引發(fā)動力電池熱失控的幾個關鍵因素是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-05 22:46
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動力電池安全性問題概括起來叫“熱失控”，也就是到達一定的溫度之后，就不可控了，溫度直線上升，然后就會燃燒爆炸。而過熱、過充、內(nèi)短路、碰撞等是引發(fā)動力電池熱失控的幾個關鍵因素。
(1)過熱觸發(fā)熱失控:
導致動力電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設計的不合理，或者外短路導致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應該從電池設計和電池管理兩個方面來解決。
從電池材料設計角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應；從電池管理角度，可以預測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進行分級報警。
(2)過充電觸發(fā)熱失控:
今年的一起純電動大巴起火事件原因就在于“過充電觸發(fā)的熱失控”，具體則是電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導致的。
針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機的故障，這可以通過充電機的完全冗余來解決；其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。
值得注意的是，隨著電池的老化，各個電池之間的一致性會越來越差，這時過充就更容易發(fā)生。這需要進行整個電池組的均衡，來保持電池組一致性。
比如采用“先并后串”這一最常見電池組組合方法的串聯(lián)的電池組，在解決單體一致性問題后，最好的情況是擁有與最小容量的單體一樣大的容量。有了這個一致性之后，容量回升了，同時也能防止過充。
為了實現(xiàn)一致性，必須有一種方法對各個單體進行容量估計。歐陽明高建議，可以根據(jù)充電曲線的相似性來進行全體電池組狀態(tài)的估計。
也即是說，只要知道了其中一個單體電池的充電曲線，其他的曲線應該跟它是相似的。經(jīng)過曲線變化，它們可以近似重合，曲線變化的過程中間的這些差異就很容易計算。根據(jù)一個單體可以推算出其他的單體。有了這樣的方法，就可以進行上文提到的一致性的均衡，當然這種算法的時間過長，需要進行簡化。
(3)內(nèi)短路觸發(fā)熱失控:
波音787客機曾因電池爆炸起火。在查找事故原因時，發(fā)現(xiàn)電極和隔膜上有金屬物，產(chǎn)生了內(nèi)短路。雖然專家無法100%確認熱失控是由內(nèi)短路觸發(fā)的，但它是最可能的原因，因為找不到其他原因，且內(nèi)短路沒辦法“浮現(xiàn)”。
電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時間非常長，而且不知道它什么時候會出現(xiàn)熱失控。若進行試驗，無法重復驗證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程，都在研究當中。
要解決內(nèi)短路問題，首先要找到產(chǎn)品品質(zhì)好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量；其次對內(nèi)短路進行安全預測，在沒有發(fā)生熱失控之前，要找到有內(nèi)短路的單體。
(1)過熱觸發(fā)熱失控:
導致動力電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設計的不合理，或者外短路導致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應該從電池設計和電池管理兩個方面來解決。
從電池材料設計角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應；從電池管理角度，可以預測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進行分級報警。
(2)過充電觸發(fā)熱失控:
今年的一起純電動大巴起火事件原因就在于“過充電觸發(fā)的熱失控”，具體則是電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導致的。
針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機的故障，這可以通過充電機的完全冗余來解決；其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。
值得注意的是，隨著電池的老化，各個電池之間的一致性會越來越差，這時過充就更容易發(fā)生。這需要進行整個電池組的均衡，來保持電池組一致性。
比如采用“先并后串”這一最常見電池組組合方法的串聯(lián)的電池組，在解決單體一致性問題后，最好的情況是擁有與最小容量的單體一樣大的容量。有了這個一致性之后，容量回升了，同時也能防止過充。
為了實現(xiàn)一致性，必須有一種方法對各個單體進行容量估計。歐陽明高建議，可以根據(jù)充電曲線的相似性來進行全體電池組狀態(tài)的估計。
也即是說，只要知道了其中一個單體電池的充電曲線，其他的曲線應該跟它是相似的。經(jīng)過曲線變化，它們可以近似重合，曲線變化的過程中間的這些差異就很容易計算。根據(jù)一個單體可以推算出其他的單體。有了這樣的方法，就可以進行上文提到的一致性的均衡，當然這種算法的時間過長，需要進行簡化。
(3)內(nèi)短路觸發(fā)熱失控:
波音787客機曾因電池爆炸起火。在查找事故原因時，發(fā)現(xiàn)電極和隔膜上有金屬物，產(chǎn)生了內(nèi)短路。雖然專家無法100%確認熱失控是由內(nèi)短路觸發(fā)的，但它是最可能的原因，因為找不到其他原因，且內(nèi)短路沒辦法“浮現(xiàn)”。
電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時間非常長，而且不知道它什么時候會出現(xiàn)熱失控。若進行試驗，無法重復驗證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程，都在研究當中。
要解決內(nèi)短路問題，首先要找到產(chǎn)品品質(zhì)好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量；其次對內(nèi)短路進行安全預測，在沒有發(fā)生熱失控之前，要找到有內(nèi)短路的單體。
