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如何進(jìn)行電池包PACK熱失控防護(hù)?

jf_59340393 ? 來(lái)源:jf_59340393 ? 作者:jf_59340393 ? 2024-07-08 11:12 ? 次閱讀

隨著純電動(dòng)汽車快速普及,保有量大幅增加,電池PACK起火、自燃、爆炸事件頻發(fā),熱失控成為影響動(dòng)力電池安全的最大誘因。

電池會(huì)起火,原因主要包括電池部件老化、外部碰撞、高溫天氣、電池?zé)崾Э亍⒏哓?fù)荷等五個(gè)方面。外部碰撞和高溫天氣屬于外因,電池部件老化、電池?zé)崾Э亍⒏哓?fù)荷則與動(dòng)力電池質(zhì)量、熱管理系統(tǒng)等相關(guān),往往是自燃的直接導(dǎo)火索。

現(xiàn)在常見(jiàn)的解決電池PACK熱失控難題的方法,主要分為主動(dòng)安全設(shè)計(jì)和被動(dòng)安全設(shè)計(jì):

主動(dòng)安全設(shè)計(jì):

熱失控檢測(cè):通過(guò)溫度,電壓的監(jiān)測(cè)結(jié)合定時(shí)喚醒的功能,能在電池包熱失控發(fā)生前,向車輛發(fā)出報(bào)警,保證人員人身安全

電壓檢測(cè):進(jìn)行實(shí)時(shí)單體電壓檢測(cè),根據(jù)電芯性能,設(shè)定電壓閾值和壓降速率閾值來(lái)定義熱失控是否發(fā)生

溫度檢測(cè):測(cè)定實(shí)時(shí)模組溫度,根據(jù)電芯性能,設(shè)定高溫閾值和溫升速率閾值來(lái)定義熱失控是否發(fā)生

防誤報(bào)設(shè)計(jì):為了防止誤報(bào),對(duì)檢測(cè)時(shí)間和檢測(cè)條件進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì),以增加策略判斷的可靠性

喚醒策略:BMS休眠后,每隔一定時(shí)間自動(dòng)喚醒,喚醒后檢測(cè)當(dāng)前溫度和電壓值

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被動(dòng)安全設(shè)計(jì):

電氣絕緣耐壓設(shè)計(jì):如出現(xiàn)絕緣失效會(huì)造成嚴(yán)重的短路情況,為避免二次絕緣失效,通過(guò)客戶需求的最大工作電壓Vmax,以及工作海拔來(lái)做相應(yīng)的絕緣設(shè)計(jì)

雙重絕緣設(shè)計(jì):電芯本身有一層絕緣電芯藍(lán)膜及電芯頂貼片可以滿足絕緣耐壓要求,端側(cè)板與電芯間、電芯與底部安裝面間均有絕緣紙進(jìn)行防護(hù)

結(jié)構(gòu)安全測(cè)試:像震動(dòng)、沖擊、包括碰撞等問(wèn)題相對(duì)好解決,如長(zhǎng)周期出現(xiàn)才能監(jiān)測(cè)到的問(wèn)題,就通過(guò)端板和側(cè)板模組的焊接測(cè)試,根據(jù)模組循環(huán)與膨脹力的關(guān)系,設(shè)計(jì)模組端側(cè)板的焊接強(qiáng)度要求和指標(biāo)。

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熱失控防護(hù)方案:通過(guò)熱失控防護(hù)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)電池包熱失控的5重防護(hù):傳感器提前預(yù)警、電芯間的隔熱設(shè)計(jì)、模組間增加阻熱間隔、引導(dǎo)熱失控排氣按照特定通道排出、優(yōu)化防爆閥選型,最終實(shí)現(xiàn)電池包的“0”熱蔓延(即單個(gè)電芯熱失控,不會(huì)蔓延至相鄰電芯或模組)

除此之外,還有增加高耐熱PET、芳綸等防護(hù)隔膜、通過(guò)主要原材優(yōu)選及有效改性來(lái)增強(qiáng)電芯的熱穩(wěn)定性、加入電解液阻燃添加劑等方式,來(lái)增加電池PACK的安全系數(shù),降低熱失控概率。

但無(wú)論是增加隔膜還是監(jiān)測(cè),幾乎都屬于事后的防護(hù)手段。要有效抑制電池PACK的熱擴(kuò)散和熱蔓延,從源頭出發(fā),讓單體電池不發(fā)生熱失控或許是“最優(yōu)解”。

暢能達(dá)電池?zé)峁芾矸桨?/strong>

電池PACK會(huì)發(fā)生熱擴(kuò)散和熱蔓延的根本原因,是單體電池運(yùn)行過(guò)程中,上下溫差過(guò)大(甚至達(dá)到15度)導(dǎo)致熱量聚集,熱失控后再通過(guò)模組中電芯之間極小的間距迅速擴(kuò)散,造成起火等安全事故。

暢能達(dá)針對(duì)此問(wèn)題,在內(nèi)置電池中的裸電芯和電芯封裝層之間設(shè)置均熱層,其中嵌入 VC 均熱板。電池充電時(shí),做到內(nèi)部均勻熱量、外部冷卻降溫,從而降低內(nèi)置電池整體溫度。同時(shí),均熱層可取代目前電芯中常用的熱熔膠層,不會(huì)占用電池內(nèi)部空間,解決散熱結(jié)構(gòu)引入對(duì)電芯能量密度的損失。

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采用相變熱控技術(shù)能夠有效提升電池?zé)釋?dǎo)率,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫,是突破電池PACK熱擴(kuò)散瓶頸的關(guān)鍵!通過(guò)這一技術(shù),電池上下溫差可降低至2度左右,甚至能達(dá)到原有充電倍率3倍的效果。

電池安全是新能源車型安全的核心,只有解決電池PACK的熱失控?cái)U(kuò)散痛點(diǎn),提升整體安全系數(shù),才能促進(jìn)行業(yè)良性發(fā)展。

審核編輯 黃宇

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