能否真正意义上解决电动汽车着火事故

http://vhebiao.cn/2020-06-27 20:01:41

近期多起电动汽车着火事件,再次将电动汽车的安全问题推上了风口浪尖,目前动力的安全性主要集中在确保电动汽车在发生碰撞等事故时的安全性,然而我们分析最近全球发生的电动汽车自燃事故时能够发现,动力电池包碰撞变形引起的电动汽车自燃事故仅占22%,无事故自燃或充电自燃则分别占比达到了39%和17%,而如果我们再进一步分析就能够发现这些无事故自燃车辆中多数都为使用了3到4年的车龄相对较大的车辆。

为什么电动汽车使用几年后安全性会出现降低呢?这就要从的特性说起,我们知道锂离子电池主要由性的正极和还原性的负极组成,在循环或过程中由于正负极界面副反应的存在,锂离子电池的容量会发生持续的衰降,而温度、等因素对副反应的速度有明显的影响,因此高温和大电流等都会显著的加速锂离子电池的衰降。

能否真正意义上解决电动汽车着火事故

动力电池包通常会由数百只,甚至是数千只电池组成,如果散热结构设计效果不佳,往往会造成电池组内温度分布不均,这一方面会导致电流的分布不均,另一方面高温本身也会加速单体电池的衰降,最终温度较高的区域电池衰降速度较快,而温度较低的区域容量衰降较慢,导致电池组的一致性持续恶化,有研究表明寿命1000次以上的单体电池组成电池组,如果不采用均衡,由于循环过程中一致性持续降低,循环寿命甚至不足150次。

锂离子电池的工作电流,特别是充电电流对锂离子电池的循环寿命有着非常大的影响,Per 等人的研究表明对于锂离子电池如果将充电电流从3A提高到5A,将会导致电池的使用寿命严重缩短。在动力电池包内部由于不同电池之间的内阻的差异,以及充电过程中的温度分布不均,特别是在快充过程中产热较大导致电池组温度梯度较大,因此会导致电池包内单体电池之间的充电电流会产生显著的差异,从而导致部分单体电池充电电流大,衰降速度快,使得电池包在使用过程中一致性持续降低。

除了温度和充电电流的影响外,还有一个常常被我们所忽视的因素——“时间”。锂离子电池的一些特性的偏差,例如自放电率、库伦效率的微小偏差在长期积累中也会对电池组的一致性产生重大的影响,虽然动力电池在成组之前都经过了严格的筛选,但是不同电池的自放电率和库伦效率等仍然存在微小的偏差,经过长时间的积累,即便是最微小的偏差也会大到无法忽视的程度,这也会导致动力电池的一致性在使用中持续降低,严重影响动力电池的使用寿命。

能否真正意义上解决电动汽车着火事故

电池组一致性为何有如此大的影响?首先我们来分析一下电池组的结构特点,通常锂离子电池组由不同数量的单体电池通过串联和并联构成,我们以串联为例,假设一个5串的10Ah电池中有一只电池容量衰降到8Ah,那么此时我们为这一串电池充电时就会发现,在电池组内其他电池尚未充满电时,衰降到8Ah的电池就已经完成了充电,再继续充电就会导致其过充,引起安全事故,因此整个电池组就不得不迁就这只衰降最大的电池,就像木桶理论中最短板是木桶容量的限制因素一样。

既然电池组在使用过程中的一致性降低是无法避免的,那我们唯一能做的就是定期的为锂离子电池“体检”,从而确保动力电池包的一致性不衰降到不可控的范围内。

对于由自放电、库伦效率不一致引起电池的容量偏差是可逆的,因此可以通过定期均衡的方式提高电池组的一致性,通过均衡处理能够将电池组内因自放电和库伦效率等因素导致SoC存在偏差的单体电池恢复到与其他电池一致的状态,但是动力电池包自带的均衡系统效果不佳。针对这一问题,杭州固恒能源科技有限公司开发了便携式的PBM系列电池组均衡维护仪,具有精度高、维护速度快、安全可靠、使用范围广(三元、铁锂和钛酸锂等)等特点,能够显著改善电池组的一致性,提高动力电池的使用寿命。

由于温度不均和电流不均等因素造成的锂离子电池容量衰降的不一致性是不可逆的,因此自然也无法通过均衡的方式恢复,而且这些衰降过大的电池在电池组内不仅影响电池组的寿命,对于电池组的安全性也是一种潜在的威胁,因此就需要我们通过技术手段分辨这些容量衰降过大的电池,但是如何判断电池的健康状态(SoH)是一个比较棘手的问题,有研究表明锂离子电池的容量衰降与其欧姆的增加呈现明显的线性相关,因此我们可以通过杭州固恒能源科技有限公司开发的RDT系列直流仪对电池组内电池的内阻进行快速,从而诊断出哪些电池衰降程度较大,从而及时替换掉这些衰降较大的电池,提高电池组的使用寿命和安全性。

最后温馨的提示大家,最近中国广大地区即将进入暴雨频发的季节,这对于动力电池包的气密性是一个非常大的考验,一旦气密性不合格,引起电池包进水,则会直接导致电池包报废,因此在入夏之前为动力电池包进行气密性检测就显得尤为重要。针对动力电池包气密性检测的特殊需求,固恒能源科技有限公司推出的QMM系列气密性检测设备具有气压稳定、采样精度高和测试结果重复性好等特点,非常适合对动力电池包、液冷板和PDU等设备进行气密性检测,确保您的爱车安全过夏。

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