資料介紹
以下是某會議的精髓,提出探討動力電池十大安全問題: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.安全等級劃分。本整理稿件是從10個(gè)問題中挑選3個(gè)核心問題進(jìn)行重點(diǎn)討論,并提出本組的解決思路,具體如下:
1.電芯安全的解決思路
C組:電芯、電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化
通過標(biāo)準(zhǔn)化可以改善幾個(gè)方面:
?。?)設(shè)計(jì)方面,把電芯的設(shè)計(jì)問題集中暴露,集中處理;
(2)生產(chǎn)設(shè)備方面,設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度也會相應(yīng)高一些,設(shè)備企業(yè)產(chǎn)品迭代會更快;
?。?)持續(xù)改進(jìn)和經(jīng)驗(yàn)推廣,通過標(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的重復(fù)。電芯標(biāo)準(zhǔn)化本身對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,電芯成本會下降,安全性會提高。從緊迫性和可實(shí)現(xiàn)性來看,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,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,所以溫度對它的電壓影響是很大的。
當(dāng)然焊接工藝也是很重要的一個(gè)方面,焊接工藝不一樣會導(dǎo)致內(nèi)阻的不均衡上升,所以從這幾個(gè)維度來提高它的成組安全。
F組:PACK的電管理、熱管理
安全性問題最終要?dú)w結(jié)為電池模塊,運(yùn)用系統(tǒng)論的方法來考慮電芯和PACK的安全問題,BMS要對每個(gè)電芯做精確的檢測、管控和預(yù)警。
同時(shí)也不能因?yàn)橹豢紤]電池的安全問題,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。如果沒有好的壽命,就失去了利用鋰電池的理由。
3.電池管理的解決思路
C組:BMS安全策略
將電池系統(tǒng)分級并制定相應(yīng)的安全目標(biāo),根據(jù)目標(biāo)制定測量、識別、處理的安全策略并進(jìn)行驗(yàn)證。如果行業(yè)集中精力做這方面的工作,能夠在短期內(nèi)提高電池安全水平。
F組:BMS對電芯檢測、管控、預(yù)警
我們應(yīng)該從根本上認(rèn)為鋰電池本身是不安全的,對它進(jìn)行有罪推論,它本身是不安全的能源裝置,需要在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力電池。
5.充電安全的解決思路
A組:充電設(shè)備上增加電池快速體檢功能
車輛充電完成80%-90%時(shí)做大電流檢測,通過直流內(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,通過這個(gè)方法,把電池組合中不一致的地方找出來,可能是電芯的問題、可能連接有問題、也可能是數(shù)據(jù)線有問題,這些大電流脈沖會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?a href='http://www.www27dydycom.cn/tags/充電樁/' target='_blank' class='arckwlink_none'>充電樁外沒有什么可檢測的手段。
D組:充電初期對電池進(jìn)行電流脈沖檢測
對于不同電池的SOE、SOH充電的電流,在充電初期對它進(jìn)行電流的脈沖檢測,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)候檢測它的不一致性可能誤差更小。
另外,對BMS進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷、檢測,對車、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
?。?)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程,延緩單體熱失控到整組熱失控的過程。
?。?)增加人員逃生時(shí)間方面,主動做些檢測:
煙霧的檢測、化學(xué)成分的檢測、熱的檢測等,通過檢測發(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,通過限功率的模式,讓車子有一定的動力,但動力很弱,可以靠邊停車做處理。
?。?)增加滅火設(shè)備:
目前電動客車國標(biāo)正在推動增加滅火裝置,增加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)都會增加防爆閥,如果噴射大量氣體或者氣凝膠出來,它會導(dǎo)致內(nèi)部壓力增大,可能把防爆閥沖破,會帶來另外一個(gè)問題。
如果誤檢測單體熱失控,把這些東西噴出來,可能會導(dǎo)致整組電池的報(bào)廢,如果噴出來的氣體、液體或半凝膠物質(zhì)對電池?zé)o危害會是比較好選擇,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)方面要增加安全逃生裝置,電動車和傳統(tǒng)車不一樣,電池作為電動車的唯一動力來源,在熱失控的情況下如果通過切斷動力的方式停電,車門有可能會打不開,所以在整車設(shè)計(jì)上如果能增加可以快速、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對出現(xiàn)的問題做響應(yīng)。車在出現(xiàn)安全問題時(shí),可以讓司機(jī)靠邊停車,或者是做一些相應(yīng)的動作,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)在車輛很多問題都出在沒有日常維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)或沒有國家強(qiáng)制檢測的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)車都有強(qiáng)制檢測,電動車作為新生事物,相關(guān)的安全性、可靠性還沒有達(dá)到傳統(tǒng)車的級別,究竟每隔3個(gè)月,6個(gè)月,還是1年進(jìn)行檢測,應(yīng)該檢測哪些項(xiàng)目(系統(tǒng)密封性、電器可靠性、連接可靠性等都需要檢測),這都缺少相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在整車廠更多的賣點(diǎn)是電動車不用維護(hù),但實(shí)際上這完全與安全的意識背道而馳,因此,國家應(yīng)該制定強(qiáng)制檢測的標(biāo)準(zhǔn),整車廠也應(yīng)該有強(qiáng)制檢測的項(xiàng)目要求。
從可行性上來講,國家或行業(yè)制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),整車廠制定檢測、維護(hù)的項(xiàng)目或手冊,執(zhí)行起來比較容易。
1.電芯安全的解決思路
C組:電芯、電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化
通過標(biāo)準(zhǔn)化可以改善幾個(gè)方面:
?。?)設(shè)計(jì)方面,把電芯的設(shè)計(jì)問題集中暴露,集中處理;
(2)生產(chǎn)設(shè)備方面,設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度也會相應(yīng)高一些,設(shè)備企業(yè)產(chǎn)品迭代會更快;
?。?)持續(xù)改進(jìn)和經(jīng)驗(yàn)推廣,通過標(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的重復(fù)。電芯標(biāo)準(zhǔn)化本身對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,電芯成本會下降,安全性會提高。從緊迫性和可實(shí)現(xiàn)性來看,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,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,所以溫度對它的電壓影響是很大的。
當(dāng)然焊接工藝也是很重要的一個(gè)方面,焊接工藝不一樣會導(dǎo)致內(nèi)阻的不均衡上升,所以從這幾個(gè)維度來提高它的成組安全。
F組:PACK的電管理、熱管理
安全性問題最終要?dú)w結(jié)為電池模塊,運(yùn)用系統(tǒng)論的方法來考慮電芯和PACK的安全問題,BMS要對每個(gè)電芯做精確的檢測、管控和預(yù)警。
同時(shí)也不能因?yàn)橹豢紤]電池的安全問題,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。如果沒有好的壽命,就失去了利用鋰電池的理由。
3.電池管理的解決思路
C組:BMS安全策略
將電池系統(tǒng)分級并制定相應(yīng)的安全目標(biāo),根據(jù)目標(biāo)制定測量、識別、處理的安全策略并進(jìn)行驗(yàn)證。如果行業(yè)集中精力做這方面的工作,能夠在短期內(nèi)提高電池安全水平。
F組:BMS對電芯檢測、管控、預(yù)警
我們應(yīng)該從根本上認(rèn)為鋰電池本身是不安全的,對它進(jìn)行有罪推論,它本身是不安全的能源裝置,需要在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力電池。
5.充電安全的解決思路
A組:充電設(shè)備上增加電池快速體檢功能
車輛充電完成80%-90%時(shí)做大電流檢測,通過直流內(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,通過這個(gè)方法,把電池組合中不一致的地方找出來,可能是電芯的問題、可能連接有問題、也可能是數(shù)據(jù)線有問題,這些大電流脈沖會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?a href='http://www.www27dydycom.cn/tags/充電樁/' target='_blank' class='arckwlink_none'>充電樁外沒有什么可檢測的手段。
D組:充電初期對電池進(jìn)行電流脈沖檢測
對于不同電池的SOE、SOH充電的電流,在充電初期對它進(jìn)行電流的脈沖檢測,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)候檢測它的不一致性可能誤差更小。
另外,對BMS進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷、檢測,對車、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
?。?)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程,延緩單體熱失控到整組熱失控的過程。
?。?)增加人員逃生時(shí)間方面,主動做些檢測:
煙霧的檢測、化學(xué)成分的檢測、熱的檢測等,通過檢測發(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,通過限功率的模式,讓車子有一定的動力,但動力很弱,可以靠邊停車做處理。
?。?)增加滅火設(shè)備:
目前電動客車國標(biāo)正在推動增加滅火裝置,增加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)都會增加防爆閥,如果噴射大量氣體或者氣凝膠出來,它會導(dǎo)致內(nèi)部壓力增大,可能把防爆閥沖破,會帶來另外一個(gè)問題。
如果誤檢測單體熱失控,把這些東西噴出來,可能會導(dǎo)致整組電池的報(bào)廢,如果噴出來的氣體、液體或半凝膠物質(zhì)對電池?zé)o危害會是比較好選擇,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)方面要增加安全逃生裝置,電動車和傳統(tǒng)車不一樣,電池作為電動車的唯一動力來源,在熱失控的情況下如果通過切斷動力的方式停電,車門有可能會打不開,所以在整車設(shè)計(jì)上如果能增加可以快速、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對出現(xiàn)的問題做響應(yīng)。車在出現(xiàn)安全問題時(shí),可以讓司機(jī)靠邊停車,或者是做一些相應(yīng)的動作,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)在車輛很多問題都出在沒有日常維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)或沒有國家強(qiáng)制檢測的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)車都有強(qiáng)制檢測,電動車作為新生事物,相關(guān)的安全性、可靠性還沒有達(dá)到傳統(tǒng)車的級別,究竟每隔3個(gè)月,6個(gè)月,還是1年進(jìn)行檢測,應(yīng)該檢測哪些項(xiàng)目(系統(tǒng)密封性、電器可靠性、連接可靠性等都需要檢測),這都缺少相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在整車廠更多的賣點(diǎn)是電動車不用維護(hù),但實(shí)際上這完全與安全的意識背道而馳,因此,國家應(yīng)該制定強(qiáng)制檢測的標(biāo)準(zhǔn),整車廠也應(yīng)該有強(qiáng)制檢測的項(xiàng)目要求。
從可行性上來講,國家或行業(yè)制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),整車廠制定檢測、維護(hù)的項(xiàng)目或手冊,執(zhí)行起來比較容易。
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