鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:482次 | 2021年12月17日
設(shè)計(jì)新能源汽車動(dòng)力鋰電池時(shí) 要考慮什么會(huì)引發(fā)安全問題的因素?
對(duì)電動(dòng)汽車(EV)的需求不斷增加,制造商正在開發(fā)和生產(chǎn)更實(shí)惠的車型。設(shè)計(jì)EV電池或電池管理系統(tǒng)(BMS)時(shí),最重要的因素是安全性。通過(guò)嚴(yán)格的法規(guī)和認(rèn)證,工業(yè)上共同追求安全,并通過(guò)測(cè)試來(lái)確保安全。
在本文中,我們將對(duì)電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試涵蓋電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的哪些因素進(jìn)行概括性介紹。
EV電池需要進(jìn)行全面測(cè)試,以確保足夠安全用于商業(yè)用途。
為何電動(dòng)汽車電池測(cè)試很重要?
由于汽車消耗大量功率,因此僅需要具有高功率密度的電池技術(shù),并且由于汽車需要每天使用,因此電池必須是可充電的。但是,它們更大的能量存儲(chǔ)能力(由于使用反應(yīng)性金屬而導(dǎo)致)意味著如果它們失效,它們可能更具破壞性。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
發(fā)生故障時(shí),鋰基電池會(huì)釋放大量氫氣,內(nèi)部短路引起的強(qiáng)烈熱量會(huì)點(diǎn)燃?xì)錃?,從而有效地產(chǎn)生火焰噴射器。由于汽車有可能因碰撞而損壞,因此電池必須具有多種安全機(jī)制,以確保在任何情況下都不會(huì)點(diǎn)燃電池。
通用汽車在2013年向聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)提交的演示文稿中列出了每個(gè)EV系統(tǒng)級(jí)別的“安全策略”。
電動(dòng)汽車測(cè)試參數(shù)
與任何工程項(xiàng)目一樣,第一步是始終了解您的產(chǎn)品可以在其中生存的環(huán)境。汽車行業(yè)的寬容度很高,那么對(duì)于電池來(lái)說(shuō),需要考慮哪些因素呢?
機(jī)械
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
在汽車工業(yè)中,由于車輪的不斷運(yùn)動(dòng),以及車輛可能接觸到的不平整表面,機(jī)械應(yīng)力和影響是非常深刻的。因此,電池系統(tǒng)必須能夠長(zhǎng)時(shí)間處理這些劇烈的振動(dòng)。車輛碰撞也是一個(gè)真正的威脅,任何經(jīng)歷過(guò)這種事件的電池系統(tǒng)必須能夠生存或慷慨地打破。重要的是,施加在電池系統(tǒng)上的任何沖擊或壓力都不會(huì)引起火災(zāi)或泄漏爆炸性氣體。
溫度
雖然電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī),但電池所產(chǎn)生的大電流將導(dǎo)致溫度升高。不過(guò),這些電池也可能會(huì)根據(jù)車輛的使用地點(diǎn),在非常低的溫度下生存。但溫度波動(dòng)也可能每天都會(huì)發(fā)生,寒冷的夜晚和炎熱的白天可能會(huì)出現(xiàn)頻繁的熱應(yīng)力,這將需要考慮進(jìn)去。如果車輛被放置在陽(yáng)光下不使用,那么設(shè)計(jì)者可能需要考慮是否需要永遠(yuǎn)不脫離的自動(dòng)冷卻系統(tǒng)。
電氣
在正常情況下,設(shè)計(jì)人員將能夠確定從蓄電池到電機(jī)的電流消耗,從而對(duì)電纜尺寸和保險(xiǎn)絲設(shè)置進(jìn)行確定。但是,還需要考慮許多其他的電氣因素,這些因素可能會(huì)對(duì)蓄電池產(chǎn)生嚴(yán)重影響。其中,電池在充電和放電過(guò)程中的電壓變化率可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱。另一個(gè)需要考慮的因素是在電網(wǎng)故障時(shí)來(lái)自主電源的電壓峰值,這可能會(huì)對(duì)電池系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。
符合性測(cè)試的類型
監(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定了許多針對(duì)電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)。在ISO出版了40標(biāo)準(zhǔn),涵蓋安全從單個(gè)元件一路攀升至V2X協(xié)議的水平。UL(UnderwriterLaboratories)是另一個(gè)監(jiān)管機(jī)構(gòu),它提出了有關(guān)電池測(cè)試的統(tǒng)一規(guī)則,其中包括涉及電動(dòng)汽車電池安全性的UL2580,并提出了有關(guān)這些電池必須如何能夠承受各種濫用行為的要求。
盡管存在許多標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管機(jī)構(gòu),但為電池安全而設(shè)計(jì)的測(cè)試都集中在確保EV電池能夠承受可能引起安全問題的各種環(huán)境和條件。
這些條件包括:
標(biāo)準(zhǔn)熱測(cè)試--各種溫度下的儲(chǔ)存等。
熱濫用--可承受突然的高溫等。
機(jī)械振動(dòng)--可承受車輛振動(dòng)
機(jī)械沖擊--可承受突然的沖擊
機(jī)械沖擊和擠壓--測(cè)量電池在碰撞中被壓碎的情況。
機(jī)械穿透----能承受被穿透(即短電池)。
電氣短路-手柄被短路
過(guò)電--過(guò)電不會(huì)造成蓄電池的損壞或?qū)е鹿收稀?/p>
電力放電-確定快速放電是否會(huì)通過(guò)氣體積聚等方式造成損壞。
電磁兼容性--能承受電磁干擾源的干擾。
高電壓保護(hù)--防止突發(fā)高電壓。
電氣關(guān)機(jī)完整性--確保關(guān)機(jī)分離器正常工作。
電氣不平衡充電--確保蓄電池在不平衡充電時(shí)的安全。
環(huán)境-耐高空、潮濕、潮濕和火燒。
浸水--確保電池在浸水過(guò)程中保持安全。
結(jié)論
制定標(biāo)準(zhǔn)以確保設(shè)計(jì)不僅使用通用的兼容硬件和軟件解決方案,而且確保它們滿足最低的安全級(jí)別。與引擎/燃油系統(tǒng)相比,電池系統(tǒng)更容易出現(xiàn)故障和損壞,因?yàn)樗鼈儗?duì)沖擊、振動(dòng)、溫度波動(dòng)和穿透非常敏感。因此,在安裝電池系統(tǒng)時(shí)必須遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),以確保即使在最惡劣的環(huán)境下也能保持安全。