车载动力电池安全技术措施解析

车载动⼒电池安全技术措施解析
车载动⼒电池安全技术措施解析
  电池漏液造成车着⽕事故的概率⽐电芯内部正负极短路概率要⼤⼏个数量级,这种外短路,外部保险要发挥作⽤的。下⾯是⼩编为⼤家分享车载动⼒电池安全技术措施解析,欢迎⼤家阅读浏览。
  ⼀、电芯安全失效模式分析及技术保障措施
  1.电芯内部正负极短路,⽣产设备保障能⼒是关键
  (1)直接原因:电芯⽣产过程中有缺陷导致或因为长期振动外⼒使电芯变形所致。
  (2)失效分析:⽣产过程中电芯内部正负极短路缺陷的剔除,是由⽣产线有关设备来保证的,如果设备保证不了,会出现批量产品质量问题。这对电池⽣产⼚家⽽⾔是基本要求。我国已经对动⼒电池⼚家实施了⽬录管理,基本可以保证合规的电池⼚家不会出现批量产品质量问题。
  研究:我国车载动⼒电池安全技术及安全措施
  (3)安全技术措施:将不合格的(电芯内部正负极短路)电芯筛选出来,其⽬标值是⼤于99.999%的。
  (4)危险度:⼀旦发⽣严重内短路,⽆法阻⽌控制,外部保险不起作⽤,肯定会发⽣冒烟或燃烧。但是在电池⽣产⼚家有充⾜保障能⼒下,发⽣的概率是很低的,即使发⽣了,整车⽣产⼚家,⾃动灭⽕装置⼀定要发挥保障作⽤的。
  2.电池单体漏液,执⾏⼯艺纪律到位是关键
  (1)直接原因:外⼒损伤;碰撞、安装不规范造成密封结构被破坏;焊接缺陷、封合胶量不⾜造成密封性能不好等。
  (2)失效分析:与软包和塑壳电芯相⽐,⾦属壳单体更容易发⽣漏液情况,导致绝缘失效。电池漏液后整个电池包的绝缘失效,单点绝缘失效问题不⼤,如果有两点或以上绝缘失效会发⽣外短路。
  (3)安全技术措施:严格⼯艺纪律,提⾼⽣产⾃动化⽔平。
  (4)危险度:⾮常危险;电池漏液造成车着⽕事故的概率⽐电芯内部正负极短路概率要⼤⼏个数量级,这种外短路,外部保险要发挥作⽤的。
  3.电芯胀⽓⿎胀,⽣产现场环境(空⽓)指标达标是关键
  (1)直接原因:主要是因为电池内部发⽣副反应产⽣⽓体,最为典型的是与⽔发⽣副反应。
  (2)失效分析:⽣产线环境偏离规定要求。
  (3)安全技术措施:在电芯⽣产过程严格控制⽔分,即可避免。
  (4)危险度:⼀旦发⽣电池胀⽓就会发⽣漏液等情况。这是产品⽣产质量中较为严重的质量问题,制定预防措施即可,同时严禁不合格的产品出⼚。
  4.容量⼀致性差,⾃动化⽣产线是关键
  (1)直接原因:电池⽣产制造⼯艺技术能⼒不⾜,电池的存放时间长短,电池组充放电期间的的温度差异,充放电电流⼤⼩等。
  (2)失效分析:⼀致性有具体技术指标,⼀旦低于指标规定,表明⽣产线质量保障体系问题严重,必须要进⾏改进措施,提⾼产品容量⼀致性是⼀个持续提⾼的过程。
  (3)安全技术措施:加强过程管理、评审的措施,持续提⾼企业质量管理体系的能⼒。
  (4)危险度:危险不会⽴刻发⽣。容量⼀致性差,⼚家要及时进⾏质量改进,同时严禁不合格的产品出⼚。
  ⼆、电池管理系统(BMS)安全失效模式分析及技术保障措施
  1.电压检测线失效及措施
  (1)现象:电池过充,导致着⽕、爆炸;磷酸铁锂过充⾄5V以上⼤部分会冒烟,⽽三元电池⼀旦过充,会发⽣爆炸。
  (2)原因:BMS电压(连接、压线过程或接触不良)电压检测线失效,导致电池过充电或过放电,充电或过放电造成。
  a)电解液分解释放出⽓体,从⽽导致电池⿎胀,严重的话甚⾄会冒烟起⽕;
  b)电池过放电会导致电池正极材料分⼦结构损坏,从⽽导致充不进去电;
  c)电池电压过低造成电解液分解,⼲涸发⽣析锂,引起电池内短路。
  (3)措施:技术上选⽤⾼可靠性电压采集线,杜绝采集线接触不到位;管理上制定充电措施制度,责任落实到⼈。
  2.电流检测失效及措施
  (1)现象:BMS采集不到电流,SOC⽆法计算,偏差⼤。
  (2)原因:霍尔传感器失效,充电电流⼤,电芯内部发热⼤,会使隔膜固化容量衰减。
  (3)措施:选⽤⾼质量的霍尔传感器,确保安装质量合格。
  3.温度检测失效及措施
  (1)现象:电池⼯作使⽤温度过⾼,易发⽣⿎胀、漏液,爆炸。
  (2)原因:温度检测失效。
  (3)措施:严格控制电池的⼯作温度在20-45摄⽒度之间,避免电池低温充电析锂造成的短路以及⾼温热失控。
  4.绝缘监测失效及措施
  (1)现象:可能发⽣⼈员触电。
  (2)原因:动⼒电池发⽣变形或漏液的情况下都会发⽣绝缘失效。
  (3)措施:对监测的传感器,必须要选⽤⾼质量、⾼可靠的产品。
  5.其他失效及措施
  (1)SOC估算偏差⼤,⽬前的检验标准要求都是5%以内,实际上难度较⼤。要持续提⾼精度。
  (2)电磁兼容的抗电磁⼲扰能⼒不⾜,导致BMS通讯失效,如何保障到位,还有⼀定难度。产品同时要通过第三⽅强制检测。
  三、电池包(Pack)集成失效,导致安全事故的危害分析及措施
  1.汇流排连接失效
  (1)现象:导体连接处产⽣⼤量的热,极端情况下会导致动⼒电池着⽕。
  (2)原因:螺栓连接在使⽤过程中,螺栓氧化脱落或振动导致螺栓松。
  (3)措施:电芯与电芯连接或模块与模块连接处采⽤激光焊接,或在连接处增加温度传感器通过检测的`⼿段避免汇流排的失效。新的连接技术不断涌现,⼚家要积极采⽤。
  2.动⼒电池系统主回路连接器失效
  (1)现象:连接器性能不可靠,在振动下发⽣虚接,产⽣⾼温烧蚀连接器。
  (2)原因:连接器温度超过90度就会发⽣连接失效。
  (3)措施:连接器需要增加⾼压互锁功能,或在连接器附进加温度传感器。连接器⼀定才采⽤⾼质量的产品。
  3、其他失效:
  接触器带载断开有⼀定次数的限定,在⼤电流带载闭合时会烧蚀,主要措施:⼀般采⽤双继电器,按先后顺序闭合控制,以免⾼压接触器粘黏;⾼压系统部件中熔断器的选型匹配不到位,振动或外部受到碰撞挤压导致动⼒电池发⽣形变,密封失效,IP等级降低,主要措施:电池箱结构的碰撞防护⼀定要到位。
  四、中国动⼒电池安全技术已经成熟
  ⽬前⼤家对中国动⼒电池安全技术的讨论,⼗分踊跃。主要是从不安全⾓度在分析,提出了许多提⾼安全技术⽔准的办法和措施。
  ⼯信部提出了客车上暂时不同意”三元”电池上客车规定,也是有道理的,主要是客车的安全性要求是最⾼的。从⼀个侧⾯,说明中国对动⼒电池技术研究是成熟的。随着我国新能源汽车发展,新的动⼒电池安全技术不断出现也是必然趋势。
  动⼒电池⼚家和整车⼚及⽤户三者要携起⼿来,通过不断改进⼯艺和技术提⾼锂电池电芯的安全性。
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