電池著火主要是由于熱失控原因造成的,就算是要滅火我們也要先找到它搞明白熱失控的真實(shí)原因。這才能從最大的角度去避免這種問(wèn)題的發(fā)生。
第一部分 從假定單個(gè)出問(wèn)題=》擴(kuò)展到全局的實(shí)驗(yàn)維度
我們說(shuō)明下,因?yàn)檎麄€(gè)分析,只是為了匹配電池系統(tǒng)著火這個(gè)極端事件產(chǎn)生的,我們就區(qū)隔出由機(jī)械濫用的內(nèi)容,電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是著眼于放在一個(gè)車(chē)輛比較安全的位置,防止在車(chē)輛使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題,整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)這塊固然是目前大量做針刺、擠壓等實(shí)驗(yàn)安全性的內(nèi)容,但實(shí)際上由機(jī)械濫用引起的問(wèn)題反而成為大家容易解決的問(wèn)題。
以Tesla為例:
T3:在美國(guó)田納西州士麥那起火燃燒,這輛電動(dòng)車(chē)沖向掉落路面的拖車(chē)掛鉤,底盤(pán)碰撞后發(fā)生火災(zāi)。
T2:駕駛者在轉(zhuǎn)彎時(shí)撞上、并穿過(guò)了了一座水泥墻,最終撞在一棵樹(shù)上停了下來(lái),起火。
T1:在西雅圖車(chē)主稱(chēng)撞上了路中的金屬殘片,因此他離開(kāi)了高速公路。車(chē)子失效后,他又聞到了燃燒的味道,車(chē)輛此時(shí)著火燃燒。
這種機(jī)械上的設(shè)計(jì)也顯得簡(jiǎn)單,在結(jié)構(gòu)外圍和底蓋考慮更多的防護(hù),即可取得立竿見(jiàn)影的效果:the struck objects penetrated the aluminum pan at the forward area of the battery, damaging the lithium ion cells of the HVB
備注:我們把發(fā)生的事情,可以再思考下,車(chē)起火是電池還是電池之外?
很大一部分是電池之外的負(fù)載
線纜過(guò)熱=》外圍部分被點(diǎn)燃的事更多些
這里我們可以分基本的三層,著火的本質(zhì)原因
1)電池內(nèi)的未按照設(shè)計(jì)意圖的熱能釋放+內(nèi)外燃燒物
2)電池內(nèi)的可燃?xì)怏w釋放+燃點(diǎn)
3)電池內(nèi)的可燃液體釋放+燃點(diǎn):此處主要包括電解液泄漏和冷卻液泄漏兩部分。
我們可以對(duì)電池系統(tǒng)的熱能釋放來(lái)考慮下:
1.1 電池包或電池單體過(guò)充
過(guò)充一般而言確實(shí)是熱能釋放比較普遍的原因,電池包級(jí)熱失控事件,可以往下細(xì)分為多電池(模組、單體過(guò)充)=》電池過(guò)充和電解液蒸發(fā)=》熱事件
SOC計(jì)算錯(cuò)誤引起的過(guò)充
高SOC狀態(tài)下,未按照保護(hù)而進(jìn)行的能量回收引起的
充電控制程序卡住引起的過(guò)充
1.2 短路過(guò)流的人熱能釋放
電池包/ 高壓電路故障導(dǎo)致短路=》熱量
這里主要是由電池包內(nèi)部短路和外部短路,引起導(dǎo)體&連接器過(guò)熱、單體過(guò)熱引發(fā)隨后的熱事件。進(jìn)一步細(xì)分也可以分解成模組的短路引發(fā)的部件過(guò)熱。
模組一級(jí)的短路
電池組內(nèi)一級(jí)短路
外圍腐蝕性/導(dǎo)電液體進(jìn)入引起的短路
1.3 高連接阻抗的發(fā)熱
電池包/ 高壓電路的故障,導(dǎo)致充放電回路中出現(xiàn)高阻值的位置,電流在這一高阻點(diǎn)的溫度上升,可能導(dǎo)致了相鄰材料的著火和后續(xù)的熱量傳播
干路連接點(diǎn)接觸不良、腐蝕引起發(fā)熱
電池的內(nèi)阻提升和內(nèi)部出現(xiàn)過(guò)熱
1.4 單體排氣產(chǎn)生可燃性氣體,隨后的熱源(電弧,單體熱失控)導(dǎo)致電池系統(tǒng)的多余熱能
備注:在這個(gè)里頭,單體單點(diǎn)故障熱失控界定實(shí)驗(yàn),可以考慮單個(gè)單體擴(kuò)展到整體方面的,在既定的條件下,將實(shí)現(xiàn)每個(gè)電池包備案交底,有些參考作用,但實(shí)驗(yàn)的條件與故障的發(fā)生不大可能完全吻合
第二部分 案例回顧
實(shí)際上,起火的事,都是交織在一起的,第一部分和第三部分往往結(jié)合很深:
2.1 漏液加短路
案例1: A車(chē)起火
現(xiàn)象1:電池箱內(nèi)電池單體出現(xiàn)兩包以上漏液
現(xiàn)象2:電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損
運(yùn)行振動(dòng)=》電池箱內(nèi)出現(xiàn)局部電池間歇性短路=》絕緣損毀點(diǎn)通過(guò)電池箱及支架的接地構(gòu)成強(qiáng)電壓的短路回路=》熱能釋放,電解液+電池本體的發(fā)熱=》引發(fā)
火勢(shì)擴(kuò)大,點(diǎn)燃內(nèi)飾
案例2:B車(chē)起火
現(xiàn)象1:車(chē)輛發(fā)生猛烈碰撞后,電池結(jié)構(gòu)受損,冷卻管破裂引發(fā)冷卻液泄漏
現(xiàn)象2:冷卻液浸沒(méi)BMU電路后引發(fā)緩慢的化學(xué)作用
采樣點(diǎn)浸沒(méi)后,板級(jí)沒(méi)有徹底防水設(shè)計(jì)導(dǎo)致緩慢加熱觸發(fā)冷卻液燃點(diǎn)=》停車(chē)場(chǎng)放置了幾周后起火
小結(jié):
1)起火是個(gè)很極端的事情,但是曝光度很高,大家第一反應(yīng)都是電池系統(tǒng)的事情,從各種分析來(lái)看,從電池系統(tǒng)著火起來(lái)的事,必定有故障發(fā)生,而且有熱量集聚引燃。
2)如果把更多公開(kāi)的信息匯總在一起,再拆解對(duì)比,完善系統(tǒng)分析過(guò)程還是可以達(dá)成一些共識(shí)避免很多未來(lái)的著火的事故。