鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1410次 | 2020年06月06日
動(dòng)力鋰電池十大安全問(wèn)題及核心問(wèn)題解決思路
動(dòng)力鋰電池十大安全問(wèn)題包括：1.電芯安全2.成組安全3.電池管理4.設(shè)計(jì)安全5.充電安全6.使用安全7.安全預(yù)警8.日常維護(hù)9.安全保護(hù)10.安全等級(jí)劃分。本整理稿件是從10個(gè)問(wèn)題中選擇3個(gè)核心問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)討論，并提出本組的解決思路，具體如下：
.電芯安全的解決思路
C組：電芯、電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化可以改善幾個(gè)方面：
（1）設(shè)計(jì)方面，把電芯的設(shè)計(jì)問(wèn)題集中暴露，集中處理；
（2）生產(chǎn)設(shè)備方面，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度也會(huì)相應(yīng)高一些，設(shè)備公司產(chǎn)品迭代會(huì)更快；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
（3）持續(xù)改進(jìn)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)推廣，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，可以把優(yōu)秀的設(shè)備配套商和零配件配套商的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)向行業(yè)推廣，這樣整體提高了電池行業(yè)的安全技術(shù)水平。
D組：電芯的標(biāo)準(zhǔn)化
電芯的標(biāo)準(zhǔn)化可以降低低層次勞動(dòng)的重復(fù)。電芯標(biāo)準(zhǔn)化本身對(duì)電芯的安全性能有很大的提升，更多廠商做同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電芯，電芯成本會(huì)下降，安全性會(huì)提高。從緊迫性和可實(shí)現(xiàn)性來(lái)看，是比較緊迫也比較容易實(shí)現(xiàn)的。
2.成組安全的解決思路
D組：熱管理設(shè)計(jì)對(duì)電池安全非常重要
成組安全方面，熱管理設(shè)計(jì)的好，熱量均衡，BMS雖然很小的電流均衡，但是可以把不同電池之前的溫度差導(dǎo)致的電壓差均衡起來(lái)，因?yàn)殡姵鼐褪请娀瘜W(xué)里能斯特方程的溫度，正極是正相關(guān)，負(fù)極是負(fù)相關(guān)，電壓差是正極減負(fù)極的話是更大的，所以溫度對(duì)它的電壓影響是很大的。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
當(dāng)然焊接工藝也是很重要的一個(gè)方面，焊接工藝不相同會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻的不均衡上升，所以從這幾個(gè)維度來(lái)提高它的成組安全。
F組：pACK的電管理、熱管理
安全性問(wèn)題最終要?dú)w結(jié)為電池模塊，運(yùn)用系統(tǒng)論的方法來(lái)考慮電芯和pACK的安全問(wèn)題，BMS要對(duì)每個(gè)電芯做精確的檢測(cè)、管控和預(yù)警。
同時(shí)也不能因?yàn)橹豢紤]電池的安全問(wèn)題，而忽略了它的壽命，我們既要保證電池的安全性，也要盡可能的提升電池的壽命。假如沒(méi)有好的壽命，就失去了利用鋰離子電池的理由。
3.電池管理的解決思路
C組：BMS安全策略
將電池系統(tǒng)分級(jí)并制定相應(yīng)的安全目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)制定測(cè)量、識(shí)別、處理的安全策略并進(jìn)行驗(yàn)證。假如行業(yè)集中精力做這方面的工作，能夠在短時(shí)間內(nèi)提高電池安全水平。
F組：BMS對(duì)電芯檢測(cè)、管控、預(yù)警
我們應(yīng)該從根本上認(rèn)為鋰離子電池本身是不安全的，對(duì)它進(jìn)行有罪推論，它本身是不安全的能源裝置，要在BMS管控的基礎(chǔ)上，外加熱失控、及時(shí)滅火機(jī)制和裝置，如一發(fā)現(xiàn)火情，馬上啟動(dòng)滅火裝置滅火。
4.設(shè)計(jì)安全的解決思路
F組：體系設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，生產(chǎn)過(guò)程控制
各種電池材料、電池結(jié)構(gòu)均有優(yōu)缺點(diǎn)，只是對(duì)安全性影響的程度不同而已，只要設(shè)計(jì)科學(xué)、制造精密，在一定程度上都可以制造出安全性可以接受的動(dòng)力鋰電池。
5.充電安全的解決思路
A組：充電設(shè)備上新增電池快速體檢功能
車輛充電完成80%-90%時(shí)做大電流檢測(cè)，通過(guò)直流內(nèi)存的變化找出電池組中不一致的地方，達(dá)到電池快速體檢的目的。
pACK在出廠前，都會(huì)做一個(gè)大電流的脈沖充電和放電，在充電的末端做一個(gè)大電流的脈沖充電，在放電的末端做一個(gè)大電流的脈沖放電，通過(guò)這個(gè)方法，把電池組合中不一致的地方找出來(lái)，可能是電芯的問(wèn)題、可能連接有問(wèn)題、也可能是數(shù)據(jù)線有問(wèn)題，這些大電流脈沖會(huì)明顯的顯示出一些異常。
把這種方法應(yīng)用到用戶端，因?yàn)橛脩舳顺顺潆姌锻鉀](méi)有什么可檢測(cè)的手段。
D組：充電初期對(duì)電池進(jìn)行電流脈沖檢測(cè)
關(guān)于不同電池的SOE、SOH充電的電流，在充電初期對(duì)它進(jìn)行電流的脈沖檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不一致性，提前發(fā)出安全警報(bào)。因?yàn)樵诔潆姵跗?，電池pACK是常溫的，充電末端的時(shí)候電池pACK的溫度可能已經(jīng)上升了10°或者15°，導(dǎo)致電池的電壓不均衡，所以在均衡的時(shí)候檢測(cè)它的不一致性可能誤差更小。
另外，對(duì)BMS進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷、檢測(cè)，對(duì)車、充電樁、電網(wǎng)這三方進(jìn)行協(xié)調(diào)，充分保障充電安全。
6.使用安全的解決思路
E組：在單體熱失控狀態(tài)下如何保證人員安全
（1）延緩熱失控方面，有一些成熟的設(shè)計(jì)方法：
采用防火材料，在防火結(jié)構(gòu)上做防火隔熱處理，如特斯拉的設(shè)計(jì)里可以看到，確實(shí)在一定程度上能夠延緩熱失控的過(guò)程，延緩單體熱失控到整組熱失控的過(guò)程。
（2）新增人員逃生時(shí)間方面，主動(dòng)做些檢測(cè)：
煙霧的檢測(cè)、化學(xué)成分的檢測(cè)、熱的檢測(cè)等，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)早期單體熱失控，并給駕駛員和乘客發(fā)出警報(bào)，提醒人員逃生。
（3）做限制處理：
不能讓駕駛員按照常規(guī)的功率去使用，通過(guò)限功率的模式，讓車子有一定的動(dòng)力，但動(dòng)力很弱，可以靠邊停車做處理。
（4）新增滅火設(shè)備：
目前電動(dòng)客車國(guó)標(biāo)正在推動(dòng)新增滅火裝置，新增滅火裝置可能有好處也有壞處，因?yàn)楝F(xiàn)在電池箱的設(shè)計(jì)都會(huì)新增防爆閥，假如噴射大量氣體或者氣凝膠出來(lái)，它會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部壓力增大，可能把防爆閥沖破，會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題。
假如誤檢測(cè)單體熱失控，把這些東西噴出來(lái)，可能會(huì)導(dǎo)致整組電池的報(bào)廢，假如噴出來(lái)的氣體、液體或半凝膠物質(zhì)對(duì)電池?zé)o危害會(huì)是比較好選擇，希望有這種材料能夠達(dá)到這種效果。
（5）整車設(shè)計(jì)：
在整車設(shè)計(jì)方面要新增安全逃生裝置，電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)車不相同，電池作為電動(dòng)汽車的唯一動(dòng)力來(lái)源，在熱失控的情況下假如通過(guò)切斷動(dòng)力的方式停電，車門有可能會(huì)打不開，所以在整車設(shè)計(jì)上假如能新增可以快速、方便打開的逃生門或者其他的逃生裝置也是個(gè)可行的選擇。
7.安全預(yù)警的解決思路
D組：BMS監(jiān)控，VCU響應(yīng)，大數(shù)據(jù)分析
汽車的VCU對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題做響應(yīng)。車在出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)，可以讓司機(jī)靠邊停車，或者是做一些相應(yīng)的動(dòng)作，并把VCU收集到的BMS信息上傳到云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，VCU有個(gè)智能學(xué)習(xí)的過(guò)程，提高安全預(yù)警的可靠性。
8.日常維護(hù)的解決思路
B組：制定日常維護(hù)的流程及國(guó)家的相關(guān)法律規(guī)定是非常緊急和必要的
現(xiàn)在車輛很多問(wèn)題都出在沒(méi)有日常維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)或沒(méi)有國(guó)家強(qiáng)制檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)車都有強(qiáng)制檢測(cè)，電動(dòng)汽車作為新生事物，相關(guān)的安全性、可靠性還沒(méi)有達(dá)到傳統(tǒng)車的級(jí)別，究竟每隔3個(gè)月，6個(gè)月，還是1年進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)該檢測(cè)什么項(xiàng)目（系統(tǒng)密封性、電器可靠性、連接可靠性等都要檢測(cè)），這都缺少相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在整車廠更多的賣點(diǎn)是電動(dòng)汽車不用維護(hù)，但實(shí)際上這完全與安全的意識(shí)背道而馳，因此，國(guó)家應(yīng)該制定強(qiáng)制檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，整車廠也應(yīng)該有強(qiáng)制檢測(cè)的項(xiàng)目要求。
從可行性上來(lái)講，國(guó)家或行業(yè)制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，整車廠制定檢測(cè)、維護(hù)的項(xiàng)目或手冊(cè)，執(zhí)行起來(lái)比較容易。
9.安全保護(hù)的解決思路
E組：過(guò)充、過(guò)熱、連接安全問(wèn)題
（1）過(guò)充問(wèn)題的解決
通過(guò)BMS、充電機(jī)、VCU保護(hù)，最簡(jiǎn)單的是通過(guò)BMS來(lái)保護(hù)，假如BMS不起用途還可以通過(guò)充電機(jī)來(lái)保護(hù)，還可以通過(guò)整車VCU來(lái)介入。有關(guān)過(guò)充的問(wèn)題，從技術(shù)上來(lái)解決的話是比較容易解決的，而且效果也比較明顯。
（2）過(guò)熱問(wèn)題的解決
在充電過(guò)程中，由于電芯本體的過(guò)熱或者連接阻抗過(guò)大導(dǎo)致的過(guò)熱也會(huì)引起熱失控。有關(guān)過(guò)熱的問(wèn)題重要從兩個(gè)方面來(lái)解決，一是減小電芯的密度、減小連接阻抗，這從本質(zhì)上去降低風(fēng)險(xiǎn)；第二個(gè)是加強(qiáng)散熱，我們希望在充電過(guò)程中能采取更加有效的散熱措施，比如說(shuō)通過(guò)加強(qiáng)風(fēng)冷或液冷的措施，可以降低充電過(guò)程中熱失控的可能性，還有溫度采樣的問(wèn)題，溫度采樣要準(zhǔn)確，怎么樣有效可靠地采樣出溫度點(diǎn)，這可能要跟我們的熱仿真和實(shí)際測(cè)試結(jié)果做一下匹配。
（3）連接故障的解決
前段時(shí)間在上海發(fā)生了一起事故，飛線連接充電起火，還有在地下車庫(kù)充電起火的事故，其實(shí)都是跟充電連接的關(guān)系非常大。充電連接充電槍的插頭，還有普通車載充電機(jī)的插頭，假如長(zhǎng)期使用，假如連接不可靠會(huì)過(guò)熱起火。目前在充電國(guó)標(biāo)里已經(jīng)有要求了，在充電槍上會(huì)新增溫度傳感器，來(lái)采集充電過(guò)程中充電槍的溫度。
還有充電槍和插頭插座的壽命要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和驗(yàn)證，要能夠滿足整車的使用壽命要求。日常的檢查和維護(hù)，能夠判斷出來(lái)插頭插座的接觸是不是已經(jīng)降低到一個(gè)數(shù)字之下，假如已經(jīng)降低到安全數(shù)值之下，那么肯定要更換，通過(guò)這幾種方式解決充電連接問(wèn)題。
10.安全級(jí)別劃分的解決思路
C組：產(chǎn)業(yè)鏈合作，整車廠和零配件公司建立專業(yè)化分工和協(xié)作體系
按照汽車行業(yè)的要求，從ApQp、ppAp等環(huán)節(jié)按照汽車行業(yè)的要求執(zhí)行，分工、職責(zé)明確，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期可監(jiān)控、可追溯，從合作模式改變方面來(lái)提高動(dòng)力鋰電池的安全水平。
