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研究周報(bào) | 頻頻自燃,電動(dòng)汽車為何越來越“火”?

最近電動(dòng)汽車接二連三的自燃,使得整個(gè)行業(yè)都出現(xiàn)一些思考,這到底是怎么了?

工信部近日也發(fā)布了《關(guān)于開展新能源客車安全隱患專項(xiàng)排查工作的通知》,隨著推廣推進(jìn)和市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大,部分車輛部件老化和維護(hù)不當(dāng)?shù)葞淼膯栴}逐漸顯現(xiàn),安全隱患逐漸增大。工信部要求各新能源客車生產(chǎn)企業(yè)盡快對(duì)本公司生產(chǎn)的新能源客車產(chǎn)品開展安全隱患專項(xiàng)排查工作。其實(shí)這個(gè)事情對(duì)于乘用車也有一些相同效應(yīng),因此,需要從源頭開始分析,電動(dòng)汽車為何會(huì)自燃。

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圖1 今年幾個(gè)乘用車企業(yè)之前上量的紛紛都進(jìn)入了高危期

由于電動(dòng)汽車除了動(dòng)力系統(tǒng)不同外,底盤、車身、內(nèi)外飾和低壓電器等都與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車型一致,所以易燃材料被引燃,是車輛燃燒的主要原因。由于取消了油路,并且減少了冷卻系統(tǒng),電動(dòng)汽車的燃燒表現(xiàn)主要如下:

  • 傳統(tǒng)車輛部件(內(nèi)外飾)材料燃燒:這通常是有激發(fā)源,伴生了低壓電氣部件和低壓線束過載短路引發(fā)銅線溫度很高,引起車輛燃燒,這一部分倒是和電動(dòng)汽車無關(guān),主要涉及車輛電氣設(shè)計(jì)的問題

  • 電動(dòng)汽車動(dòng)力總成部分:主要分為電池(所有的同行對(duì)電動(dòng)汽車的燃燒判斷起火點(diǎn),看是不是電池引發(fā)的);電池之外的高壓用電部件,注入高壓線束之類,這種情況往往是部件內(nèi)部產(chǎn)生了短路等故障

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圖2 電動(dòng)汽車的起火基本機(jī)理

在電池系統(tǒng)里面找問題,主要包括電芯問題、外部濫用+控制系統(tǒng)有問題的多點(diǎn)故障,高低壓線束短路和電池系統(tǒng)耐久性問題。

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圖3 電池方面的問題

電芯層面直接導(dǎo)致電池起火主要分為兩大類:

第一是電芯問題:

主要包括電芯內(nèi)部短路,電芯生產(chǎn)過程中質(zhì)量問題(電池生產(chǎn)過程中的金屬雜質(zhì)、隔膜破損等)或者使用過程中的問題導(dǎo)致內(nèi)部短路(如過充過放導(dǎo)致的晶枝)。當(dāng)內(nèi)短路持續(xù)發(fā)生,產(chǎn)生微短路不僅產(chǎn)生持續(xù)的自放電,隨著外部需求的電能量的釋放導(dǎo)致溫升,溫升帶來的材料化學(xué)反應(yīng)又?jǐn)U大了短路路徑,形成了更大的短路電流,這種互相累積的互相增強(qiáng)的破壞,導(dǎo)致熱失控。電池組漏液導(dǎo)致絕緣故障,長久之后引起火花,使得電池出現(xiàn)額外的回路。這類似于在某些條件下給電池加熱。

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圖4 總的導(dǎo)致起火的應(yīng)力分析

第二是外部濫用:

  • 電池過充:這里往往是多種原因造成的,比如BMS電壓采樣線松動(dòng),導(dǎo)致采樣電壓不準(zhǔn);繼電器損壞,導(dǎo)致無法斷開;

  • 電池使用過溫:電池包溫度采集線松動(dòng),導(dǎo)致無法獲取正確溫度;電池包功率過大,溫度失控;

  • 電池包外部過流及短路,導(dǎo)致外部負(fù)載異常;

  • 電池組間隙大如果固定出現(xiàn)問題,電池受到擠壓碰撞震動(dòng)

這些問題,在電池系統(tǒng)驗(yàn)證過程中是涉及到的。往往是通過2個(gè)故障點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)的時(shí)候,才會(huì)引發(fā)電池系統(tǒng)出問題。

一般是在電池管理系統(tǒng)沒做好,或者出現(xiàn)故障的時(shí)候,才會(huì)發(fā)生。我們?cè)谧隽舜罅康碾姵叵到y(tǒng)耐濫用性評(píng)估之后,在沒發(fā)生故障條件下,是不會(huì)有大問題的。

想要完全按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)往上實(shí)踐,是存在一定困難的,主要是成本是需要控制,實(shí)際很多的安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是有選擇性的,實(shí)際做起來也沒有那么完整來認(rèn)證和實(shí)踐。

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第三是各種短路,電池系統(tǒng)內(nèi)包括:

  • 電池采集線短路起火,采集線被壓破,導(dǎo)致電池漏電或短路。由于采集線路附近存在較多的絕緣注塑件,線束起火也會(huì)導(dǎo)致注塑件起火,這里一般選用的絕緣注塑件和輔料為阻燃材料,需要看實(shí)際的短路引發(fā)的溫度點(diǎn),特別是連接器被燃燒之后的溫度情況

  • 在內(nèi)部的高壓配電盒導(dǎo)致電池起火,如果輸出不受控制,元器件損壞,;內(nèi)部連接的銅排或高壓線纜短路起火,電池線受到碰撞震動(dòng)等松脫短路

表1 電池系統(tǒng)內(nèi)典型的線束和絕緣材料的燃點(diǎn)和改進(jìn)方向

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第四是耐久性問題

這就涉及到痛點(diǎn)了,主要是電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和耐久性設(shè)計(jì)引起的:

  • 電池長期使用如果經(jīng)歷碰撞,電池箱體強(qiáng)度、支架都可能使得電池模組受到一定的沖擊和變形

  • 電池箱進(jìn)水起火,隨著使用時(shí)間的增長或者類似各種道路實(shí)驗(yàn)的問題,如果電池箱體密封不嚴(yán);外部螺絲松動(dòng)和外部載荷導(dǎo)致的箱體形變,都能讓放置于底盤位置的電池很容易進(jìn)水。汽車電池包使用環(huán)境具有多樣性的特點(diǎn)。在使用過程中,如果發(fā)生碰撞事故或者溫度過冷過熱,電池包可能會(huì)發(fā)生零部件老化或損壞的情況,造成潮濕水汽的侵入 或進(jìn)水浸泡線路而發(fā)生短路,出現(xiàn)起火現(xiàn)象。

  • 電池系統(tǒng)在底部由于道路實(shí)驗(yàn)過程中,剮蹭引發(fā)電池內(nèi)部損傷,箱體外殼和告訴運(yùn)動(dòng)的石頭剮蹭,會(huì)打穿底部的防護(hù)板。

  • 電池箱體腐蝕,現(xiàn)在為了輕量化,都采用越來越輕的鋁合金,箱體耐酸和耐堿可能在道路實(shí)驗(yàn)中遇到了部分的腐蝕,導(dǎo)致底部較容易進(jìn)水

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小結(jié):

從長遠(yuǎn)來看,近期電動(dòng)汽車自燃事件集中爆發(fā),也讓我們看到安全問題出自電動(dòng)汽車的持久放量,企業(yè)必須要著力解決安全問題,隨著電池的能量密度提升和成本下降,如何保證足夠的魯棒性,是在安全驗(yàn)證環(huán)節(jié)需要持續(xù)把關(guān)的事情。

來源:第一電動(dòng)網(wǎng)

作者:朱玉龍

本文地址:http://www.medic-health.cn/kol/76428

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