Analyse mehrerer Faktoren, die ein thermisches Durchgehen der Leistungsbatterie verursachen

Das Sicherheitsproblem von Kraftzellen wird als "außer Kontrolle geratene Wärme" zusammengefasst, dh nach Erreichen einer bestimmten Temperatur ist sie unkontrollierbar, die Temperatur steigt geradlinig an und brennt und explodiert. Überhitzung, Überladung, interner Kurzschluss und Kollision sind die Schlüsselfaktoren, die ein thermisches Durchgehen der Leistungszellen verursachen.

(1) Überhitzung führt zu außer Kontrolle geratenem Fieber

Der Grund für die Überhitzung von Leistungszellen liegt in der unangemessenen Auswahl der Batterien und dem thermischen Design oder in der Erhöhung der Temperatur der Batterien aufgrund externer Kurzschlüsse, dem Lösen von Kabeln usw. Es sollte unter zwei Aspekten der Batterie gelöst werden Design und Batteriemanagement.

Unter dem Gesichtspunkt des Batteriematerialdesigns können Materialien entwickelt werden, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern und thermische Durchgehenreaktionen zu blockieren. Unter dem Gesichtspunkt des Batteriemanagements können unterschiedliche Temperaturbereiche vorhergesagt werden, um unterschiedliche Sicherheitsstufen zu definieren, und hierarchische Alarme können ausgeführt werden.

(2) Überladen Sie berührende Hitze außer Kontrolle

Ein rein elektrischer Busbrand in diesem Jahr wurde durch "durch Überladung ausgelöstes thermisches Durchgehen" verursacht. Insbesondere fehlt dem Batteriemanagementsystem selbst die Sicherheit überladener Schaltkreise, was dazu führt, dass das BMS der Batterie außer Kontrolle gerät, aber immer noch aufgeladen wird.

Aus Gründen des Überladens besteht die erste Lösung darin, den Ausfall der Lademaschine zu finden, der durch die vollständige Redundanz der Lademaschine behoben werden kann. Das zweite ist zu sehen, dass das Batteriemanagement nicht zumutbar ist, z. B. nicht die Spannung jeder Zelle zu überwachen.

Es ist erwähnenswert, dass mit zunehmendem Alter der Batterie die Konsistenz zwischen den verschiedenen Batterien immer schlechter wird und es wahrscheinlicher ist, dass es zu einer Überladung kommt. Dies erfordert, dass der gesamte akku ausgeglichen ist, um die Batteriekonsistenz aufrechtzuerhalten.

Beispielsweise besteht bei einer Serienbatterie mit der gebräuchlichsten Batteriekombinationsmethode "Erste und Letzte" nach Lösung des Problems der Monomerkonsistenz der beste Fall darin, die gleiche Kapazität wie das Monomer mit der kleinsten Kapazität zu haben. Mit dieser Konsistenz steigt die Kapazität, verhindert aber auch eine Überlastung.

Um Konsistenz zu erreichen, muss es eine Methode geben, um die Kapazität jedes Monomers abzuschätzen. Ou Yangming schlug vor, dass der Zustand aller Batterien basierend auf der Ähnlichkeit der Ladekurve geschätzt werden kann.

Das heißt, solange Sie die Ladekurve einer der Monomerbatterien kennen, sollten die anderen Kurven ähnlich sein. Nachdem sich die Kurve geändert hat, können sie ungefähr zusammenfallen, und diese Unterschiede im Verlauf der Kurvenänderungen sind leicht zu berechnen. Nach einem Monomer können andere Monomere berechnet werden. Mit einem solchen Ansatz kann das oben erwähnte Konsistenzgleichgewicht erreicht werden, obwohl dieser Algorithmus zu lang ist und vereinfacht werden muss.

(3) Interner Kurzschluss löst Fieber außer Kontrolle aus

Die Boeing 787 wurde von einer Batterieexplosion erfasst. Bei der Suche nach der Unfallursache wurde Metall an den Elektroden und der Membran gefunden, was zu einem internen Kurzschluss führte. Obwohl Experten nicht zu 100% bestätigen können, dass ein thermisches Durchgehen durch einen internen Kurzschluss ausgelöst wird, ist dies der wahrscheinlichste Grund, da kein anderer Grund gefunden werden kann und der interne Kurzschluss nicht "aufgetreten" werden kann.

Verunreinigungen bei der Batterieherstellung, Metallpartikel, Schrumpfen der Lade- und Entladeexpansion, Lithiumanalyse usw. können interne Kurzschlüsse verursachen. Diese Art von internem Kurzschluss tritt sehr lange langsam auf, und es ist nicht bekannt, wann sich eine unkontrollierte Wärme entwickelt. Wenn der Test durchgeführt wird, kann er nicht wiederholt werden. Derzeit haben Experten auf der ganzen Welt noch keinen Prozess gefunden, der den durch Verunreinigungen verursachten internen Kurzschluss wiederholen kann. Sie werden alle untersucht.

Um das Problem des internen Kurzschlusses zu lösen, müssen wir zuerst einen Batteriehersteller mit guter Produktqualität finden und die Einzelkapazität von Batterie und Batterie auswählen. Zweitens wird eine Sicherheitsvorhersage des internen Kurzschlusses durchgeführt, und das Monomer mit dem internen Kurzschluss muss gefunden werden, bevor ein Wärmeverlust auftritt.

Dies bedeutet, dass die charakteristischen Parameter des Monomers beginnend mit der Konsistenz gefunden werden müssen. Die Batterie ist inkonsistent und der Innenwiderstand ist inkonsistent. Solange sich in der Mitte ein mutiertes Monomer befindet, kann es identifiziert werden.

Insbesondere treten das Ersatzschaltbild einer normalen Batterie und das Ersatzschaltbild mit einem Mikrokurzschluss auf. Die Form der Gleichung ist tatsächlich dieselbe, außer dass sich die Parameter des normalen Monomers und des Mikrokurzschlussmonomers geändert haben. Diese Parameter können untersucht werden, um einige ihrer Eigenschaften in den internen Kurzschlussänderungen zu sehen.

Eine der Eigenschaften ist die Potentialdifferenz des Kurzschlussmonomers, und die Differenz zwischen seinem Innenwiderstand und anderen Monomeren wird verglichen. Ou Yangming schlug vor, dass F & E-Mitarbeiter Modelle verwenden, um Monomere zu identifizieren. Nach dem Messen der Spannung und des Stroms jedes Monomers unter Verwendung dieser Daten und dem Kombinieren des Modells kann der Innenwiderstand jedes Monomers geschätzt werden. Nachdem alle Parameter des Monomers gemäß den Änderungen der Parameter geschätzt wurden, kann beurteilt werden, ob die Konsistenz des Monomers signifikante Änderungen erfahren hat.

(4) Mechanische Kontaktwärme außer Kontrolle geraten

Kollision ist ein typischer Weg für einen mechanischen Auslöser, außer Kontrolle zu geraten. Teslas wiederholte Brandunfälle sind der Grund. Ou Yangming enthüllte, dass die Tsinghua University und das MIT zusammengearbeitet hatten, um Teslas Kollision in den Vereinigten Staaten zu analysieren. Wenn im Labor eine Kollisionssimulation stattfindet, ist die Akupunktur am nächsten.

Der Weg, um die außer Kontrolle geratene Kollisionswärme zu lösen, besteht darin, den Sicherheitsschutz der Batterie zu entwerfen. Dies erfordert, dass Entwickler den Prozess des thermischen Durchgehens verstehen.

Im Allgemeinen breitet sich der Wärmeverlust nach dem Auftreten nach unten aus. Zum Beispiel wird im ersten Quartal eine Wärmeübertragung stattfinden, nachdem die Wärme außer Kontrolle geraten ist, und sie beginnt sich zu verbreiten, und dann folgt die gesamte Gruppe nacheinander wie ein Kracher. Für diese Art der Ausbreitung kann ein Modell erstellt werden, das die mittlere Temperaturanstiegsrate, die Wärmeerzeugung chemischer Energie, die Wärmeübertragung und die Konvektion umfasst. Das gesamte thermoelektrische Kopplungsmodell kann verwendet werden, um eine entsprechende quantitative Analyse mit einem Wärmezähler durchzuführen.

Mit dem Ausbreitungsmodell können Entwickler festlegen, wie blockiert und unterdrückt werden soll, was eine Isolierung erfordert. Das Hinzufügen einer Isolierung ist jedoch nicht einfach. Einerseits verdickt es das Volumen und andererseits widerspricht die Isolierung der Kühlung. Dies sind Probleme, die angegangen werden müssen.

Kurz gesagt, in Bezug auf die Ausdehnung und Eindämmung des thermischen Durchgehens sollte das Forschungs- und Entwicklungspersonal von zwei Aspekten ausgehen: Sicherheitsschutzdesign und Batteriemanagement.

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