詳解動力電池BMS電流檢測失效原因
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-06 20:19
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研究動力電池系統(tǒng)的失效模式對提高電池壽命、電動車輛的安全性和可靠性、降低電動車使用成本有至關(guān)重要的意義。本文從動力電池系統(tǒng)外在表現(xiàn)失效模式探索和后果進(jìn)行分析并提出相應(yīng)處理措施。在動力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮各種失效模式以提高動力電池安全性。
動力電池系統(tǒng)通常由電芯、電池管理系統(tǒng)、Pack系統(tǒng)含功能元器件、線束、結(jié)構(gòu)件等相關(guān)組建構(gòu)成。動力電池系統(tǒng)失效模式，可以分為三種不同層級的失效模式，即電芯失效模式、電池管理系統(tǒng)失效模式、Pack系統(tǒng)集成失效模式。
一、電芯失效模式
電芯的失效模式又可分為安全性失效模式和非安全性失效模式。電芯安全性失效主要有以下幾點(diǎn)：
1、電芯內(nèi)部正負(fù)極短路：
電池內(nèi)短路是由電芯內(nèi)部引起的，引起電池內(nèi)短路的原因有很多，可能是由于電芯生產(chǎn)過程中缺陷導(dǎo)致或是因?yàn)殚L期振動外力導(dǎo)致電芯變形所致。一旦發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)短路，無法阻止控制，外部保險(xiǎn)不起作用，肯定會發(fā)生冒煙或燃燒。
如果遭遇到該情況，我們能做的就是第一時(shí)間通知車上人員逃生。對于電池內(nèi)部短路問題，目前為止電池廠家沒有辦法在出廠時(shí)100%將有可能發(fā)生內(nèi)短路的電芯篩選出來，只能在后期充分做好檢測以將發(fā)生內(nèi)短路的概率降低。
2、電池單體漏液：
這是非常危險(xiǎn)，也是非常常見的失效模式。電動汽車著火的事故很多都是因?yàn)殡姵芈┮涸斐傻摹ｋ姵芈┮旱挠性蛴校和饬p傷；碰撞、安裝不規(guī)范造成密封結(jié)構(gòu)被破壞；制造原因：焊接缺陷、封合膠量不足造成密封性能不好等。
電池漏液后整個(gè)電池包的絕緣失效，單點(diǎn)絕緣失效問題不大，如果有兩點(diǎn)或以上絕緣失效會發(fā)生外短路。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，軟包和塑殼電芯相比金屬殼單體更容易發(fā)生漏液情況導(dǎo)致絕緣失效。
3、電池負(fù)極析鋰：
電池使用不當(dāng)，過充電、低溫充電、大電流充電都會導(dǎo)致電池負(fù)極析鋰。國內(nèi)大部分廠家生產(chǎn)的磷酸鐵鋰或三元電池在0攝氏度以下充電都會發(fā)生析鋰，0攝氏度以上根據(jù)電芯特性只能小電流充電。發(fā)生負(fù)極析鋰后，鋰金屬不可還原，導(dǎo)致電池容量不可逆衰減。析鋰達(dá)到一定嚴(yán)重程度，形成鋰枝晶，刺穿隔膜發(fā)生內(nèi)短路。所以動力電池在使用時(shí)應(yīng)該嚴(yán)禁低溫下進(jìn)行充電。
4、電芯脹氣鼓脹：
產(chǎn)生脹氣的原因很多，主要是因?yàn)殡姵貎?nèi)部發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生氣體，最為典型的是與水發(fā)生副反應(yīng)。脹氣問題可以通過在電芯生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制水分可以避免。一旦發(fā)生電池脹氣就會發(fā)生漏液等情況。
以上幾種失效模式是非常嚴(yán)重的問題，可能會造成人員傷亡。即使一個(gè)電芯使用1、2年沒有問題，并不代表這個(gè)電芯以后沒有問題，使用越久的電池失效的風(fēng)險(xiǎn)越大。
電芯的非安全性失效只是影響使用性能，主要有以下幾點(diǎn)：
1、容量一致性差：
動力電池的不一致性通常是指一組電池內(nèi)電池的剩余容量差異過大、電壓差異過大，引起電池續(xù)航能力變差。引起電池間一致性變差的原因是多個(gè)方面的，包括電池的生產(chǎn)制造工藝，電池的存放時(shí)間長短，電池組充放電期間的的溫度差異，充放電電流大小等。
目前解決方法主要是提高電池的生產(chǎn)制造工藝控制水平，從生產(chǎn)關(guān)盡可能保證電池的一致性，使用同一批次電池進(jìn)行配組。這種方法有一定效果，但無法根治，電池組使用一段時(shí)間后一致性差的問題還會出現(xiàn)，電池組發(fā)生不一致性問題后，如果不能及時(shí)處理，問題會愈加嚴(yán)重，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)。
2、自放電過大：
電池制造時(shí)雜質(zhì)造成的微短路所引起的不可逆反應(yīng)是造成個(gè)別電池自放電偏大的最主要原因。在大多電池生產(chǎn)廠家對電池的自放電微小時(shí)都可忽略，由于電池在長時(shí)間的充放電及擱置過程中，隨環(huán)境條件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起電池大自放電現(xiàn)象，這使電池電量降低，性能低下，不能滿足使用需求。
3、低溫放電容量減少：
隨著溫度的降低，電解液低溫性能不好，參與反應(yīng)不夠，電解液電導(dǎo)率降低而導(dǎo)致電池電阻增大，電壓平臺降低，容量也降低。目前各廠家電池-20度下的放電容量基本在額定容量的70%~75%。低溫下電池放電容量減少，且放電性能差，影響電動汽車的使用性能和續(xù)駛里程。
4、電池容量衰減：
