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动力电池系统

动力电池系统 近年来,随着电动汽∞车的快速发展,如何解决电动汽车所带∝来的安全问题‖,又成为∏汽车行业的新的话…

动力电池系统

近年来,随着电动汽∞车的快速发展,如何解决电动汽车所带∝来的安全问题‖,又成为∏汽车行业的新的话题和难点。由于人们对新事物的认知有个过程,初期难免抱有怀疑和不信任的态度,所以任何一次有关电动汽车的安全㎞事故,都会﹤导致公众对电动汽车安全性的疑虑进一?步加深,阻碍电动汽车的发展和普及。

本文引1用地址:http://ww?w.eepw.com.cn/a∶rticle/201610/3?09?377.h?tm

其实,传统的燃油车由于碰撞或自燃所导致的车辆起火事故,每年在全球都会发生?很多起,?造成严重人员伤亡的也为数不少,并不会⊕造成公众的广泛*关?注和质疑。公众之所以对电动汽车的安全事故这么敏感,除了电动车发生事故时?,通常会伴有火、声、3光、烟雾等&?ldquo;特殊效果”∥,很重要的原√因是出于对高能量≧载体&ldq㈱uo;电?池”的恐惧。手机?电池起火爆炸,炸伤甚至炸死人的事情尚且有之?,更何况那?么巨大的电动汽车动力电池呢??

电动汽车(包括混合动力汽车)与传统的燃?油车有?很多相同之处,又有一些不同¬之处。其运行工况、使用环境、车身结构、内外造型等基本没有什么差异,最大的差别在于驱动方式和能∧量的?来源∽。因为引入了2电力驱动,所♀以就存在诸如?“电击”和“≯短路&rdquo$;mol之类的风险,因为有高能量载体的存在,就存在能量瞬≈间释放(显然不是我们期㎝望的)所造成的起火和爆炸风险。因为化学电池本身的稳定性问题,又会?带来?许多超出人们“传统&r≥dquo;认知的风险。

?新生事″物总?是脆?弱的÷,要㎏经受各种怀疑,更何况?是与人身安全息息相关?的车辆呢?愿意拿自己的生命做赌注,去尝试和接受不可∪靠不安全产品的人,我想毕竟是少数吧。﹣所以,不管是国家层№面的法规和标准,还是企业层面的产品和技术研发,都必须做=到以?人为本′,切实的解决产品的风险和隐患,消除民众@的疑虑,从而推动新能源汽车的发展。我?们,没?有∟任何理?由拿不成熟不可靠的产品,来忽悠公众和消?费者,为企业或个人的私利服务。下文将从㏕动力电动力电池系统池的各项参数详细解析动力电池?的安全要素。

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一⌒、动力电?池系?统≤的构成

作为电动汽车的动力来源,或动力来源之一≒,动力电池系统通常由电芯(Cel℉l)、?电池管理系统?(BMS)、?冷却系统(Coolingsystem)、线束(Har㏄n♂e℃ss)、外壳(Hmlousing)、?结构件(mechanicalparts)等相关组建构成,如下图所%示:


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可以看出,动力电池系统的构成还是?相当复杂的,⊙既有电芯这类化学物体,也有复杂的电子电气系统和热∣管理系统,还有?传统的各类机械部件£,涉及到的专业种类非常的多,加°上恶劣的运行环境,所面临的安全风险也很广㎎泛。

二、动力电池系统所面临的安全风险

动力电池系统所面临m的安全风险,主要与其内部部件的特性?和外部的使用和运行环境相关,构成了产品安全设计的主要挑战。

1)电芯会不会起火爆炸?

动力电池系统所采?用的电芯?,其能量密度非∈﹢常高,以磷酸铁≮锂电芯为例,能量密?度可达120Wh/℡kg,换算成焦耳,1千克的磷酸铁锂电芯含有? 12∫0&?times;3600焦耳=0.43MJ。那么T?NT炸药释放的能量有多少呢?1克TNT炸药可释放4184焦耳的能量,换算下来,1千克的磷酸铁锂电芯蕴含的能量相当于103克的TNT炸药。

一辆?纯电动汽车,其使用的电芯通常重达?几百公斤,以100公斤㎡电芯计算,总能量就相当于10公斤TNT炸药。换着是谁§,心里都会发毛,∑这东西会不会不稳定,会不会起火m,甚至爆炸啊?

2)会不?会?产※生电击事故?

为了提升㏑整?车的驱动效率,动力电池的直流输出电压通常都在100V以上,有时高达400V以上,有一定电气常识的人都知道?,直流电压超过60V,就×是危险电压。

每年,¢因为电?器、电线、电力设备等漏电所造成﹥的电击事故,都会发生很多,也经常见诸媒﹢体。我小?的时候就被裸露的220V电线电击过,那种滋味永生难忘。那么,人?们/也?有理?由£疑虑,电动汽车里?面的高压带电部件㏒,会不会漏电,并进而造成?电击事故?

3)能不能经%受各种恶劣的环境?

?车∠辆的运行和使用环境非常∷?复杂,既要经受高温高湿的考?验㎜,?也有高原高寒的折磨,有平坦的铺装里面,也有崎岖不平的非铺装路面,既有极其干燥的地区,‰?也*有需要经常+涉水的地方。

车辆在行?驶过?程中,要经历高低温的循环考验,要经历沿?海的腐蚀性气候,要经历暴雨洗礼和大水浸泡,要经受各种冲击、振动、跌落、甚至碰撞∩和翻滚。那么,在这些客观的环境面前,动力电?池系统能够经受考验,不产生严重的安全风险吗?

4)能?不能经受各种滥用?

∴当产品销量足够大的时候,产品的使用,总有超过规定极限的情况或﹣一些意外的情况,这是不可避免的。以手机为例,当?充电保护失效的时候,手机电池可能?因为过充而起火或爆炸∵。如果手机电池被尖利?的金属穿刺,也有可能发生爆炸。

?那么,电动汽车的动?力?电池系统能够经受类似?的滥用考验o,不造〒成安全?¤事故吗?这些滥用的情况,既有人为造成的,也有客观环境造成的。

5)电池管≌理系统失??效了?怎么办?

±动力电池系?统有一套复杂的管理和控制系统,时刻采集整个>动力电池包的各?种运行参数?,进行计算、诊断=、?通信和开关控制。系统越智能化,当其发生故障时,后果也就越严重。

举个例子,如果动力电池包内部的某个电芯过∷热,?热管理系统失效,电芯存在?热失≠控的风险,而这个时候≡的温⊥度传感器坏了怎么办?软件程序不能正常判断并下发 ?切断指?令怎么办?×又或者本该执行断开动作的开关,不能正常的断开怎么办?风险是否?会蔓延,并造成℅严重?的安全事故?

三、动∨力?电池安全设计的目标⊿

动力电池系统的安全设计,基本上围绕以上提到的内部?组件构?成和可能发生?的安全风险展开,确定合理的?目标和框架,指导<具?体的-μ产品开发∮工?作。

1)化学安全

电芯发生?热失控,可·能会产生电解液泄漏?、起火和燃烧等现象,但其?破坏力是远远不能与炸药相比的。炸药3爆炸时,能量在极短的时间内释放出来,所以威力巨大,¥而电芯的热失控,其能量的释放?是一个??渐进的过程,加上电动汽车的电池包是由很多个电芯串并联组成的,通常◎仅有1个或几个电芯?发生故障,有足够¥的预警和处置时间?。
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作者: mgnqyz

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