動力電池十大安全問題及核心問題解決思路

作者：時間：2017-10-13 來源：網(wǎng)絡(luò)

英飛凌汽車電子生態(tài)圈
- 掃碼關(guān)注
  獲取最新最全汽車電子
  技術(shù)方案與實用技巧

動力電池十大安全問題包括：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 9.安全保護 10.安全等級劃分。本整理稿件是從10個問題中挑選3個核心問題進行重點討論，并提出本組的解決思路，具體如下：

本文引用地址：http://2s4d.com/article/201710/365720.htm

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；

（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)備企業(yè)產(chǎn)品迭代會更快；

（3）持續(xù)改進和經(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)，負極是負相關(guān)，電壓差是正極減負極的話是更大的，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，焊接工藝不一樣會導(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。如果沒有好的壽命，就失去了利用鋰電池的理由。

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行驗證。如果行業(yè)集中精力做這方面的工作，能夠在短期內(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)該從根本上認為鋰電池本身是不安全的，對它進行有罪推論，它本身是不安全的能源裝置，需要在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電池。

5.充電安全的解決思路

A組：充電設(shè)備上增加電池快速體檢功能

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：充電初期對電池進行電流脈沖檢測

對于不同電池的SOE、SOH充電的電流，在充電初期對它進行電流的脈沖檢測，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進行實時診斷、檢測，對車、充電樁、電網(wǎng)這三方進行協(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）增加人員逃生時間方面，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）增加滅火設(shè)備：

目前電動客車國標(biāo)正在推動增加滅火裝置，增加滅火裝置可能有好處也有壞處，因為現(xiàn)在電池箱的設(shè)計都會增加防爆閥，如果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。

如果誤檢測單體熱失控，把這些東西噴出來，可能會導(dǎo)致整組電池的報廢，如果噴出來的氣體、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到這種效果。

（5）整車設(shè)計：

在整車設(shè)計方面要增加安全逃生裝置，電動車和傳統(tǒng)車不一樣，電池作為電動車的唯一動力來源，在熱失控的情況下如果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)計上如果能增加可以快速、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.日常維護的解決思路

B組：制定日常維護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，電動車作為新生事物，相關(guān)的安全性、可靠性還沒有達到傳統(tǒng)車的級別，究竟每隔3個月，6個月，還是1年進行檢測，應(yīng)該檢測哪些項目（系統(tǒng)密封性、電器可靠性、連接可靠性等都需要檢測），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車不用維護，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、維護的項目或手冊，執(zhí)行起來比較容易。

9.安全保護的解決思路

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，最簡單的是通過BMS來保護，如果BMS不起作用還可以通過充電機來保護，還可以通過整車VCU來介入。關(guān)于過充的問題，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。關(guān)于過熱的問題主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，如果長期使用，如果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，在充電槍上會增加溫度傳感器，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，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，如果已經(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。