鉅大LARGE | 點擊量：1083次 | 2021年05月28日
詳解動力鋰電池10大安全問題及解決思路
以下是某會議的精髓，提出探討動力鋰電池十大安全問題：1.電芯安全2.成組安全3.電池管理4.設(shè)計安全5.充電安全6.使用安全7.安全預(yù)警8.日常維護(hù)9.安全保護(hù)10.安全等級劃分。
1.電芯安全的解決思路
C組：電芯、電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化
通過標(biāo)準(zhǔn)化可以改善幾個方面：
（1）設(shè)計方面，把電芯的設(shè)計問題集中暴露，集中處理；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
（2）生產(chǎn)設(shè)備方面，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度也會相應(yīng)高一些，設(shè)備公司產(chǎn)品迭代會更快；
（3）持續(xù)改進(jìn)和相關(guān)經(jīng)驗推廣，通過標(biāo)準(zhǔn)化，可以把優(yōu)秀的設(shè)備配套商和零配件配套商的相關(guān)經(jīng)驗向行業(yè)推廣，這樣整體提高了電池行業(yè)的安全技術(shù)水平。
D組：電芯的標(biāo)準(zhǔn)化
電芯的標(biāo)準(zhǔn)化可以降低低層次勞動的重復(fù)。電芯標(biāo)準(zhǔn)化本身對電芯的安全性能有很大的提升，更多廠商做同一個標(biāo)準(zhǔn)的電芯，電芯成本會下降，安全性會提高。從緊迫性和可實現(xiàn)性來看，是比較緊迫也比較容易實現(xiàn)的。
2.成組安全的解決思路
D組：熱管理設(shè)計對電池安全非常重要
成組安全方面，熱管理設(shè)計的好，熱量均衡，BMS雖然很小的電流均衡，但是可以把不同電池之前的溫度差導(dǎo)致的電壓差均衡起來，因為電池就是電化學(xué)里能斯特方程的溫度，正極是正相關(guān)，負(fù)極是負(fù)相關(guān)，電壓差是正極減負(fù)極的話是更大的，所以溫度對它的電壓影響是很大的。
當(dāng)然焊接工藝也是很重要的一個方面，焊接工藝不相同會導(dǎo)致內(nèi)阻的不均衡上升，所以從這幾個維度來提高它的成組安全。
F組：PACK的電管理、熱管理
安全性問題最終要歸結(jié)為電池模塊，運用系統(tǒng)論的方法來考慮電芯和PACK的安全問題，BMS要對每個電芯做精確的檢測、管控和預(yù)警。
同時也不能因為只考慮電池的安全問題，而忽略了它的壽命，我們既要保證電池的安全性，也要盡可能的提升電池的壽命。假如沒有好的壽命，就失去了利用鋰離子電池的理由。
3.電池管理的解決思路
C組：BMS安全策略
將電池系統(tǒng)分級并制定相應(yīng)的安全目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)制定測量、識別、處理的安全策略并進(jìn)行驗證。假如行業(yè)集中精力做這方面的工作，能夠在短時間內(nèi)提高電池安全水平。
F組：BMS對電芯檢測、管控、預(yù)警
我們應(yīng)該從根本上認(rèn)為鋰離子電池本身是不安全的，對它進(jìn)行有罪推論，它本身是不安全的能源裝置，要在BMS管控的基礎(chǔ)上，外加熱失控、及時滅火機制和裝置，如一發(fā)現(xiàn)火情，馬上啟動滅火裝置滅火。
4.設(shè)計安全的解決思路
F組：體系設(shè)計科學(xué)、合理，生產(chǎn)過程控制
各種電池材料、電池結(jié)構(gòu)均有優(yōu)缺點，只是對安全性影響的程度不同而已，只要設(shè)計科學(xué)、制造精密，在一定程度上都可以制造出安全性可以接受的動力鋰電池。
5.充電安全的解決思路
A組：充電設(shè)備上新增電池快速體檢功能
車輛充電完成80%-90%時做大電流檢測，通過直流內(nèi)存的變化找出電池組中不一致的地方，達(dá)到電池快速體檢的目的。
PACK在出廠前，都會做一個大電流的脈沖充電和放電，在充電的末端做一個大電流的脈沖充電，在放電的末端做一個大電流的脈沖放電，通過這個方法，把電池組合中不一致的地方找出來，可能是電芯的問題、可能連接有問題、也可能是數(shù)據(jù)線有問題，這些大電流脈沖會明顯的顯示出一些異常。
把這種方法應(yīng)用到用戶端，因為用戶端除了充電樁外沒有什么可檢測的手段。
D組：充電初期對電池進(jìn)行電流脈沖檢測
關(guān)于不同電池的SOE、SOH充電的電流，在充電初期對它進(jìn)行電流的脈沖檢測，發(fā)現(xiàn)不一致性，提前發(fā)出安全警報。因為在充電初期，電池PACK是常溫的，充電末端的時候電池PACK的溫度可能已經(jīng)上升了10或者15，導(dǎo)致電池的電壓不均衡，所以在均衡的時候檢測它的不一致性可能誤差更小。
另外，對BMS進(jìn)行實時診斷、檢測，對車、充電樁、電網(wǎng)這三方進(jìn)行協(xié)調(diào)，充分保障充電安全。
6.使用安全的解決思路
E組：在單體熱失控狀態(tài)下如何保證人員安全
（1）延緩熱失控方面，有一些成熟的設(shè)計方法：
采用防火材料，在防火結(jié)構(gòu)上做防火隔熱處理，如特斯拉的設(shè)計里可以看到，確實在一定程度上能夠延緩熱失控的過程，延緩單體熱失控到整組熱失控的過程。
（2）新增人員逃生時間方面，主動做些檢測：
煙霧的檢測、化學(xué)成分的檢測、熱的檢測等，通過檢測發(fā)現(xiàn)早期單體熱失控，并給駕駛員和乘客發(fā)出警報，提醒人員逃生。
（3）做限制處理：
不能讓駕駛員按照常規(guī)的功率去使用，通過限功率的模式，讓車子有一定的動力，但動力很弱，可以靠邊停車做處理。
（4）新增滅火設(shè)備：
目前電動客車國標(biāo)正在推動新增滅火裝置，新增滅火裝置可能有好處也有壞處，因為現(xiàn)在電池箱的設(shè)計都會新增防爆閥，假如噴射大量氣體或者氣凝膠出來，它會導(dǎo)致內(nèi)部壓力增大，可能把防爆閥沖破，會帶來另外一個問題。
假如誤檢測單體熱失控，把這些東西噴出來，可能會導(dǎo)致整組電池的報廢，假如噴出來的氣體、液體或半凝膠物質(zhì)對電池?zé)o危害會是比較好選擇，希望有這種材料能夠達(dá)到這種效果。
（5）整車設(shè)計：
在整車設(shè)計方面要新增安全逃生裝置，電動汽車和傳統(tǒng)車不相同，電池作為電動汽車的唯一動力來源，在熱失控的情況下假如通過切斷動力的方式停電，車門有可能會打不開，所以在整車設(shè)計上假如能新增可以快速、方便打開的逃生門或者其他的逃生裝置也是個可行的選擇。
7.安全預(yù)警的解決思路
D組：BMS監(jiān)控，VCU響應(yīng)，大數(shù)據(jù)分析
汽車的VCU對出現(xiàn)的問題做響應(yīng)。車在出現(xiàn)安全問題時，可以讓司機靠邊停車，或者是做一些相應(yīng)的動作，并把VCU收集到的BMS信息上傳到云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，VCU有個智能學(xué)習(xí)的過程，提高安全預(yù)警的可靠性。
8.日常維護(hù)的解決思路
B組：制定日常維護(hù)的流程及國家的相關(guān)法律規(guī)定是非常緊急和必要的
現(xiàn)在車輛很多問題都出在沒有日常維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)或沒有國家強制檢測的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)車都有強制檢測，電動汽車作為新生事物，相關(guān)的安全性、可靠性還沒有達(dá)到傳統(tǒng)車的級別，究竟每隔3個月，6個月，還是1年進(jìn)行檢測，應(yīng)該檢測什么項目（系統(tǒng)密封性、電器可靠性、連接可靠性等都要檢測），這都缺少相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在整車廠更多的賣點是電動汽車不用維護(hù)，但實際上這完全與安全的意識背道而馳，因此，國家應(yīng)該制定強制檢測的標(biāo)準(zhǔn)，整車廠也應(yīng)該有強制檢測的項目要求。
從可行性上來講，國家或行業(yè)制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，整車廠制定檢測、維護(hù)的項目或手冊，執(zhí)行起來比較容易。
9.安全保護(hù)的解決思路
E組：過充、過熱、連接安全問題
（1）過充問題的解決
通過BMS、充電機、VCU保護(hù)，最簡單的是通過BMS來保護(hù)，假如BMS不起用途還可以通過充電機來保護(hù)，還可以通過整車VCU來介入。有關(guān)過充的問題，從技術(shù)上來解決的話是比較容易解決的，而且效果也比較明顯。
（2）過熱問題的解決
在充電過程中，由于電芯本體的過熱或者連接阻抗過大導(dǎo)致的過熱也會引起熱失控。有關(guān)過熱的問題重要從兩個方面來解決，一是減小電芯的密度、減小連接阻抗，這從本質(zhì)上去降低風(fēng)險；第二個是加強散熱，我們希望在充電過程中能采取更加有效的散熱措施，比如說通過加強風(fēng)冷或液冷的措施，可以降低充電過程中熱失控的可能性，還有溫度采樣的問題，溫度采樣要準(zhǔn)確，怎么樣有效可靠地采樣出溫度點，這可能要跟我們的熱仿真和實際測試結(jié)果做一下匹配。
（3）連接故障的解決
前段時間在上海發(fā)生了一起事故，飛線連接充電起火，還有在地下車庫充電起火的事故，其實都是跟充電連接的關(guān)系非常大。充電連接充電槍的插頭，還有普通車載充電機的插頭，假如長期使用，假如連接不可靠會過熱起火。目前在充電國標(biāo)里已經(jīng)有要求了，在充電槍上會新增溫度傳感器，來采集充電過程中充電槍的溫度。
還有充電槍和插頭插座的壽命要經(jīng)過嚴(yán)格的計算和驗證，要能夠滿足整車的使用壽命要求。日常的檢查和維護(hù)，能夠判斷出來插頭插座的接觸是不是已經(jīng)降低到一個數(shù)字之下，假如已經(jīng)降低到安全數(shù)值之下，那么肯定要更換，通過這幾種方式解決充電連接問題。
10.安全級別劃分的解決思路
C組：產(chǎn)業(yè)鏈合作，整車廠和零配件公司建立專業(yè)化分工和協(xié)作體系
按照汽車行業(yè)的要求，從APQP、PPAP等環(huán)節(jié)按照汽車行業(yè)的要求執(zhí)行，分工、職責(zé)明確，實現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期可監(jiān)控、可追溯，從合作模式改變方面來提高動力鋰電池的安全水平。
