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动力电池安全问题概括为“热失控”,即在达到一定温度后,是不可控的,温度线性上升,然后就会燃烧爆炸。过热,收费过高,内部短路碰撞等是导致动力电池热失控的一些关键因素。
(1)过热引发热失控
动力电池过热的原因来自于电池的选择和热设计不合理,或电池的外部温度导致电池温度升高,电缆接头松动。应该从电池设计和电池管理两个方面来解决。
图1不同电阻短段加热模式
(2)过充引发热失控
对于这类过充的原因,解决方法首先是找到充电器的故障,可以通过充电器的全冗余来解决;其次,只看电池管理是不合理的,比如没有监控每个电池的电压。
(3)内部短路引发热失控
这架波音787飞机因电池爆炸起火。在寻找事故原因时,发现电极上有金属物体蓄电池隔板,导致内部短路。
要解决内部短路的问题,首先要找到产品质量好的电池厂家,选择电池和电池容量;其次,预测内部短路的安全性,在热失控发生前找到内部短路的单体。
图2各种短路电阻对电池热失控的影响
(4)机械触发热失控
解决碰撞引发的热失控的方法是对电池进行安全设计。
一般情况下,热失控发生后,会向下扩散。比如第一段热失控后,就会有热传递,开始扩散,然后整个群就会像鞭炮一样一个接一个。
总之,在热失控的扩展和抑制方面,开发者必须从两个方面入手:安全防护设计和电池管理。
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