鉅大LARGE | 點擊量:1210次 | 2020年07月02日
簡談鋰離子電池系統(tǒng)起火
鋰離子電池起火的原因不盡相同,詳細的事故分析能幫有效規(guī)避未來風險。
最近整理電池系統(tǒng)由內(nèi)而外起火的原因分析,這里重要是考慮一層層原因往前去推,然后考慮將以前和未來的事故都放進去進行匹配,再根據(jù)各個車型的實際設計推測未來出事故的ppM(ppM:partperMillion,百萬分之幾)。下文把所有廠家的名字都去掉了,探討這個話題并不針對任何公司,不做評判。
這是從假定單個出問題=》擴展到全局的實驗維度
說明下,因為整個分析,只是為了匹配電池系統(tǒng)著火這個極端事件出現(xiàn)的,我們就區(qū)隔出機械濫用的內(nèi)容。電池系統(tǒng)的設計基礎著眼于一個車輛比較安全的位置,防止在車輛使用過程中出現(xiàn)問題。整個機械設計這塊固然是目前大量做針刺、擠壓等實驗安全性的內(nèi)容,但實際上由機械濫用引起的問題反而成為大家容易解決的問題。
以Tesla為例:
T3:在美國田納西州士麥那起火燃燒,這輛電動汽車沖向掉落路面的拖車掛鉤,底盤碰撞后發(fā)生火災。
T2:駕駛者在轉(zhuǎn)彎時撞上、并穿過了了一座水泥墻,最終撞在一棵樹上停了下來,起火。
T1:在西雅圖車主稱撞上了路中的金屬殘片,因此他離開了高速公路。車子失效后,他又聞到了燃燒的味道,車輛此時著火燃燒。
這種機械上的設計也顯得簡單,在結(jié)構(gòu)外圍和底蓋考慮更多的防護,即可取得立竿見影的效果。
起火背后的原因分析
我們把今年發(fā)生事故的廠家去掉,可以再思考下,車起火是電池還是電池之外?
很大一部分是電池之外的負載
線纜過熱=》外圍部分被點燃的事更多些
這里可以分基本的三層,著火的本質(zhì)原因
1)電池內(nèi)的未按照設計意圖的熱能釋放+內(nèi)外燃燒物
2)電池內(nèi)的可燃氣體釋放+燃點
3)電池內(nèi)的可燃液體釋放+燃點:此處重要包括電解液泄漏和冷卻液泄漏兩部分。
我們可以通過電池系統(tǒng)的熱能釋放來考慮下:
1.1電池包或電池單體過充
過充一般而言確實是熱能釋放比較普遍的原因,電池包級熱失控事件,可以往下細分為多電池(模組、單體過充)=》電池過充和電解液蒸發(fā)=》熱事件
SOC計算錯誤引起的過充(SOC:剩余電量)
高SOC狀態(tài)下,未按照保護而進行的能量回收引起的
充電控制程序卡住引起的過充
1.2短路過流的熱能釋放
電池包/高壓電路故障導致短路=》熱量
這里重要是由電池包內(nèi)部短路和外部短路,引起導體&連接器過熱、單體過熱引發(fā)隨后的熱事件。進一步細分也可以分解成模組的短路引發(fā)的部件過熱。
模組一級的短路
電池組內(nèi)一級短路
外圍腐蝕性/導電液體進入引起的短路
1.3高連接阻抗的發(fā)熱
電池包/高壓電路的故障,導致充放電回路中出現(xiàn)高阻值的位置,電流在這一高阻點的溫度上升,可能導致了相鄰材料的著火和后續(xù)的熱量傳播
干路連接點接觸不良、腐蝕引起發(fā)熱
電池的內(nèi)阻提升和內(nèi)部出現(xiàn)過熱
1.4單體排氣出現(xiàn)可燃性氣體,隨后的熱源(電弧,單體熱失控)導致電池系統(tǒng)的多余熱能
在這個里頭,單體單點故障熱失控界定實驗,可以考慮單個單體擴展到整體方面的,在既定的條件下,將實現(xiàn)每個電池包備案交底,有些參考用途,但實驗的條件與故障的發(fā)生不大可能完全吻合。
案例回顧
實際上,起火的事,都是交織在一起的,第一部分和第三部分往往結(jié)合很深。
2.1漏液加短路
案例1:A車起火
現(xiàn)象1:電池箱內(nèi)電池單體出現(xiàn)兩包以上漏液
現(xiàn)象2:電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損
運行振動=》電池箱內(nèi)出現(xiàn)局部電池間歇性短路=》絕緣損毀點通過電池箱及支架的接地構(gòu)成強電壓的短路回路=》熱能釋放,電解液+電池本體的發(fā)熱=》引發(fā)
火勢擴大,點燃內(nèi)飾
案例2:B車起火
現(xiàn)象1:車輛發(fā)生猛烈碰撞后,電池結(jié)構(gòu)受損,冷卻管破裂引發(fā)冷卻液泄漏
現(xiàn)象2:冷卻液浸沒BMU電路后引發(fā)緩慢的化學用途(BMU:電池管理單元)
采樣點浸沒后,板級沒有徹底防水設計導致緩慢加熱觸發(fā)冷卻液燃點=》停車場放置了幾周后起火
小結(jié)
1)起火是個很極端的事情,但是曝光度很高,大家第一反應都是電池系統(tǒng)的事情,從各種分析來看,從電池系統(tǒng)著火起來的事,必定有故障發(fā)生,而且有熱量集聚引燃
2)假如把更多公開的信息匯總在一起,再拆解比較,完善系統(tǒng)分析過程還是可以達成一些共識防止很多未來的著火事故。
國外的事故參考(詳情戳這里):
1.XXXXfireburnsdownagarage
2.AparkedXXXXcombusts
3.AnotherXXXeruptsintoflames
4.AXXXXdriverrecountsanearbrushwithdeath
5.AdamagedbatterypackignitesaSeattle-areafire
6.Shortcircuitsinbatteries,duetoHurricaneSandysstormsurge,leadtoa16-carfire
7.XXXCharingfiregarage
上一篇:3.7v鋰離子電池保護板概況