摘要：伴随新能源汽车实现快速发展，近些年相关火灾事故报道数量增加，可知动力电池问题造成的新能源汽车事故占比较高。此种电池故障主要是指过充、过放以及过热等，上述故障会造成电池组内部温度数值以及压力数值上升，造成电池系统失去控制。避免新能源汽车安全事故出现，目前相关研究人员从车载端以及云端实施全方位电池故障诊断以及安全管理工作。以往车载端电池管理系统，借助检测电池组的电压参数、电流参数等，评估电池组的实际充电情况以及健康状态，以此确保动力电池安全性，但由于过程中会受到BMS限制，安全预警策略比较简单，不能实时管控电池系统安全。为解决上述问题，需重视远程平台故障诊断以及预警技术，借助车载终端可将动力电池系统数据传输到新能源汽车大数据云端平台，可通过挖掘海量数据综合性分析动力电池故障诊断方式。 关键词：电动汽车；动力电池；故障诊断
引言
电动汽车保量的不断增加导致在使用过程中动力电池出现热失控发生自燃事故。电动汽车自燃
主要发生在使用过程的各个环节中，有行驶过程中自燃，充电过程中自燃，停置时自燃，高温下自燃，发生碰撞事故后自燃。但对于电动车来说，并不是每一次的自燃，我们都能到准确的原因。电动汽车自然都是在各种诱因下从动力电池内部单体理离子电池热失控后，从内部发生剧烈化学反应产生大量热量，伴随着喷射、泄气和爆炸等现象快速引起整块动力电池起火燃烧。因为无法知晓确定原因，且不知道什么时候会发生，所以很难完全避免。随着电动汽车保有量不断增加，部分电动汽车使用年限和里程增大，引起自燃频发及起火原因的不确定性或导致电动汽车使用安全性下降，本文通过研究电动汽车动力电池热失控故障现象，对引发热失控的诱因进行预防诊断分析。
1热失控
过充、火源、挤压、穿刺、短路都会造成锂离子电池热失控行为的发生，热失控的顺序为ＳＥＩ膜分解、电解液分解、正极释氧分解。在此过程中，短时间内电池内部会产生大量的热，内部温度急剧升高，最后燃烧爆炸，释放出大量有毒烟雾。对５０Ａｈ的方形锂离子电池热失控的过程进行了详细研究。将电池置于密闭容器中，外部加热诱发锂离子电池发生热失控，记录整个过程中电芯表面温度。电芯在温度达到１６７．２℃时发生了热失控。表现
为升温速率快速增大，可高达９３０℃／ｍｉｎ，８ｓ后冲破安全阀。即使安全阀可以保护方形电芯，但是热失控发生后，安全阀依然达不到保护效果。此后对烟雾成分分析，结果表明热失控产生的烟雾成分和固体颗粒成分多达３１种。
2热失控引发原因及机理
热失控是内部因素和外部因素交互作用的结果，内因主要指在电池设计及制造过程中产生的原因，包括析锂、异物、隔膜缺陷等；外因主要指在电池运输及运行维护过程中由于人员、外部条件等导致的原因，包括碰撞、挤压、过充、过放、过热等。研究表明，在锂电池的生热失控过程中，内部可能经历以下几个反应阶段：首先是SEI膜分解、然后是负极-电解液反应、正极分解反应、电解质溶液分解反应、负极与粘接剂反应，最终导致电池产生气体和热量而发生热失控。
3故障诊断措施
3.1内部故障诊断措施
知识诊断措施起步时间较早，应用也比较广泛，这一类型方式不需要利用复杂的数学模型，
在概念以及处理方法上凸显知识化，以此开展故障推理判断。知识电池故障诊断类型中主要有专家系统法、故障诊断树等。专家系统法研究数量较多，应用也比较广泛，此种方法的关键之处是设计系统知识库以及推理机，通过更加全面有效的知识数据库推理判断结果。将模糊数学与模糊诊断原理作为基础，借助专家系统应用规则，构建电池组模糊专家系统模型。模型故障诊断方式：此种诊断方式会借助电池相关模型获取估计值以及实际测量值，两者之间的差异会形成系统残差，此种数值可成为故障知识信号，通过这一信号可完成进一步的故障特征分析，可为系统故障诊断提供理论数据支持，系统残差处于理想化基础上，其会仅包括故障信息数据。动力电池模型类型较多，例如电化学模型、电路模型等。
3.2外部故障诊断措施分析
首先是知识诊断措施，在电池外部故障诊断中，主要利用故障树分析法、阈值规则法以及模糊理论等。电池传感器产生故障，主要原因是高温老化、机械振荡等。借助模糊理论诊断虚接故障，利用动力电池系统故障仿真构建不同症状的隶属函数，可优化诊断权矩阵以及其他模型参数，设置故障诊断模型。其次是模型故障诊断措施，此种方式包含方法较多，主要应用在传感器以及冷却系统故障检测与隔离中。借助非线性奇偶校检方程，在一阶等效电路模
型以及热模型中生成电压、电流以及风扇残差数值，借助残差阈值可对电压传感器故障以及电流传感器等故障进行识别。借助观测器估计值以及实际值差诊断速度传感器、电流传感器等故障问题。总结各种故障产生的危害，借助结构分析以及顺序残差生成方式对故障进行检测和分离，此种方式即使是在系统设计参数并不确定前提下，可获取传感器可检测性以及可分离性，构建针对性的诊断测试故障在线检测方式。借助等效电路模型以及热模型可对电流、电压以及温度生辰残差进行估计，检测以及隔离电流传感器以及温度传感器故障。
4电动汽车安全驾驶
电动汽车动力性好，加速时间短，超控简单，有较强的推背感觉，车身外形才用低风阻流线设计，各项性能参数能达到跑车级别。由于电动汽车加速快，存在驾驶欲望，在驾驶过程中应严格遵守交通法规，避免超速驾驶，尤其复杂市区路况，一旦造成电动汽车碰撞引发动力电池热失控自燃，后果不堪设想。国家标准《GB38031-2020电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》当中有多达22项测试，涉及电芯、模组、电池包三大试验对象，涵盖机械冲击类、环境类、过充过放等测试项目，在附录C中C.1要求锂离子电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散，进而导致乘员发生危险之间5min，应提供一个预先警告信号（服务于整
车热事故报警），提醒乘员疏散。但电动汽车行驶过程中发生的各类碰撞交通事故种类太多，尤其是电动汽车高速行驶发生碰撞事故后动力电池存在热失控自燃机率较大，并且起火燃烧剧烈，几分钟就会燃烧整个车辆，发生事故后应立即逃离车辆或第一时间拨打救援电话和寻救援帮助。由于电动汽车操控简单，对于驾驶者不熟练或误操作也容易造成汽车碰撞引发动力电池热失控自燃。所以，对驾驶电动汽车驾驶者和乘员应有较强的安全防患意识，提倡文明驾驶和安全出行。
结束语
目前，人们环保意识不断强化，新能源汽车推广应用范围逐渐加大，国家在新能源汽车上实现大力支持，未来新能源汽车会占据更大比重的汽车生产市场。在新能源汽车中，电池起着关键性作用，电池性能会对汽车使用效果起到直接影响。通过分析电池故障问题，提出故障诊断措施，为日后电池生产以及诊断电池故障、维护动力组电池运行提供重要帮助。
参考文献
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