,继续快速打断链式反响,构成保护层,阻挠复燃。
d)救活剂介电强度大于60KV(不导电),且无腐蚀性,不会对电池构成任何损伤;
e)药剂在天然状态下5天天然分化,喷放后无需对电池箱做任何清洁作业,一起其分化物对环境无任何污染。臭氧层损耗值(ODP)为0,温室效应值(GWP)为1。
六、总结及主张
1)电动客车装备“动力电池安全智能体系”将是强制安全规范的要求。《机动车运转安全技能条件》(GB7258-20&TImes;&TImes;)替代GB 7258-2012)(征求意见稿)的12.10.4条款明确要求:“车厂大于等于6m纯电动客车、充电式混合动力客车、燃料电池轿车应设置具有向驾驭人员报警功用的电池箱专用主动救活设备。”客车整车企业有必要加强对动力电池安全智能体系的研讨。
2)电池安全智能体系理应向高集成度方向开展。纯电动客车的驱动电机也要坚持必定作业温度,客车车身里也要求主动救活设备。客车里不或许装备功用根本共同的多套的设备。最好是一整套总成,体积要小。
3)救活剂,一是绝缘度等级要高,二是救活剂彻底救活功用后,能主动天然分化,三是救活剂彻底救活功用后,在动力电池箱上不能有留传物。
4)有了“动力电池安全智能体系”,电动轿车安全等级会大大进步,对电动轿车遍及使用,无疑是”功在整车、零部件厂家,利在老百姓“的大好事,我们都要活跃推进它的使用。
5)我国电动轿车开展速度会很快的,安全办法(技能)有必要要跟上。动力电池安全智能体系理应一个核心技能,一是继续进步质量,二是有序地装备到车来,必定要消除老百姓对电动轿车安全性置疑心思。