鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:738次 | 2021年04月13日
探討電動(dòng)汽車鋰離子電池?zé)崾Э卦砼c預(yù)防技術(shù)
火是人類文明的起源,但電池起火了,可就一點(diǎn)都不好玩了。之前特斯拉ModelS的鋰離子電池著火事件把人們的注意力一下子就拉到了電動(dòng)汽車以及插電式混動(dòng)汽車最精貴也最薄弱的地方電池組,難道就沒(méi)什么法子能夠做好防火措施嗎?
根據(jù)IEEESpectrum的信息得知,目前有一家重要的汽車制造商正在測(cè)試一項(xiàng)新技術(shù),該技術(shù)可監(jiān)控電池組的運(yùn)行狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)誘火缺陷,并隨時(shí)預(yù)警。
IEEESpectrum去年一篇題為CanSignalProcessingStopBatteryFires的報(bào)道詳細(xì)記錄了該技術(shù)早期研發(fā)的具體信息?,F(xiàn)在,其開(kāi)發(fā)者聲稱該系統(tǒng)已經(jīng)吸引了眾多車企的注意,他們目前已經(jīng)和一家未透露姓名的汽車行業(yè)合伙人聯(lián)合開(kāi)發(fā)這項(xiàng)電池監(jiān)控技術(shù),并計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)上市推出。
特斯拉電動(dòng)汽車鋰離子電池?zé)崾Э卦砼c預(yù)防技術(shù)
燒焦的電池
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%
雖然從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上來(lái)看,電動(dòng)汽車起火沒(méi)有傳統(tǒng)汽油動(dòng)力車起火那么普遍,不過(guò)一旦燒起來(lái),也會(huì)造成非常大的人身傷害。因此,即便是造成電池起火的部分原因是由于鋰離子電池電解質(zhì)溶液的化學(xué)成分不穩(wěn)定,但不管是菲斯克Karma還是特斯拉ModelS都已經(jīng)被著火丑聞惹得一身騷。
所以未來(lái)電動(dòng)汽車/插電式混動(dòng)汽車要想成為目前汽油動(dòng)力車可靠的、主流的替代品,首先得打消掉用戶發(fā)怵的心理。
在對(duì)手機(jī)、筆記本電腦和其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品的鋰離子電池起火事故進(jìn)行調(diào)查總結(jié)之后,位于列克星敦的TIAX公司自主研發(fā)了一套能夠在汽車電腦上運(yùn)行的電池監(jiān)控技術(shù)。
TIAX表示,該技術(shù)能夠在電池對(duì)乘車人造成威脅前的數(shù)十個(gè)小時(shí)辨別出這種少見(jiàn)的易引發(fā)熱失控火災(zāi)的危險(xiǎn)電池,而這種火災(zāi)通常由電池內(nèi)部短路造成。
TIAX副總裁BrianBarnett表示:
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
這種易引發(fā)熱失控火災(zāi)的電池非常罕見(jiàn),很難辨別,但要找出來(lái)并非完全不可能。不過(guò)這個(gè)問(wèn)題最具有挑戰(zhàn)性的地方是,這類故障電池幾乎不太可能在出廠前被質(zhì)檢工人‘抓出來(lái)’。它們只有在實(shí)際使用時(shí)才能被察覺(jué),因?yàn)槠鋬?nèi)部短路是在日常駕駛中緩慢出現(xiàn)的。
TIAX對(duì)實(shí)際發(fā)生的安全事故進(jìn)行事后總結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn),在電池組重復(fù)充放電的循環(huán)過(guò)程中,本來(lái)很微小的金屬鋅離子在不斷的電鍍過(guò)程中體積陡然膨脹。這些聚集的金屬凸起會(huì)附著在電池分離器中間的小孔上,日積月累,最終造成了電池陰陽(yáng)極的短路。在廠里,這種注定惱人的電池里可能僅僅包含有直徑數(shù)十微米、但無(wú)法通過(guò)儀器檢測(cè)出的金屬顆粒。而在電池的使用過(guò)程中,這種粒子體積越來(lái)越大,并最終導(dǎo)致電池短路。但假如能夠?qū)﹄姵仉妷?、阻抗和電流的進(jìn)行仔細(xì)監(jiān)控的話,其實(shí)是可以提前打好預(yù)防針的。
TIAX的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)對(duì)被有意植入微觀金屬雜質(zhì)而出現(xiàn)的故障電池進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè),證實(shí)了這種粒子的危害性。
特斯拉電動(dòng)汽車鋰離子電池?zé)崾Э卦砼c預(yù)防技術(shù)
鋰離子電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象原理圖
我們這里用具體實(shí)例來(lái)說(shuō)明。假設(shè)某種型號(hào)為18650的鋰離子電池阻抗約50毫歐,而隨著不斷的使用,假如該鋰離子電池的阻抗上升至近千歐,使用TIAX的技術(shù)就可以檢測(cè)出該電池出現(xiàn)了典型的短路。
假如早期發(fā)生了短路現(xiàn)象,那么一個(gè)阻抗為100歐的電池電流值要比一個(gè)天天使用的電池電流值小三個(gè)數(shù)量級(jí)還多,這也是使用傳統(tǒng)方式難以探測(cè)電池起火發(fā)生之前征兆的原因。
但Barnett同時(shí)也指出,即使難如大海撈針,利用智能信號(hào)處理方式和其他相關(guān)技術(shù),這個(gè)問(wèn)題還是能夠解決的。目前在TIAX的實(shí)驗(yàn)室,可監(jiān)測(cè)電池指標(biāo)的數(shù)值已經(jīng)比能夠引起熱失控的臨界值低了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
而這項(xiàng)自動(dòng)檢測(cè)電池短路的技術(shù)目前已經(jīng)將那些循環(huán)充放電多次(使用時(shí)間在100小時(shí)以上),可能引起熱失控的壞電池在著火之前揪了出來(lái)。
不過(guò),最后TIAX的電池實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)如何在車上運(yùn)用,那還得主機(jī)廠說(shuō)了算。而隨著電動(dòng)汽車電池短路的嚴(yán)重性日見(jiàn)端倪,可能未來(lái)安置在汽車儀表板的系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)提示司機(jī)該去修理廠維護(hù)電池了;亦或者假如這樣的提醒長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人理會(huì),車載的智能語(yǔ)音系統(tǒng)會(huì)告知司機(jī)路邊停車,關(guān)閉引擎,等待道路救援。到底會(huì)怎么樣?到底能怎么樣?我們拭目以待。