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簡談鋰離子電池系統安全的那些事~!

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年06月05日  

電動鋰離子電池系統起火是非常極端的事件,之前的文章討論了幾種原因,其實很難通過一個獨立的事件(單因繞開所有的安全機制來進行),而是通過案例和各類研究資料、調研報告等來界定電池起火的熱能釋放補充。


這里選一個簡單的電池系統舉例,把冷卻液去掉,只剩下電池系統本身。


電池系統燒起來,如上圖所示,我們看看可燃物是什么?


電池模組:可燃


電池揮發的可燃氣體電池破裂/損壞的電解液泄漏


高壓動力線束:可燃


高壓采樣線束:可燃


BDU:可燃


低壓信號線束:可燃


其他諸如支架,電池約束機構、底蓋和上蓋都采用不可燃的材料,以上這些的東西,是將電能轉化成熱能的關鍵(換句話來說是重要的引燃點)。


鋰離子電池單體電化學的儲能單元和化學物其實已經有細致的起火風險,這點通過各種濫用測試進行評定。《極力防止很極端的事,來看看鋰離子電池系統起火的幾種原因》一文所說的:


第一部分電池相關


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,導致熱事件。SOC計算錯誤引起的過充、高SOC狀態下,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。


關于熱失控的機理分析:


第二部分線路相關=》電池=》線路本身+電池溫度上升


短路過流的人熱能釋放: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部短路和外部短路,引起導體連接器過熱、單體過熱引發隨后的熱事件。進一步細分也可以分解成模組的短路引發的部件過熱。模組一級的短路、電池組內一級短路、外圍腐蝕性/導電液體進入引起的短路代入這點,把機械和電氣和材料結合起來,引起起火的原因是多元化的。


比較這個:


電池的碰撞引起了很多的變化,機械結構和電氣結構上變化導致了短路,引發電池進一步變化。


現實來說,在一個完整的系統重要是考慮各種的對策,把每項內容進行多個角度的隔離,這里對著每一項內容進行對策的分解。


不過總體的方向來看,是趨向于電池單體這塊多做些,系統上在逐步簡化。BMS的溫度檢測點,本身由于BMS能做的事情就有限,手段都直接做在單體里面去了。


1)BMS的檢測和手段閉環:


說白了就是關繼電器,我們現在值得學習的就是前期預警,不行就讓人多一些反應時間,BMS能動用的手段真的很少。


2)所以后續的創新和革新,都是在單體安全性和內置的手段層面多做些,BMS保持一點點簡化,整個系統的置信度更高一些。


紅色的這個部分拿三星的結構來看看就比較清楚。


過充部分除了檢測切斷以外,在單體級別做點事,多了一些手段。


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