Проблема безопасности силовых батарей резюмируется как&"тепловой разгон &", то есть после достижения определенной температуры он становится неуправляемым, температура линейно повышается, а затем горит и взрывается. Перегрев, перезаряд, внутреннее короткое замыкание, столкновение и т. Д. - вот несколько ключевых факторов, вызывающих тепловой разгон аккумуляторных батарей.
(1) Перегрев вызывает тепловой разгон
Причина перегрева силовой батареи связана с необоснованным выбором батареи и ее тепловым расчетом или повышением температуры батареи из-за внешнего короткого замыкания, ослабления разъема кабеля и т. Д., Которые следует решать с двух сторон. конструкции батареи и управления батареей.
С точки зрения конструкции материала батареи, можно разработать материалы для предотвращения теплового разгона и блокирования реакции теплового разгона; С точки зрения управления батареями можно спрогнозировать различные диапазоны температур, чтобы определить разные уровни безопасности, чтобы выполнять иерархические аварийные сигналы.
(2) Перегрузка вызывает тепловой разгон
В этом году инцидент, связанный с возгоранием электрического автобуса&# 39, был вызван тепловым разгоном" вызванным перезарядкой" ;. В частности, самой системе управления батареями не хватало функции безопасности цепи перезарядки, что приводило к тому, что BMS батареи' s выходила из-под контроля, но все еще заряжалась.
Для этого типа перезарядки решение состоит в том, чтобы сначала найти неисправность зарядного устройства, которая может быть решена путем полного резервирования зарядного устройства; во-вторых, управление батареями неразумно, например, не контролируется напряжение каждой батареи.
Стоит отметить, что с возрастом батареи согласованность между батареями будет становиться все хуже и хуже, и в это время с большей вероятностью произойдет перезаряд. Это требует балансировки всего аккумуляторного блока, чтобы поддерживать его единообразие.
Например, последовательно подключенный аккумуляторный блок, который использует наиболее распространенный метод комбинирования аккумуляторных блоков&"сначала параллельно, а затем последовательно &"; после решения проблемы консистенции мономера в лучшем случае такая же емкость, как и у мономера с наименьшей емкостью. Благодаря такой стабильности емкость возросла, и в то же время это может предотвратить перезарядку.
Чтобы добиться единообразия, должен быть способ оценить емкость каждой ячейки. Оуян Мингао предположил, что состояние всей аккумуляторной батареи можно оценить по сходству кривых зарядки.
Другими словами, если кривая зарядки одной из отдельных ячеек известна, другие кривые должны быть похожи на нее. После смены кривой они могут примерно совпадать, и эти различия в ходе смены кривой легко вычислить. По одному мономеру можно рассчитать другие мономеры. С помощью этого метода можно выполнить вышеупомянутый баланс консистенции. Конечно, этот алгоритм занимает слишком много времени и требует упрощения.
(3) Внутреннее короткое замыкание вызывает тепловой разгон
Пассажирский самолет Boeing 787 загорелся из-за взрыва аккумуляторной батареи. При поиске причины аварии было обнаружено наличие металлических предметов на электроде и диафрагме, что привело к внутреннему короткому замыканию. Хотя эксперты не могут на 100% подтвердить, что тепловой пробой вызван внутренним коротким замыканием, это наиболее вероятная причина, поскольку другой причины нет, а внутреннее короткое замыкание не может возникнуть.
Примеси, образующиеся при производстве аккумуляторов, металлические частицы, расширение и сжатие заряда и разряда, выделение лития и т. Д. - все это может вызвать внутренние короткие замыкания. Такое внутреннее короткое замыкание происходит медленно, в течение очень долгого времени, и неизвестно, когда оно выйдет из-под контроля термически. Если испытание проводится, то поверка не может быть повторена. В настоящее время специалисты во всем мире не обнаружили процесса, который мог бы повторить внутреннее короткое замыкание, вызванное примесями, и все они находятся в стадии изучения.
Чтобы решить проблему внутреннего короткого замыкания, мы должны сначала найти производителя аккумуляторов с хорошим качеством продукции, выбрать аккумулятор и емкость аккумуляторных элементов; во-вторых, сделайте безопасный прогноз внутреннего короткого замыкания и найдите мономер с внутренним коротким замыканием до того, как произойдет тепловой разгон.
Это означает, что необходимо найти характерные параметры мономера, и сначала можно приступить к консистенции. Батарея нестабильна, и внутреннее сопротивление также непостоянно. Если вы найдете мономер с вариациями посередине, вы сможете его различить.
В частности, эквивалентная схема нормальной батареи и эквивалентная схема микрокороткого замыкания, форма уравнения фактически одинакова, за исключением того, что параметры нормального элемента и элемента с микрокоротким замыканием изменились. Вы можете изучить эти параметры и увидеть некоторые их характеристики при внутренних изменениях короткого замыкания.
Одна из характеристик - это разность потенциалов мономера внутреннего короткого замыкания, сравнивая его внутреннее сопротивление с другими мономерами. Оуян Мингао предложил персоналу R& D использовать модели для идентификации мономеров. После измерения напряжения и тока каждой ячейки, используя эти данные и комбинируя модель, можно оценить внутреннее сопротивление каждой ячейки. После того, как все параметры мономера оценены, по изменениям параметров можно судить, изменилась ли консистенция значительно.
4) Температурный разгон механического триггера
Столкновение - это типичный механический спусковой механизм для теплового разгона. Причина этого - неоднократные пожары на Tesla&# 39. Оуян Мингао сообщил, что Университет Цинхуа и Массачусетский технологический институт совместно проанализировали столкновение Tesla&# 39 в США. Если моделирование столкновения выполняется в лаборатории, наиболее близким является иглоукалывание.
Способ решить проблему теплового разгона, вызванного столкновением, состоит в том, чтобы хорошо поработать над безопасностью конструкции защиты аккумулятора. Это требует, чтобы персонал R& D сначала понял процесс теплового разгона.
Вообще говоря, после теплового разгона он будет распространяться вниз. Например, после того, как жара выйдет из-под контроля в первом квартале, произойдет передача тепла и начнется его распространение, а затем вся группа будет следовать одна за другой, как петарды. Для этого вида распространения может быть создана модель, включающая скорость повышения промежуточной температуры, тепловыделение химической энергии и электроэнергии, а также конвекцию теплопередачи. Вся модель термоэлектрической связи может быть использована для соответствующего количественного анализа с помощью калориметра.
Используя модель распространения, персонал R& D может спроектировать, как блокировать и подавлять, что требует теплоизоляции. Однако добавить теплоизоляционный слой непросто. С одной стороны, объем утолщен, а с другой - теплоизоляционный слой и охлаждение противоречат друг другу. Это все вопросы, которые необходимо решить.
Короче говоря, с точки зрения теплового расширения и подавления неуправляемого разгона персонал R& D должен исходить из двух аспектов: конструкции защиты и управления батареями.