電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)安全分析

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)安全分析 1.系統(tǒng)級(jí)危害 作為純電動(dòng)汽車的唯一能量來(lái)源和混合動(dòng)力汽車的重要能量來(lái)源，動(dòng)力電池系統(tǒng)的平安性顯得特別重要，稍有不慎即可能成為事故的源頭，造成嚴(yán)峻危害。 動(dòng)力電池系統(tǒng)的定義：是一個(gè)能量存儲(chǔ)裝置，包括電池單體(電芯)或電池模組，電路和電控單元，以及相關(guān)的電氣和結(jié)構(gòu)組件。 動(dòng)力電池系統(tǒng)的平安特征：作為高能量載體，在不需要外部能量輸入的狀況下，本身就能夠因能量非正常釋放而產(chǎn)生巨大破壞力。 能量非正常釋放的表現(xiàn)形式： 、電能釋放(電擊) 、化學(xué)能釋放(燃燒，爆炸) 燃燒和爆炸兩者都需具備可燃物、氧化劑和火源這三個(gè)基本因素。因此，燃燒和爆

2、炸就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是相同的，而它們的主要區(qū)分在于氧化反應(yīng)速度不同。燃燒速度(即氧化速度)越快，燃燒熱的釋放越快，所產(chǎn)生的破壞力也越大。在有限的空間里產(chǎn)生急速燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，就會(huì)發(fā)生爆炸。 燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等 爆炸：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能，并伴有巨大的機(jī)械能 動(dòng)力電池系統(tǒng)的電特性： 、輸出電壓通常高達(dá)300V以上(直流60V以上為非平安電壓) 、存儲(chǔ)的能量達(dá)到kWh級(jí)別(1kWh=3.6MJ) 動(dòng)力電池系統(tǒng)的化學(xué)特性： 、電池單體中的電解液和系統(tǒng)中的塑料部件是可燃物，金屬鋁在高溫下也會(huì)燃燒 、電池單體中的正負(fù)極材料是氧化劑 、電池單體中的放熱副反應(yīng)會(huì)引起溫度快速上升，成為火源 動(dòng)

3、力電池系統(tǒng)的機(jī)械特性： 、為了防水防塵，呈空間密閉狀態(tài) 、為了經(jīng)受劇烈的機(jī)械載荷，殼體材料具有足夠的強(qiáng)度 2.電擊分析 動(dòng)力電池系統(tǒng)為非平安電壓的直流電系統(tǒng)，所造成的電擊危害為人體直流觸電。 構(gòu)成直流觸電的基本要素： 電壓等級(jí)超過(guò)平安電壓標(biāo)準(zhǔn)(直流60V) 存儲(chǔ)的電荷達(dá)到肯定能量等級(jí)(幾百焦耳的電能足以致命) 人體與高壓直流電的兩級(jí)構(gòu)成放電回路 直流觸電發(fā)生的必要條件是帶電物體的正負(fù)極必需與人體構(gòu)成放電回路，直流觸電的發(fā)生概率和危害都小于溝通觸電，溝通觸電只要人體接觸某一相線，即可在相線、人體和大地之間構(gòu)成放電回路。 導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生觸電的可能緣由： 外殼或高壓端口的接觸防護(hù)失效，人體同時(shí)

4、接觸到兩個(gè)暴露的電極，構(gòu)成放電回路 正負(fù)極與殼體的絕緣都失效，動(dòng)力電池系統(tǒng)的外殼不同部位帶電且電位不等(電位差大于60V)，人體同時(shí)接觸到這兩個(gè)帶電部位，構(gòu)成放電回路 第一種狀況的發(fā)生概率和危害要高于其次種狀況，如安裝、拆卸、維護(hù)、充電時(shí)均有可能發(fā)生，其次種狀況一般可以通過(guò)等電位的方式來(lái)做附加防護(hù)。 3.燃燒和爆炸分析 相對(duì)于電擊而言，燃燒和爆炸是動(dòng)力電池系統(tǒng)最為常見的危害表現(xiàn)形式，造成的影響更為嚴(yán)峻。 導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生燃燒或爆炸的可能緣由： 電芯的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱失控，引燃電解液、隔離膜和其他可燃物質(zhì) 局部連接阻抗過(guò)大，導(dǎo)致溫度上升，達(dá)到著火點(diǎn)溫度，引燃動(dòng)力電池包內(nèi)部的可燃物質(zhì) 動(dòng)力電池

5、包外部發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致動(dòng)力電池包溫度持續(xù)上升，達(dá)到著火點(diǎn)溫度，引燃內(nèi)部的可燃物質(zhì) 針對(duì)電動(dòng)汽車的使用狀況而言，第一種狀況的發(fā)生概率最高，危害最大。電芯的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱失控，是動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生燃燒或爆炸的主要緣由。 鋰離子電池內(nèi)部主要放熱反應(yīng)有： SEI膜的分解(90120)； 負(fù)極與電解液的反應(yīng)(120以上)； 電解液分解(200左右)； 正極與電解液的反應(yīng)，伴隨正極分解，析出氧氣(180500)； 負(fù)極與粘結(jié)劑的反應(yīng)(240以上)等。 電芯熱失控(燃燒，爆炸)的緣由：電芯內(nèi)部的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱量累積，電芯對(duì)外熱交換的速率小于熱量累積速率，溫度持續(xù)上升，直至達(dá)到著火點(diǎn)溫度，引起燃燒和爆炸。 電芯內(nèi)部的熱過(guò)程遵循熱量平衡： Qp=Qe+Qa Qp電芯內(nèi)部各種副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量 Qe電芯與環(huán)境交換的熱量(散熱) Qa電芯自己汲取的熱量(熱累積) 假如QeQp，則Qa為負(fù)值或零，電芯內(nèi)部溫度不會(huì)上升，不會(huì)產(chǎn)生熱失控 假如QeQp，則Qa為正值，電芯內(nèi)部溫度持續(xù)上升，直至熱失控(200300) 避開電芯熱失控的措施： 實(shí)行愛(ài)護(hù)措施，降低外部觸發(fā)因素發(fā)生概率(過(guò)充、過(guò)熱、短路、擠壓、穿刺等)； 阻斷放熱副反應(yīng)的正反饋過(guò)程，如增加保險(xiǎn)絲，或在正負(fù)極材料與集流體之間增加PTC材料； 降低放熱副反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，如選擇磷