動(dòng)力電池安全介紹及相關(guān)措施PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1動(dòng)力電池安全介紹及相關(guān)措施動(dòng)力電池安全介紹及相關(guān)措施目目 錄錄ABCPage 2動(dòng)力電池安全事故動(dòng)力電池基礎(chǔ)介紹動(dòng)力電池安全措施第1頁/共25頁P(yáng)age 3新能源汽車事故 作為新的汽車產(chǎn)品形態(tài)，新能源汽車頻發(fā)的起火、爆炸等事故也引發(fā)了全社會(huì)高度關(guān)注。作為新的汽車產(chǎn)品形態(tài)，新能源汽車頻發(fā)的起火、爆炸等事故也引發(fā)了全社會(huì)高度關(guān)注。時(shí)間時(shí)間地點(diǎn)地點(diǎn)原因原因2013年10月1日美國西雅圖南部公路行駛中車輛自燃（路面硬物刺穿電池組）2013年10月18日 墨西哥高速行駛碰撞后起火/爆炸（電池組被刺穿）2013年11月7日美國田納西州士麥那行駛中車輛自燃（電池組被刺穿）2013年11月15日 美國

2、加州奧蘭治縣居民車庫充電器過熱起火2014年2月初加拿大多倫多居民車庫熄火后車輛自燃（原因不明，但已排除電池、充電系統(tǒng)、適配器或電源插座）2014年7月4日美國洛杉磯高速公路碰撞后起火（車體斷裂）2016年1月1日挪威耶爾斯塔臨時(shí)超級充電站 充電時(shí)起火/爆炸（原因有待查明）特斯拉特斯拉自主品牌自主品牌時(shí)間時(shí)間地點(diǎn)地點(diǎn)品牌品牌原因原因2011年4月11日杭州-公路眾泰朗悅運(yùn)行中車輛自燃（電池漏液、絕緣受損以及局部短路等）2012年5月26日深圳-公路比亞迪E6碰撞后起火/爆炸（電池組被刺穿）2015年3月27日漳州-公交站陸地方舟行駛中起火冒煙（電池組短路）2015年4月26日深圳-充電站五洲龍

3、充電時(shí)起火自燃（電池嚴(yán)重過充）2016年3月16日深圳-公交站五洲龍行駛中車輛自燃（初步判斷為電瓶搭線處起火）第2頁/共25頁P(yáng)age 4電池事故1. 2008年 Prius PHEV 起火事件事故原因：因裝配設(shè)計(jì)存在缺陷（報(bào)道中稱用戶對電池包進(jìn)行了改裝），行駛中電池組某處接頭松動(dòng)，該處電阻增大，異常生熱導(dǎo)致其附近溫度過高，并最終引發(fā)熱失控，并波及整個(gè)電池包。2. 2013年 Tesla Model S 起火事件事故原因：汽車在高速運(yùn)行中，與路面上的大型金屬物體發(fā)生碰撞，底盤（電池包外殼）被刺穿，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，引發(fā)熱失控。3. 2011年 雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)PHEV 起火事件事故原因：車輛在碰撞

4、測試中鋰電池組受損，經(jīng)過翻滾試驗(yàn)后電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的冷卻液泄露并與電池組件接觸，有導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的風(fēng)險(xiǎn)，并會(huì)最終引發(fā)自燃。 電動(dòng)汽車起火事故的直接成因總結(jié)：過熱、內(nèi)短路、外短路、碰撞、針刺 鋰離子動(dòng)力電池安全性事故的主要表現(xiàn)為鋰離子電池的熱失控第3頁/共25頁P(yáng)age 5鋰離子電池在正常充放電反應(yīng)外，還存在許多潛在的放熱副反應(yīng)。當(dāng)電池溫度過高或充電電壓過高時(shí)，容易引發(fā)1。1 武漢大學(xué)，鋰離子動(dòng)力電池的安全性問題。艾新平1.SEI膜分解導(dǎo)致電解液在裸露的高活性碳負(fù)極表面的還原分解；2.充電態(tài)正極的熱分解；3.電解質(zhì)的熱分解；4.粘結(jié)劑與高活性負(fù)極的反應(yīng)；主要的過熱副反應(yīng)12第4頁/共25頁目目

5、錄錄ABCPage 6動(dòng)力電池安全事故動(dòng)力電池基礎(chǔ)介紹動(dòng)力電池安全措施第5頁/共25頁P(yáng)age 7電動(dòng)汽車三大核心技術(shù)新能源汽車三大核心技術(shù)：1、電控2、電機(jī)3、電池第6頁/共25頁P(yáng)age 8電池構(gòu)造電池電池系統(tǒng)主要組成：系統(tǒng)主要組成：1、模組；2、管理系統(tǒng)（BMS）；3、高壓控制系統(tǒng)（BDU）；4、熱管理系統(tǒng)；5、結(jié)構(gòu)支撐件、線束、同排；6、殼體；7、接插件及安全開關(guān)。第7頁/共25頁P(yáng)age 9電池技術(shù)鋰電池技術(shù)鋰電池技術(shù)金金屬屬-空氣電池空氣電池技術(shù)等技術(shù)等燃料電池技術(shù)燃料電池技術(shù)（Hydroyen Feul）第8頁/共25頁P(yáng)age 10鋰電池技術(shù) 電池為一種能量轉(zhuǎn)換裝置。充電時(shí)，電

6、能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來；放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。p 一次電池，電池的反應(yīng)是不可逆。p 二次電池，電池的反應(yīng)可逆，可進(jìn)行多次反復(fù)充放電。第9頁/共25頁P(yáng)age 11鋰電池體系及工藝 工藝工藝第10頁/共25頁P(yáng)age 12序序號號項(xiàng)目項(xiàng)目圓柱行圓柱行方形方形軟包軟包1電芯圖2模組圖3液冷模式電池類別第11頁/共25頁P(yáng)age 13電池類別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響圓形卷繞圓形卷繞方形疊片方形疊片軟包卷繞軟包卷繞極片、隔膜張力恒定恒定變張力極耳數(shù)目正、負(fù)單耳正、負(fù)多極耳可多極耳，但操作困難電芯內(nèi)外層差異明顯無差異不明顯散熱特性不好良好良好倍率特性不好優(yōu)良較好單體自動(dòng)組裝難度容易較難容易電池一致性

7、較好好一般優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)工藝成熟，一致性好，成本低。容易模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化。易于安裝固定。形狀可以多樣化，占空間比例小，質(zhì)量比能量和體積比能量好。缺點(diǎn)內(nèi)阻大，電芯內(nèi)部不容易散熱，壽命低。安全防爆閥的設(shè)計(jì)要求高，能量密度相對低。不容易固定，容易鼓包回收及再利用難，可回收利用價(jià)值低。容易。一般第12頁/共25頁目目 錄錄ABCPage 14動(dòng)力電池安全事故動(dòng)力電池基礎(chǔ)介紹動(dòng)力電池安全措施第13頁/共25頁 模組結(jié)構(gòu) 箱體結(jié)構(gòu) 絕緣檢測 密封防水 電池包加熱 電池包制冷 充電協(xié)議 充電管理 熱管理結(jié)構(gòu)安全絕緣防護(hù)熱管理安全充電安全Page 15電池失效失效模式結(jié)構(gòu)不可靠絕緣失效漏水熱管理失效BMS失效充電起火

8、第14頁/共25頁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Page 16電池安全設(shè)計(jì)GB/T 31467.2GB/T 31467.3靜態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真結(jié)構(gòu)強(qiáng)度密封防護(hù)第15頁/共25頁1、輸入信號采集、輸出信號控制；2、高壓上下管理；3、充電控制；4、電池包母線高壓測量，母線電流測量；5、SOC/SOH/絕緣電阻/內(nèi)阻計(jì)算；6、電芯狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、電芯均衡功能控制；7、傳感器自學(xué)習(xí)、故障診斷、故障存儲(chǔ)功能，充電通信協(xié)議。1、電芯單體的電壓采集；2、溫度采集；3、執(zhí)行電芯均衡功能。Page 17電池安全管理 電池管理系統(tǒng)從控制器 電池管理系統(tǒng)主控制器第16頁/共25頁P(yáng)age 18電池?zé)岚踩O(shè)計(jì)方式方式自然冷卻自然冷卻

9、+PTC直接直接加熱加熱風(fēng)冷風(fēng)冷液冷液冷液冷液冷+風(fēng)冷風(fēng)冷方式圖優(yōu)劣優(yōu)勢：1、結(jié)構(gòu)簡單劣勢：1、無冷卻功能2、加熱對電芯溫度沖擊大優(yōu)勢：1、結(jié)構(gòu)簡單劣勢：1、IP67無法實(shí)現(xiàn)2、消耗大量電池電量3、溫度均勻性較差優(yōu)勢：1、溫度均勻劣勢：1、整車配合高2、消耗少量電池電量3、熱交換效率較低優(yōu)勢：1、換熱效率高劣勢：1、溫度均勻性較差2、消耗少量電池電量成熟度國內(nèi)技術(shù)成熟國內(nèi)技術(shù)成熟國內(nèi)技術(shù)成熟國內(nèi)技術(shù)不成熟成本低低中高適用圓柱、方形、軟包方形、軟包圓柱、方形、軟包方形、軟包第17頁/共25頁P(yáng)age 19標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)號名稱名稱備注備注GB/T 31484-2015電動(dòng)汽車用蓄電池循環(huán)壽命技術(shù)要求及

10、試驗(yàn)方法GB/T 31485-2015電動(dòng)汽車用蓄電池安全技術(shù)要求及試驗(yàn)方法GB/T 31486-2015電動(dòng)汽車用蓄電池電性能技術(shù)要求及試驗(yàn)方法GB/T 31467.2-2015電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測試規(guī)程GB/T 31467.3-2005電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分：安全性要求與測試方法QC/T 897-2011電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件要求做GB/T 18388-2005 電動(dòng)汽車定型試驗(yàn)規(guī)程電池一致性檢測第18頁/共25頁P(yáng)age 20 如果想獲得純電動(dòng)乘用車資質(zhì)牌照，電芯、如果想獲得純電動(dòng)乘用車資質(zhì)牌照，電芯、模塊和系統(tǒng)必須由整車廠委托

11、國家認(rèn)定的檢測機(jī)構(gòu)模塊和系統(tǒng)必須由整車廠委托國家認(rèn)定的檢測機(jī)構(gòu)檢測，必須通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；檢測，必須通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；BMS也必須通過也必須通過QC/T 897-2011電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件檢檢測；測；3萬公里后的動(dòng)力電池一致性檢測，也必須滿萬公里后的動(dòng)力電池一致性檢測，也必須滿足要求（單體最大壓差不超過足要求（單體最大壓差不超過50mv或續(xù)駛里程衰或續(xù)駛里程衰減率低于減率低于10%）檢測所需電芯檢測所需電芯24只只，模塊，模塊22組組和系統(tǒng)和系統(tǒng)5+6組組；所需周期約；所需周期約6090天天（除去循環(huán)性能測試，如測（除去循環(huán)性能測試，如測試循環(huán)性能約需試循環(huán)性

12、能約需330天天）。詳情見以下分解。）。詳情見以下分解。第19頁/共25頁P(yáng)age 21分類檢測項(xiàng)目檢測周期GB/T 31484-2015GB/T 31486-2015單體模塊電性能常溫容量新標(biāo)準(zhǔn)檢測同期除工況循環(huán)壽命約60天；加上標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命（500次）170天/（1000次）330天；單體4只，模塊12組低溫容量高溫容量倍率容量倍率充電性能常溫荷電保持與容量恢復(fù)高溫荷電保持與容量恢復(fù)儲(chǔ)存耐振動(dòng)簡單模擬工況標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命工況循環(huán)第20頁/共25頁P(yáng)age 22檢測項(xiàng)目檢測項(xiàng)目測試步驟測試步驟合格要求合格要求參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)單體單體加熱1，電芯充滿電2，以5/min速率升溫至130，并保溫30m

13、in3，觀察1h不爆炸、不起火GB/T 31485-2015溫度循環(huán)1，電芯充滿電2，從25開始試驗(yàn)，60分鐘降至-40，保持90分鐘，接著60分鐘升溫至25，繼續(xù)用90分鐘，升溫至85，保溫110分鐘，繼續(xù)用70分鐘，降溫至25。以上步驟循環(huán)5次。3，觀察1h不爆炸、不起火、不瀉漏液GB/T 31485-2015模塊模塊加熱1，模塊充滿電2，以5/min速率升溫至130，并保溫30min3，觀察1h不爆炸、不起火GB/T 31485-2015溫度循環(huán)1，電芯充滿電2，從25開始試驗(yàn)，60分鐘降至-40，保持90分鐘，接著60分鐘升溫至25，繼續(xù)用90分鐘，升溫至85，保溫110分鐘，繼續(xù)用7

14、0分鐘，降溫至25。以上步驟循環(huán)5次。3，觀察1h不爆炸、不起火、不瀉漏液GB/T 31485-2015第21頁/共25頁P(yáng)age 23檢測項(xiàng)目檢測項(xiàng)目測試步驟測試步驟合格要求合格要求參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)電池包電池包溫度沖擊1，電池包處于100%SOC狀態(tài)2，電池包置于（-402）（852）之間交變溫度環(huán)境中，兩種極端溫度轉(zhuǎn)變的時(shí)間小于30min。每個(gè)極端溫度下保持8h，循環(huán)5次3，室溫下觀察2h無電解液泄漏、外殼破裂、著火或者爆炸等現(xiàn)象，試驗(yàn)后絕緣電阻值不小于100/VGB/T 31467.3-2015濕熱循環(huán)1，電池包處于100%SOC狀態(tài)2，按照GB2423.4執(zhí)行Db，最高溫度80，循環(huán)5

15、次3，室溫下觀察2h無電解液泄漏、外殼破裂、著火或者爆炸等現(xiàn)象，試驗(yàn)后30min內(nèi)的絕緣電阻值不小于100/VGB/T 31467.3-2015外部火燒1，電池包處于100%SOC狀態(tài)2，汽油頁面與測試樣品表面距離50cm或車空載的離地間隙。汽油點(diǎn)燃預(yù)熱60s之后，置于測試樣品下，使測試樣品直接暴露火焰下70s。3，將油盤蓋上，保持60s或經(jīng)過協(xié)商繼續(xù)燃燒60s3，室溫下觀察2h無爆炸現(xiàn)象，若有火苗，應(yīng)在火源移開2min內(nèi)熄滅GB/T 31467.3-2015過溫試驗(yàn)1，保持BMS及冷卻系統(tǒng)正常工作2，以最大允許充放電電流持續(xù)工作直至電池管理系統(tǒng)起作用，或出現(xiàn)以下情況，停止試驗(yàn)：1）超過最高溫度10；2）1小時(shí)內(nèi)最高溫度變化小于4；3）出現(xiàn)其他意外情況無放電電流銳變，電壓異常，試驗(yàn)后電池系統(tǒng)無電解液泄漏、外殼破裂、著火或者爆炸等現(xiàn)象，試驗(yàn)后絕緣電阻值不小于100/VGB/T 31467.3-2015第22頁/共25頁P(yáng)age 24序號序號檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)項(xiàng)目樣品分組及數(shù)量樣品分組及數(shù)量QCT897-20111絕緣電阻絕緣電阻樣品樣品1、2、32絕緣耐壓性能絕緣