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简谈锂离子电池系统安全的那些事~!

钜大LARGE  |  点击量:806次  |  2020年06月05日  

电动锂离子电池系统起火是非常极端的事件,之前的文章讨论了几种原因,其实很难通过一个独立的事件(单因绕开所有的安全机制来进行),而是通过案例和各类研究资料、调研报告等来界定电池起火的热能释放补充。


这里选一个简单的电池系统举例,把冷却液去掉,只剩下电池系统本身。


电池系统烧起来,如上图所示,我们看看可燃物是什么?


电池模组:可燃


电池挥发的可燃气体电池破裂/损坏的电解液泄漏


高压动力线束:可燃


高压采样线束:可燃


BDU:可燃


低压信号线束:可燃


其他诸如支架,电池约束机构、底盖和上盖都采用不可燃的材料,以上这些的东西,是将电能转化成热能的关键(换句话来说是重要的引燃点)。


锂离子电池单体电化学的储能单元和化学物其实已经有细致的起火风险,这点通过各种滥用测试进行评定。《极力防止很极端的事,来看看锂离子电池系统起火的几种原因》一文所说的:


第一部分电池相关


电池包或电池单体过充:过充一般而言确实是热能释放比较普遍的原因,电池包级热失控事件,可以往下细分为多电池(模组、单体过充),电池过充和电解液蒸发,导致热事件。SOC计算错误引起的过充、高SOC状态下,未按照保护而进行的能量回收引起的、充电控制程序卡住引起的过充。


关于热失控的机理分析:


第二部分线路相关=》电池=》线路本身+电池温度上升


短路过流的人热能释放:电池包/高压电路故障导致短路=》热量;这里重要是由电池包内部短路和外部短路,引起导体连接器过热、单体过热引发随后的热事件。进一步细分也可以分解成模组的短路引发的部件过热。模组一级的短路、电池组内一级短路、外围腐蚀性/导电液体进入引起的短路代入这点,把机械和电气和材料结合起来,引起起火的原因是多元化的。


比较这个:


电池的碰撞引起了很多的变化,机械结构和电气结构上变化导致了短路,引发电池进一步变化。


现实来说,在一个完整的系统重要是考虑各种的对策,把每项内容进行多个角度的隔离,这里对着每一项内容进行对策的分解。


不过总体的方向来看,是趋向于电池单体这块多做些,系统上在逐步简化。BMS的温度检测点,本身由于BMS能做的事情就有限,手段都直接做在单体里面去了。


1)BMS的检测和手段闭环:


说白了就是关继电器,我们现在值得学习的就是前期预警,不行就让人多一些反应时间,BMS能动用的手段真的很少。


2)所以后续的创新和革新,都是在单体安全性和内置的手段层面多做些,BMS保持一点点简化,整个系统的置信度更高一些。


红色的这个部分拿三星的结构来看看就比较清楚。


过充部分除了检测切断以外,在单体级别做点事,多了一些手段。


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