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動力電池的安全性問題

2016-11-18 15:11

  對于汽車而言,安全性是設計過程中最基本的要素,因為汽車需要高速運行,需要載人,因此安全問題一定不能馬虎。而動力電池作為電動汽車中的動力來源,對于電動汽車來說,動力電池的安全性才是最為關鍵的。下面亞陸行的技術人員就動力電池的安全性問題來做出分析。

  

  一、電氣安全

  

  針對動力電池包內部的電子電氣系統而言,電氣安全是首要考慮的因素,各種與“電”有關的安全風險,都必須考慮到:絕緣配合、等電位(接地)、短路防護、絕緣狀態監控、高壓連接器互鎖、高低壓隔離、電磁兼容性(EMC)、故障自診斷。

  

  電氣安全,不僅要考慮被動防護,如各種線纜和連接器的絕緣保護,高低壓連接器的閉鎖裝置,以及良好的電磁兼容性等,還需要考慮如何做到故障的自診斷和主動防護,如絕緣狀態監控、高壓互鎖檢測、接觸阻抗檢測等,確保在故障發生的初期就主動介入,將風險降到最低。

  

  二、化學安全

  

  電芯發生熱失控,可能會產生電解液泄漏、起火和燃燒等現象,但其破壞力是遠遠不能與炸藥相比的。炸藥爆炸時,能量在極短的時間內釋放出來,所以威力巨大,而電芯的熱失控,其能量的釋放是一個漸進的過程,加上電動汽車的電池包是由很多個電芯串并聯組成的,通常僅有1個或幾個電芯發生故障,有足夠的預警和處置時間。針對電芯而言,如何確保各種運行條件和使用情況下的化學和熱穩定性,確保不產生安全風險,這是必須要考慮和解決的問題。

  

  需要考慮的情況包括:額定范圍內的正常工況;長距離運輸和長時間存儲;極端情況,如針對電芯的過充、過放、擠壓、穿刺、火燒等,在各種情況下,都要為電芯的安全性確定合理的設計目標,貫穿到電芯的開發過程中。

  

  針對動力電池系統的其他組件而言,化學安全還涉及到電解液或冷卻液泄漏所導致的化學腐蝕(有可能造成內部短路)、鹽霧腐蝕、阻燃、和有害氣體排放等。

  

  三、機械安全

  

  機械安全主要針對整個箱體結構以及內部的結構件而言,確保在各種機械載荷和外部因素作用下,動力電池包的特性不會發生大的變化,消除產品潛在的安全風險。需要考慮的因素包括:IP防護、振動、碰撞、擠壓、跌落、碎石沖擊、重物錘擊、翻滾、金屬物穿刺、燃油火燒等。

  

  四、功能安全

  

  功能安全是針對電池管理系統(BMS)而言的,要確保電池管理系統在任何一個隨機故障、系統故障或共因失效下,都不會導致安全系統的故障,從而引起人員的傷亡、環境的破壞、設備財產的損失;也就是BMS的安全保護功能無論在正常情況下或者有特定故障存在的情況下都應確保正常發揮作用。

  

  為了確保BMS達到一定功能安全等級,必須以電氣/電子/可編程電子為基礎,結合系統中的其他技術,充分考慮系統的應用環境,對影響安全功能發揮作用的危害進行有效識別,從而制定合理的安全目標,將安全目標進行層層分解后,得到安全需求,落實/分配到系統中的每個組件。

  

  動力電池的安全性問題就分享到這里,動力安全性是消費者和專業人士關注的重點,這個問題也影響到了動力電池比能量的提升。發展防短路、防過充、防熱失控、防燃燒及不燃性電解液是應對動力電池安全性的關鍵。

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