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动力电池十大安全问题及核心问题解决思路

动力电池十大安全问题及核心问题解决思路

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【摘要】:
本整理稿件是从10个问题中挑选3个核心问题进行重点讨论,并提出本组的解决思路,具体如下:

有机硅创造美好未来!

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动力电池十大安全问题包括:

1.电芯安全

2.成组安全

3.电池管理

4.设计安全

5.充电安全

6.使用安全

7.安全预警

8.日常维护

9.安全保护

 10.安全等级划分。

本整理稿件是从10个问题中挑选3个核心问题进行重点讨论,并提出本组的解决思路,具体如下:

1.电芯安全的解决思路

C组:电芯、电池模块标准化

通过标准化可以改善几个方面:

(1)设计方面,把电芯的设计问题集中暴露,集中处理;

(2)生产设备方面,设备的标准化程度也会相应高一些,设备企业产品迭代会更快;

(3)持续改进和经验推广,通过标准化,可以把优秀的设备配套商和零配件配套商的经验向行业推广,这样整体提高了电池行业的安全技术水平。

D组:电芯的标准化

电芯的标准化可以降低低层次劳动的重复。电芯标准化本身对电芯的安全性能有很大的提升,更多厂商做同一个标准的电芯,电芯成本会下降,安全性会提高。从紧迫性和可实现性来看,是比较紧迫也比较容易实现的。

2.成组安全的解决思路

D组:热管理设计对电池安全非常重要

成组安全方面,热管理设计的好,热量均衡,BMS虽然很小的电流均衡,但是可以把不同电池之前的温度差导致的电压差均衡起来,因为电池就是电化学里能斯特方程的温度,正极是正相关,负极是负相关,电压差是正极减负极的话是更大的,所以温度对它的电压影响是很大的。

当然焊接工艺也是很重要的一个方面,焊接工艺不一样会导致内阻的不均衡上升,所以从这几个维度来提高它的成组安全。

F组:PACK的电管理、热管理

安全性问题最终要归结为电池模块,运用系统论的方法来考虑电芯和PACK的安全问题,BMS要对每个电芯做精确的检测、管控和预警。

同时也不能因为只考虑电池的安全问题,而忽略了它的寿命,我们既要保证电池的安全性,也要尽可能的提升电池的寿命。如果没有好的寿命,就失去了利用锂电池的理由。

3.电池管理的解决思路

C组:BMS安全策略

将电池系统分级并制定相应的安全目标,根据目标制定测量、识别、处理的安全策略并进行验证。如果行业集中精力做这方面的工作,能够在短期内提高电池安全水平。

F组:BMS对电芯检测、管控、预警

我们应该从根本上认为锂电池本身是不安全的,对它进行有罪推论,它本身是不安全的能源装置,需要在BMS管控的基础上,外加热失控、及时灭火机制和装置,如一发现火情,马上启动灭火装置灭火。

4.设计安全的解决思路

F组:体系设计科学、合理,生产过程控制

各种电池材料、电池结构均有优缺点,只是对安全性影响的程度不同而已,只要设计科学、制造精密,在一定程度上都可以制造出安全性可以接受的动力电池。

5.充电安全的解决思路

A组:充电设备上增加电池快速体检功能

车辆充电完成80%-90%时做大电流检测,通过直流内存的变化找出电池组中不一致的地方,达到电池快速体检的目的。

PACK在出厂前,都会做一个大电流的脉冲充电和放电,在充电的末端做一个大电流的脉冲充电,在放电的末端做一个大电流的脉冲放电,通过这个方法,把电池组合中不一致的地方找出来,可能是电芯的问题、可能连接有问题、也可能是数据线有问题,这些大电流脉冲会明显的显示出一些异常。

把这种方法应用到用户端,因为用户端除了充电桩外没有什么可检测的手段。

D组:充电初期对电池进行电流脉冲检测

对于不同电池的SOE、SOH充电的电流,在充电初期对它进行电流的脉冲检测,发现不一致性,提前发出安全警报。因为在充电初期,电池PACK是常温的,充电末端的时候电池PACK的温度可能已经上升了10°或者15°,导致电池的电压不均衡,所以在均衡的时候检测它的不一致性可能误差更小。

另外,对BMS进行实时诊断、检测,对车、充电桩、电网这三方进行协调,充分保障充电安全。

6.使用安全的解决思路

E组:在单体热失控状态下如何保证人员安全

(1)延缓热失控方面,有一些成熟的设计方法:

采用防火材料,在防火结构上做防火隔热处理,如特斯拉的设计里可以看到,确实在一定程度上能够延缓热失控的过程,延缓单体热失控到整组热失控的过程。

(2)增加人员逃生时间方面,主动做些检测:

烟雾的检测、化学成分的检测、热的检测等,通过检测发现早期单体热失控,并给驾驶员和乘客发出警报,提醒人员逃生。

(3)做限制处理:

不能让驾驶员按照常规的功率去使用,通过限功率的模式,让车子有一定的动力,但动力很弱,可以靠边停车做处理。

(4)增加灭火设备:

目前电动客车国标正在推动增加灭火装置,增加灭火装置可能有好处也有坏处,因为现在电池箱的设计都会增加防爆阀,如果喷射大量气体或者气凝胶出来,它会导致内部压力增大,可能把防爆阀冲破,会带来另外一个问题。

如果误检测单体热失控,把这些东西喷出来,可能会导致整组电池的报废,如果喷出来的气体、液体或半凝胶物质对电池无危害会是比较好选择,希望有这种材料能够达到这种效果。

(5)整车设计:

在整车设计方面要增加安全逃生装置,电动车和传统车不一样,电池作为电动车的唯一动力来源,在热失控的情况下如果通过切断动力的方式停电,车门有可能会打不开,所以在整车设计上如果能增加可以快速、方便打开的逃生门或者其他的逃生装置也是个可行的选择。

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