Sigurnosni problem električnih baterija sažet je kao&„termalni odbjeg &“, odnosno nakon postizanja određene temperature postaje nekontroliran, temperatura raste linearno, a zatim sagorijeva i eksplodira. Pregrijavanje, prekomjerno punjenje, unutarnji kratki spoj, sudar itd. Nekoliko su ključnih čimbenika koji uzrokuju toplotni odljev baterija.
(1) Pregrijavanje pokreće toplotni odbjeg
Razlog pregrijavanja napajanja dolazi iz nerazumnog izbora akumulatora i termičkog dizajna ili porasta temperature akumulatora uzrokovanog vanjskim kratkim spojem, popuštanjem konektora itd., Što bi trebalo riješiti iz dva aspekta dizajna i upravljanja baterijama.
Iz perspektive dizajna materijala baterija, materijali se mogu razviti kako bi se spriječilo toplotno odbjegavanje i blokirala reakcija toplotnog odbjegavanja; iz perspektive upravljanja baterijama, mogu se predvidjeti različiti rasponi temperature kako bi se definirali različiti nivoi sigurnosti, kako bi se izvršili hijerarhijski alarmi.
(2) Prekomjerno punjenje pokreće toplotni odbjeg
Ovogodišnji incident s čistim električnim autobusom u&# 39 izazvao je&"; termalni odbjeg izazvan prekomjernim punjenjem &". Konkretno, samom sistemu upravljanja baterijama nedostajala je sigurnosna funkcija kruga prekomjernog punjenja, zbog čega je BMS baterije&# 39 bio izvan kontrole, ali se i dalje punio.
Za ovu vrstu prekomjernog punjenja rješenje je prvo pronaći kvar punjača, što se može riješiti potpunom redundantnošću punjača; drugo, upravljanje baterijama je nerazumno, na primjer, ne prati se napon svake baterije.
Vrijedno je napomenuti da će se starenje baterije sve više pogoršavati, a vjerojatnost da će se u ovom trenutku pojaviti prekomjerno punjenje. To zahtijeva uravnoteženje cijelog kompleta baterija kako bi se održala njegova dosljednost.
Na primjer, serijski priključeni akumulator koji usvaja najčešće metode kombinacije baterija" prvo paralelno, a zatim u seriji" ;, nakon rješavanja problema konzistentnosti monomera, najbolji je slučaj imati isti kapacitet kao i monomer najmanjeg kapaciteta. Ovom dosljednošću kapacitet se povećao, a istovremeno može spriječiti prekomjerno punjenje.
Da bi se postigla konzistentnost, mora postojati način za procjenu kapaciteta svake ćelije. Ouyang Minggao sugerirao je da se stanje cijelog kompleta baterija može procijeniti na osnovu sličnosti krivulja punjenja.
Drugim riječima, sve dok je poznata krivulja punjenja jedne pojedinačne ćelije, ostale krivulje bi trebale biti slične njoj. Nakon promjene krivulje, mogu se približno podudarati, a ove razlike u toku promjene krivulje lako je izračunati. Prema jednom monomeru, mogu se izračunati i drugi monomeri. Ovom metodom može se izvršiti gore navedena ravnoteža konzistencije. Naravno, ovaj algoritam traje predugo i treba ga pojednostaviti.
(3) Unutarnji kratki spoj pokreće toplotni odbjeg
Putnički avion Boeing 787 zapalio se zbog eksplozije baterije. Prilikom traženja uzroka nesreće utvrđeno je da su se na elektrodi i dijafragmi nalazili metalni predmeti, što je uzrokovalo unutarnji kratki spoj. Iako stručnjaci ne mogu 100% potvrditi da je toplotni odbjeg pokrenut unutarnjim kratkim spojem, to je najvjerojatniji uzrok jer ne postoji drugi razlog, a unutarnji kratki spoj ne može&"nastati &".
Nečistoće u proizvodnji baterija, metalne čestice, širenje i stezanje naboja i pražnjenja, razvoj litijuma itd. Mogu uzrokovati unutarnje kratke spojeve. Ova vrsta internog kratkog spoja se događa polako, vrlo dugo i nije poznato kada će termički biti van kontrole. Ako se test provodi, provjera se ne može ponoviti. Trenutno stručnjaci širom svijeta nisu pronašli postupak koji može ponoviti unutarnji kratki spoj uzrokovan nečistoćama, a svi su u fazi proučavanja.
Da bismo riješili problem unutarnjeg kratkog spoja, prvo moramo pronaći proizvođača baterija s dobrom kvalitetom proizvoda, odabrati bateriju i kapacitet ćelije baterije; drugo, napravite sigurnosno predviđanje unutarnjeg kratkog spoja i pronađite monomer s unutarnjim kratkim spojem prije nego što se dogodi toplotni odbjeg.
To znači da se moraju pronaći karakteristični parametri monomera i prvo se može pokrenuti konzistencija. Baterija nije konzistentna, a unutarnji otpor je također nedosljedan. Sve dok u sredini pronađete monomer s varijacijama, možete ga razlikovati.
Konkretno, ekvivalentni krug normalne baterije i ekvivalentni krug mikro-kratkog spoja, oblik jednadžbe je zapravo isti, osim što su se promijenili parametri normalne ćelije i ćelije s mikro-kratkim spojem. Možete proučiti ove parametre i vidjeti neke od njihovih karakteristika u unutrašnjim promjenama kratkog spoja.
Jedna od karakteristika je razlika potencijala unutarnjeg monomera kratkog spoja, uspoređujući njegov unutarnji otpor s drugim monomerima. Ouyang Minggao predložio je da osoblje R& D treba koristiti modele za identifikaciju monomera. Nakon mjerenja napona i struje svake ćelije, pomoću ovih podataka i kombiniranja modela, može se procijeniti unutarnji otpor svake ćelije. Nakon što se procijene svi parametri monomera, prema promjenama parametara može se procijeniti je li se konzistencija značajno promijenila.
4) Mehanički okidač toplotnog odbjega
Sudar je tipični mehanički okidač za toplotni odbjeg. Razlog tome su ponovljene požare u Tesli' Ouyang Minggao otkrio je da su Univerzitet Tsinghua i MIT zajedno radili na analizi sudara Tesle&# 39 u Sjedinjenim Državama. Ako se simulacija sudara izvodi u laboratoriju, najbliža je akupunktura.
Način za rješavanje termalnog odbjega izazvanog sudarom je dobar posao u dizajnu sigurnosne zaštite baterije. To zahtijeva da osoblje R&D-a prvo razumije proces toplotnog odbjegavanja.
Uopšteno govoreći, nakon što se dogodi termalni odbjeg, on će se širiti prema dolje. Na primjer, nakon što vrućina izmakne kontroli u prvom kvartalu, doći će do prijenosa topline i početi će se širiti, a zatim će cijela grupa slijediti jednu po jednu poput petardi. Za ovu vrstu širenja može se uspostaviti model, koji uključuje međufaznu brzinu porasta temperature, proizvodnju toplote hemijske i električne energije i konvekciju prenosa toplote. Cijeli model termoelektrične sprege može se koristiti za srodnu kvantitativnu analizu s kalorimetrom.
S modelom širenja, osoblje R& D-a može dizajnirati kako blokirati i suzbiti, što zahtijeva toplinsku izolaciju. Međutim, nije jednostavno dodati toplinski izolacijski sloj. S jedne strane, volumen je zadebljan, a s druge strane, toplinski izolacijski sloj i hlađenje su kontradiktorni. Sve su to pitanja koja treba riješiti.
Ukratko, u smislu širenja i suzbijanja termičkog odbjega, osoblje R&-D treba poći od dva aspekta: dizajna sigurnosne zaštite i upravljanja baterijama.