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[導(dǎo)讀]安全是紅線,質(zhì)量是底線。沒(méi)有安全,就不用討論質(zhì)量的好壞了。好質(zhì)量的產(chǎn)品,安全性一定是高的。但是安全性高的產(chǎn)品,不一定是高質(zhì)量的產(chǎn)品。車載動(dòng)力電池安全是當(dāng)前的一


安全是紅線,質(zhì)量是底線。沒(méi)有安全,就不用討論質(zhì)量的好壞了。好質(zhì)量的產(chǎn)品,安全性一定是高的。但是安全性高的產(chǎn)品,不一定是高質(zhì)量的產(chǎn)品。車載動(dòng)力電池安全是當(dāng)前的一個(gè)熱門話題,有關(guān)新能源汽車發(fā)展的高峰論壇必有電池安全的題目。但是討論后,給外行人的總體印象是,目前中國(guó)電動(dòng)汽車是不安全的,與討論的初衷是相反的,于是出現(xiàn)了,網(wǎng)上有人發(fā)文“中國(guó)電動(dòng)汽車是垃圾”。好在這些討論的實(shí)際意義主要是正面的,并沒(méi)有導(dǎo)致電動(dòng)汽車市場(chǎng)的恐慌。筆者對(duì)這些討論進(jìn)行梳理,走訪了一些動(dòng)力電池廠家,對(duì)我國(guó)車載動(dòng)力電池安全技術(shù)及安全措施進(jìn)行了研究,有了一定的體會(huì),供大家參考。

一、電芯安全失效模式分析及技術(shù)保障措施

1.電芯內(nèi)部正負(fù)極短路,生產(chǎn)設(shè)備保障能力是關(guān)鍵

(1)直接原因:電芯生產(chǎn)過(guò)程中有缺陷導(dǎo)致或因?yàn)殚L(zhǎng)期振動(dòng)外力使電芯變形所致。

(2)失效分析:生產(chǎn)過(guò)程中電芯內(nèi)部正負(fù)極短路缺陷的剔除,是由生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)備來(lái)保證的,如果設(shè)備保證不了,會(huì)出現(xiàn)批量產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。這對(duì)電池生產(chǎn)廠家而言是基本要求。我國(guó)已經(jīng)對(duì)動(dòng)力電池廠家實(shí)施了目錄管理,基本可以保證合規(guī)的電池廠家不會(huì)出現(xiàn)批量產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

(3)安全技術(shù)措施:將不合格的(電芯內(nèi)部正負(fù)極短路)電芯篩選出來(lái),其目標(biāo)值是大于99.999%的。

(4)危險(xiǎn)度:一旦發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)短路,無(wú)法阻止控制,外部保險(xiǎn)不起作用,肯定會(huì)發(fā)生冒煙或燃燒。但是在電池生產(chǎn)廠家有充足保障能力下,發(fā)生的概率是很低的,即使發(fā)生了,整車生產(chǎn)廠家,自動(dòng)滅火裝置一定要發(fā)揮保障作用的。

2.電池單體漏液,執(zhí)行工藝紀(jì)律到位是關(guān)鍵

(1)直接原因:外力損傷;碰撞、安裝不規(guī)范造成密封結(jié)構(gòu)被破壞;焊接缺陷、封合膠量不足造成密封性能不好等。

(2)失效分析:與軟包和塑殼電芯相比,金屬殼單體更容易發(fā)生漏液情況,導(dǎo)致絕緣失效。電池漏液后整個(gè)電池包的絕緣失效,單點(diǎn)絕緣失效問(wèn)題不大,如果有兩點(diǎn)或以上絕緣失效會(huì)發(fā)生外短路。

(3)安全技術(shù)措施:嚴(yán)格工藝紀(jì)律,提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

(4)危險(xiǎn)度:非常危險(xiǎn);電池漏液造成車著火事故的概率比電芯內(nèi)部正負(fù)極短路概率要大幾個(gè)數(shù)量級(jí),這種外短路,外部保險(xiǎn)要發(fā)揮作用的。

3.電芯脹氣鼓脹,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(空氣)指標(biāo)達(dá)標(biāo)是關(guān)鍵

(1)直接原因:主要是因?yàn)殡姵貎?nèi)部發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生氣體,最為典型的是與水發(fā)生副反應(yīng)。

(2)失效分析:生產(chǎn)線環(huán)境偏離規(guī)定要求。

(3)安全技術(shù)措施:在電芯生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)格控制水分,即可避免。

(4)危險(xiǎn)度:一旦發(fā)生電池脹氣就會(huì)發(fā)生漏液等情況。這是產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量中較為嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題,制定預(yù)防措施即可,同時(shí)嚴(yán)禁不合格的產(chǎn)品出廠。

4.容量一致性差,自動(dòng)化生產(chǎn)線是關(guān)鍵

(1)直接原因:電池生產(chǎn)制造工藝技術(shù)能力不足,電池的存放時(shí)間長(zhǎng)短,電池組充放電期間的的溫度差異,充放電電流大小等。

(2)失效分析:一致性有具體技術(shù)指標(biāo),一旦低于指標(biāo)規(guī)定,表明生產(chǎn)線質(zhì)量保障體系問(wèn)題嚴(yán)重,必須要進(jìn)行改進(jìn)措施,提高產(chǎn)品容量一致性是一個(gè)持續(xù)提高的過(guò)程。

(3)安全技術(shù)措施:加強(qiáng)過(guò)程管理、評(píng)審的措施,持續(xù)提高企業(yè)質(zhì)量管理體系的能力。

(4)危險(xiǎn)度:危險(xiǎn)不會(huì)立刻發(fā)生。容量一致性差,廠家要及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn),同時(shí)嚴(yán)禁不合格的產(chǎn)品出廠。

二、電池管理系統(tǒng)(BMS)安全失效模式分析及技術(shù)保障措施

1.電壓檢測(cè)線失效及措施

(1)現(xiàn)象:電池過(guò)充,導(dǎo)致著火、爆炸;磷酸鐵鋰過(guò)充至5V以上大部分會(huì)冒煙,而三元電池一旦過(guò)充,會(huì)發(fā)生爆炸。

(2)原因:BMS電壓(連接、壓線過(guò)程或接觸不良)電壓檢測(cè)線失效,導(dǎo)致電池過(guò)充電或過(guò)放電,充電或過(guò)放電造成。

a)電解液分解釋放出氣體,從而導(dǎo)致電池鼓脹,嚴(yán)重的話甚至?xí)盁熎鸹?

b)電池過(guò)放電會(huì)導(dǎo)致電池正極材料分子結(jié)構(gòu)損壞,從而導(dǎo)致充不進(jìn)去電;

c)電池電壓過(guò)低造成電解液分解,干涸發(fā)生析鋰,引起電池內(nèi)短路。

(3)措施:技術(shù)上選用高可靠性電壓采集線,杜絕采集線接觸不到位;管理上制定充電措施制度,責(zé)任落實(shí)到人。

2.電流檢測(cè)失效及措施

(1)現(xiàn)象:BMS采集不到電流,SOC無(wú)法計(jì)算,偏差大。

(2)原因:霍爾傳感器失效,充電電流大,電芯內(nèi)部發(fā)熱大,會(huì)使隔膜固化容量衰減。

(3)措施:選用高質(zhì)量的霍爾傳感器,確保安裝質(zhì)量合格。

3.溫度檢測(cè)失效及措施

(1)現(xiàn)象:電池工作使用溫度過(guò)高,易發(fā)生鼓脹、漏液,爆炸。

(2)原因:溫度檢測(cè)失效。

(3)措施:嚴(yán)格控制電池的工作溫度在20-45攝氏度之間,避免電池低溫充電析鋰造成的短路以及高溫?zé)崾Э亍?/p>

4.絕緣監(jiān)測(cè)失效及措施

(1)現(xiàn)象:可能發(fā)生人員觸電。

(2)原因:動(dòng)力電池發(fā)生變形或漏液的情況下都會(huì)發(fā)生絕緣失效。

(3)措施:對(duì)監(jiān)測(cè)的傳感器,必須要選用高質(zhì)量、高可靠的產(chǎn)品。

5.其他失效及措施

(1)SOC估算偏差大,目前的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求都是5%以內(nèi),實(shí)際上難度較大。要持續(xù)提高精度。

(2)電磁兼容的抗電磁干擾能力不足,導(dǎo)致BMS通訊失效,如何保障到位,還有一定難度。產(chǎn)品同時(shí)要通過(guò)第三方強(qiáng)制檢測(cè)。

三、電池包(Pack)集成失效,導(dǎo)致安全事故的危害分析及措施

1.匯流排連接失效

(1)現(xiàn)象:導(dǎo)體連接處產(chǎn)生大量的熱,極端情況下會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池著火。

(2)原因:螺栓連接在使用過(guò)程中,螺栓氧化脫落或振動(dòng)導(dǎo)致螺栓松。

(3)措施:電芯與電芯連接或模塊與模塊連接處采用激光焊接,或在連接處增加溫度傳感器通過(guò)檢測(cè)的手段避免匯流排的失效。新的連接技術(shù)不斷涌現(xiàn),廠家要積極采用。

2.動(dòng)力電池系統(tǒng)主回路連接器失效

(1)現(xiàn)象:連接器性能不可靠,在振動(dòng)下發(fā)生虛接,產(chǎn)生高溫?zé)g連接器。

(2)原因:連接器溫度超過(guò)90度就會(huì)發(fā)生連接失效。

(3)措施:連接器需要增加高壓互鎖功能,或在連接器附進(jìn)加溫度傳感器。連接器一定才采用高質(zhì)量的產(chǎn)品。[!--empirenews.page--]

3、其他失效:

接觸器帶載斷開(kāi)有一定次數(shù)的限定,在大電流帶載閉合時(shí)會(huì)燒蝕,主要措施:一般采用雙繼電器,按先后順序閉合控制,以免高壓接觸器粘黏;高壓系統(tǒng)部件中熔斷器的選型匹配不到位,振動(dòng)或外部受到碰撞擠壓導(dǎo)致動(dòng)力電池發(fā)生形變,密封失效,IP等級(jí)降低,主要措施:電池箱結(jié)構(gòu)的碰撞防護(hù)一定要到位。

四、中國(guó)動(dòng)力電池安全技術(shù)已經(jīng)成熟

目前大家對(duì)中國(guó)動(dòng)力電池安全技術(shù)的討論,十分踴躍。主要是從不安全角度在分析,提出了許多提高安全技術(shù)水準(zhǔn)的辦法和措施。工信部提出了客車上暫時(shí)不同意” 三元”電池上客車規(guī)定,也是有道理的,主要是客車的安全性要求是最高的。從一個(gè)側(cè)面,說(shuō)明中國(guó)對(duì)動(dòng)力電池技術(shù)研究是成熟的。隨著我國(guó)新能源汽車發(fā)展,新的動(dòng)力電池安全技術(shù)不斷出現(xiàn)也是必然趨勢(shì)。

動(dòng)力電池廠家和整車廠及用戶三者要攜起手來(lái),通過(guò)不斷改進(jìn)工藝和技術(shù)提高鋰電池電芯的安全性。BMS系統(tǒng)廠商要充分了解電池的性能,基于動(dòng)力電池的安全設(shè)計(jì)原則,設(shè)計(jì)出安全可靠的電池系統(tǒng);整車廠要發(fā)揮自己引領(lǐng)地位和橋梁作用,將車載動(dòng)力電池安全技術(shù)措施落到實(shí)處,主要有動(dòng)力電池系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)、電氣、電池?zé)峁芾?、極端安全事故發(fā)生時(shí)及時(shí)補(bǔ)救技術(shù)的應(yīng)用等一系列工作要做,為用戶提供安全可靠、高質(zhì)量的純電動(dòng)汽車;用戶也必須正確的、安全地使用(維護(hù))好純電動(dòng)汽車,一定要杜絕濫用(機(jī)械的、熱的、電的))的行為發(fā)生,確保我國(guó)純電動(dòng)汽車健康持續(xù)的發(fā)展。

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