Το πρόβλημα ασφάλειας των μπαταριών ισχύος συνοψίζεται ως "θερμική διαφυγή", δηλαδή, αφού φτάσει σε μια ορισμένη θερμοκρασία, γίνεται ανεξέλεγκτο, η θερμοκρασία αυξάνεται γραμμικά και στη συνέχεια καίγεται και εκρήγνυται. Η υπερθέρμανση, η υπερχρέωση, το εσωτερικό βραχυκύκλωμα, η σύγκρουση κ.λπ.
(1) Η υπερθέρμανση ενεργοποιεί τη θερμική διαφυγή
Ο λόγος για την υπερθέρμανση της μπαταρίας ισχύος προέρχεται από την παράλογη επιλογή μπαταριών και τον θερμικό σχεδιασμό, ή την άνοδο της θερμοκρασίας της μπαταρίας που προκαλείται από το εξωτερικό βραχυκύκλωμα, τη χαλάρωση του συνδέσμου καλωδίου κ.λπ., η οποία θα πρέπει να επιλυθεί από δύο πτυχές του σχεδιασμού της μπαταρίας και της διαχείρισης της μπαταρίας.
Από την άποψη του σχεδιασμού υλικών μπαταριών, τα υλικά μπορούν να αναπτυχθούν για να αποτρέψουν τη θερμική διαφυγή και να εμποδίσουν την αντίδραση της θερμικής διαφυγής. από την άποψη της διαχείρισης της μπαταρίας, μπορούν να προβλεφθούν διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας για τον καθορισμό διαφορετικών επιπέδων ασφάλειας, ώστε να εκτελούνται ιεραρχικοί συναγερμοί.
(2) Η υπερτίμηση ενεργοποιεί τη θερμική διαφυγή
Το φετινό περιστατικό πυρκαγιάς σε αμιγώς ηλεκτρικό λεωφορείο προκλήθηκε από "θερμική διαφυγή που προκλήθηκε από υπερχρέωση". Συγκεκριμένα, το ίδιο το σύστημα διαχείρισης μπαταριών δεν είχε τη λειτουργία ασφαλείας του κυκλώματος υπερφόρτισης, γεγονός που προκάλεσε το BMS της μπαταρίας να είναι εκτός ελέγχου, αλλά να εξακολουθεί να φορτίζεται.
Για αυτόν τον τύπο υπερχρέωσης, η λύση είναι να βρεθεί πρώτα το σφάλμα του φορτιστή, το οποίο μπορεί να επιλυθεί με τον πλήρη πλεονασμό του φορτιστή. Δεύτερον, η διαχείριση της μπαταρίας είναι παράλογη, για παράδειγμα, η τάση κάθε μπαταρίας δεν παρακολουθείται.
Αξίζει να σημειωθεί ότι καθώς η μπαταρία γερνάει, η συνέπεια μεταξύ των μπαταριών θα γίνεται όλο και χειρότερη και η υπερφόρτιση είναι πιο πιθανό να συμβεί αυτή τη στιγμή. Αυτό απαιτεί εξισορρόπηση ολόκληρης της μπαταρίας για τη διατήρηση της συνέπειας της μπαταρίας.
Για παράδειγμα, μια μπαταρία συνδεδεμένη με σειρά που υιοθετεί την πιο κοινή μέθοδο συνδυασμού μπαταριών "πρώτα παράλληλα και στη συνέχεια σε σειρά", μετά την επίλυση του προβλήματος συνέπειας monomer, η καλύτερη περίπτωση είναι να έχετε την ίδια χωρητικότητα με το μονομερές μικρότερης χωρητικότητας. Με αυτή τη συνέπεια, η χωρητικότητα έχει αυξηθεί και ταυτόχρονα μπορεί να αποτρέψει την υπερχρέωση.
Για να επιτευχθεί συνέπεια, πρέπει να υπάρχει τρόπος εκτίμησης της χωρητικότητας κάθε κυττάρου. Ο Ouyang Minggao πρότεινε ότι η κατάσταση ολόκληρης της μπαταρίας μπορεί να εκτιμηθεί με βάση την ομοιότητα των καμπυλών φόρτισης.
Με άλλα λόγια, όσο είναι γνωστή η καμπύλη φόρτισης ενός από τα μεμονωμένα κύτταρα, οι άλλες καμπύλες θα πρέπει να είναι παρόμοιες με αυτήν. Μετά τις αλλαγές της καμπύλης, μπορούν περίπου να συμπέσουν και αυτές οι διαφορές κατά τη διάρκεια της αλλαγής καμπύλης είναι εύκολο να υπολογιστούν. Σύμφωνα με ένα μονομερές, μπορούν να υπολογιστούν και άλλα μονομερή. Με αυτή τη μέθοδο, μπορεί να πραγματοποιηθεί η προαναφερθείσα ισορροπία συνέπειας. Φυσικά, αυτός ο αλγόριθμος διαρκεί πολύ και πρέπει να απλουστευθεί.
(3) το εσωτερικό βραχυκύκλωμα ενεργοποιεί τη θερμική διαφυγή
Το επιβατικό αεροπλάνο Boeing 787 έπιασε φωτιά λόγω έκρηξης μπαταρίας. Κατά την αναζήτηση της αιτίας του ατυχήματος, διαπιστώθηκε ότι υπήρχαν μεταλλικά αντικείμενα στο ηλεκτρόδιο και το διάφραγμα, τα οποία προκάλεσαν εσωτερικό βραχυκύκλωμα. Αν και οι ειδικοί δεν μπορούν 100% να επιβεβαιώσουν ότι η θερμική διαφυγή ενεργοποιείται από ένα εσωτερικό βραχυκύκλωμα, είναι η πιο πιθανή αιτία επειδή δεν υπάρχει άλλος λόγος και το εσωτερικό βραχυκύκλωμα δεν μπορεί να "προκύψει".
Οι ακαθαρσίες κατασκευής μπαταριών, τα σωματίδια μετάλλων, η επέκταση και η συστολή της δαπάνης και της απαλλαγής, η εξέλιξη λιθίου, κ.λπ. Αυτό το είδος εσωτερικού βραχυκυκλώματος συμβαίνει αργά, για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, και δεν είναι γνωστό πότε θα είναι θερμικά εκτός ελέγχου. Εάν η δοκιμή διεξαχθεί, η επαλήθευση δεν μπορεί να επαναληφθεί. Επί του παρόντος, ειδικοί σε όλο τον κόσμο δεν έχουν βρει μια διαδικασία που μπορεί να επαναλάβει το εσωτερικό βραχυκύκλωμα που προκαλείται από ακαθαρσίες και είναι όλοι υπό μελέτη.
Για να λύσουμε το πρόβλημα του εσωτερικού βραχυκυκλώματος, πρέπει πρώτα να βρούμε έναν κατασκευαστή μπαταριών με καλή ποιότητα προϊόντος, να επιλέξουμε την μπαταρία και την χωρητικότητα κυψελών μπαταριών. Δεύτερον, κάντε μια πρόβλεψη ασφάλειας του εσωτερικού βραχυκυκλώματος και βρείτε το μονομερές με εσωτερικό βραχυκύκλωμα πριν συμβεί η θερμική διαφυγή.
Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να βρεθούν οι χαρακτηριστικές παράμετροι του μονομερούς και η συνέπεια μπορεί να ξεκινήσει πρώτα. Η μπαταρία είναι ασυνεπής και η εσωτερική αντίσταση είναι επίσης ασυνεπής. Όσο βρίσκετε το μονομερές με παραλλαγή στη μέση, μπορείτε να το διακρίνετε.
Συγκεκριμένα, το ισοδύναμο κύκλωμα μιας κανονικής μπαταρίας και το ισοδύναμο κύκλωμα ενός μικρο-βραχυκυκλώματος, η μορφή της εξίσωσης είναι στην πραγματικότητα η ίδια, εκτός από το ότι οι παράμετροι του κανονικού κυττάρου και του κυττάρου με το μικρο-βραχυκύκλωμα έχουν αλλάξει. Μπορείτε να μελετήσετε αυτές τις παραμέτρους και να δείτε μερικά από τα χαρακτηριστικά τους σε εσωτερικές αλλαγές βραχυκυκλώματος.
Ένα από τα χαρακτηριστικά είναι η πιθανή διαφορά του εσωτερικού μονομερούς βραχυκυκλώματος, συγκρίνοντας την εσωτερική του αντίσταση με άλλα μονομερή. Ο Ouyang Minggao πρότεινε στο προσωπικό της Ε&Α να χρησιμοποιεί μοντέλα για την αναγνώριση μονομερών. Μετά τη μέτρηση της τάσης και του ρεύματος κάθε κυττάρου, χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα και συνδυάζοντας το μοντέλο, μπορεί να εκτιμηθεί η εσωτερική αντίσταση κάθε κυττάρου. Αφού εκτιμηθούν όλες οι παράμετροι του μονομερούς, σύμφωνα με τις αλλαγές των παραμέτρων, μπορεί να κριθεί εάν η συνέπεια έχει αλλάξει σημαντικά.
4) Μηχανικός θερμικός δραπέτης ώθησης
Η σύγκρουση είναι μια τυπική μηχανική σκανδάλη για θερμική διαφυγή. Τα επαναλαμβανόμενα ατυχήματα με φωτιά του Τέσλα είναι ο λόγος γι' αυτό. Ο Ouyang Minggao αποκάλυψε ότι το Πανεπιστήμιο Tsinghua και το MIT συνεργάστηκαν για να αναλύσουν τη σύγκρουση του Tesla στις Ηνωμένες Πολιτείες. Εάν μια προσομοίωση σύγκρουσης εκτελείται στο εργαστήριο, το πιο κοντινό πράγμα είναι ο βελονισμός.
Ο τρόπος επίλυσης της θερμικής διαφυγής που προκαλείται από τη σύγκρουση είναι να κάνετε καλή δουλειά στο σχεδιασμό προστασίας της ασφάλειας της μπαταρίας. Αυτό απαιτεί από το προσωπικό της Ε&Α να κατανοήσει πρώτα τη διαδικασία της θερμικής διαφυγής.
Σε γενικές γραμμές, μετά από θερμική φυγή συμβαίνει, θα εξαπλωθεί προς τα κάτω. Για παράδειγμα, αφού η θερμότητα είναι εκτός ελέγχου στο πρώτο τρίμηνο, θα υπάρξει μεταφορά θερμότητας και θα αρχίσει να εξαπλώνεται, και στη συνέχεια ολόκληρη η ομάδα θα ακολουθήσει μία προς μία σαν κροτίδες. Για αυτό το είδος διάδοσης, μπορεί να καθοριστεί ένα μοντέλο, συμπεριλαμβανομένου του ενδιάμεσου ρυθμού αύξησης της θερμοκρασίας, της παραγωγής θερμότητας χημικής ενέργειας και ηλεκτρικής ενέργειας και της μεταφοράς θερμότητας. Ολόκληρο το θερμοηλεκτρικό μοντέλο σύζευξης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σχετική ποσοτική ανάλυση με θερμιόμετρο.
Με το μοντέλο διάδοσης, το προσωπικό Ε&Α μπορεί να σχεδιάσει πώς να μπλοκάρει και να καταστείλει, το οποίο απαιτεί θερμομόνωση. Ωστόσο, δεν είναι απλό να προσθέσετε ένα στρώμα θερμομονωτικό. Από τη μία πλευρά, ο όγκος πυκνώνει και από την άλλη πλευρά, το θερμομονωτικό στρώμα και η ψύξη είναι αντιφατικά. Όλα αυτά είναι ζητήματα που πρέπει να επιλυθούν.
Εν ολίγοις, όσον αφορά τη θερμική επέκταση και καταστολή, το προσωπικό Ε&Α θα πρέπει να ξεκινά από δύο πτυχές: το σχεδιασμό προστασίας της ασφάλειας και τη διαχείριση της μπαταρίας.