一、電芯安全失效模式分析及技術(shù)保障措施
1.電芯內部正負極短路,生產(chǎn)設備保障能力是關(guān)鍵
直接原因:電芯生產(chǎn)過(guò)程中有缺陷導致或因為長(cháng)期振動(dòng)外力使電芯變形所致。
失效分析:生產(chǎn)過(guò)程中電芯內部正負極短路缺陷的剔除,是由生產(chǎn)線(xiàn)有關(guān)設備來(lái)保證的,如果設備保證不了,會(huì )出現批量產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。這對電池生產(chǎn)廠(chǎng)家而言是基本要求。我國已經(jīng)對動(dòng)力電池廠(chǎng)家實(shí)施了目錄管理,基本可以保證合規的電池廠(chǎng)家不會(huì )出現批量產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
安全技術(shù)措施:將不合格的(電芯內部正負極短路)電芯篩選出來(lái),其目標值是大于99.999%的。
危險度:一旦發(fā)生嚴重內短路,無(wú)法阻止控制,外部保險不起作用,肯定會(huì )發(fā)生冒煙或燃燒。但是在電池生產(chǎn)廠(chǎng)家有充足保障能力下,發(fā)生的概率是很低的,即使發(fā)生了,整車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家,自動(dòng)滅火裝置一定要發(fā)揮保障作用的。
2.電池單體漏液,執行工藝紀律到位是關(guān)鍵
直接原因:外力損傷;碰撞、安裝不規范造成密封結構被破壞;焊接缺陷、封合膠量不足造成密封性能不好等。
失效分析:與軟包和塑殼電芯相比,金屬殼單體更容易發(fā)生漏液情況,導致絕緣失效。電池漏液后整個(gè)電池包的絕緣失效,單點(diǎn)絕緣失效問(wèn)題不大,如果有兩點(diǎn)或以上絕緣失效會(huì )發(fā)生外短路。
安全技術(shù)措施:嚴格工藝紀律,提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平。
危險度:非常危險;電池漏液造成車(chē)著(zhù)火事故的概率比電芯內部正負極短路概率要大幾個(gè)數量級,這種外短路,外部保險要發(fā)揮作用的。
3.電芯脹氣鼓脹,生產(chǎn)現場(chǎng)環(huán)境(空氣)指標達標是關(guān)鍵
直接原因:主要是因為電池內部發(fā)生副反應產(chǎn)生氣體,最為典型的是與水發(fā)生副反應。
失效分析:生產(chǎn)線(xiàn)環(huán)境偏離規定要求。
安全技術(shù)措施:在電芯生產(chǎn)過(guò)程嚴格控制水分,即可避免。
危險度:一旦發(fā)生電池脹氣就會(huì )發(fā)生漏液等情況。這是產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量中較為嚴重的質(zhì)量問(wèn)題,制定預防措施即可,同時(shí)嚴禁不合格的產(chǎn)品出廠(chǎng)。
4.容量一致性差,自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是關(guān)鍵
直接原因:電池生產(chǎn)制造工藝技術(shù)能力不足,電池的存放時(shí)間長(cháng)短,電池組充放電期間的的溫度差異,充放電電流大小等。
失效分析:一致性有具體技術(shù)指標,一旦低于指標規定,表明生產(chǎn)線(xiàn)質(zhì)量保障體系問(wèn)題嚴重,必須要進(jìn)行改進(jìn)措施,提高產(chǎn)品容量一致性是一個(gè)持續提高的過(guò)程。
安全技術(shù)措施:加強過(guò)程管理、評審的措施,持續提高企業(yè)質(zhì)量管理體系的能力。
危險度:危險不會(huì )立刻發(fā)生。容量一致性差,廠(chǎng)家要及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn),同時(shí)嚴禁不合格的產(chǎn)品出廠(chǎng)。
二、電池管理系統(BMS)安全失效模式分析及技術(shù)保障措施
1.電壓檢測線(xiàn)失效及措施
現象:電池過(guò)充,導致著(zhù)火、爆炸;磷酸鐵鋰過(guò)充至5V以上大部分會(huì )冒煙,而三元電池一旦過(guò)充,會(huì )發(fā)生爆炸。
原因:BMS電壓(連接、壓線(xiàn)過(guò)程或接觸不良)電壓檢測線(xiàn)失效,導致電池過(guò)充電或過(guò)放電,充電或過(guò)放電造成。
a)電解液分解釋放出氣體,從而導致電池鼓脹,嚴重的話(huà)甚至會(huì )冒煙起火;
b)電池過(guò)放電會(huì )導致電池正極材料分子結構損壞,從而導致充不進(jìn)去電;
c)電池電壓過(guò)低造成電解液分解,干涸發(fā)生析鋰,引起電池內短路。
措施:技術(shù)上選用高可靠性電壓采集線(xiàn),杜絕采集線(xiàn)接觸不到位;管理上制定充電措施制度,責任落實(shí)到人。
2.電流檢測失效及措施
現象:BMS采集不到電流,SOC無(wú)法計算,偏差大。
原因:霍爾傳感器失效,充電電流大,電芯內部發(fā)熱大,會(huì )使隔膜固化容量衰減。
措施:選用高質(zhì)量的霍爾傳感器,確保安裝質(zhì)量合格。
3.溫度檢測失效及措施
現象:電池工作使用溫度過(guò)高,易發(fā)生鼓脹、漏液,爆炸。
原因:溫度檢測失效。
措施:嚴格控制電池的工作溫度在20-45攝氏度之間,避免電池低溫充電析鋰造成的短路以及高溫熱失控。
4.絕緣監測失效及措施
現象:可能發(fā)生人員觸電。
原因:動(dòng)力電池發(fā)生變形或漏液的情況下都會(huì )發(fā)生絕緣失效。
措施:對監測的傳感器,必須要選用高質(zhì)量、高可靠的產(chǎn)品。
5.其他失效及措施
(1)SOC估算偏差大,目前的檢驗標準要求都是5%以?xún),?shí)際上難度較大。要持續提高精度。
(2)電磁兼容的抗電磁干擾能力不足,導致BMS通訊失效,如何保障到位,還有一定難度。產(chǎn)品同時(shí)要通過(guò)第三方強制檢測。 |