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新能源車充電出故障,需警惕電池熱失控,來了解下動力電池管理系統BMS

TOPOS 特普生 2021-05-24 24 2521

  截至2021年3月,全國新能源汽車保有量達551萬輛。其中純電動汽車保有量449萬輛,占新能源汽車總量的81.53%。一季度新注冊登記新能源汽車46.6萬輛,與去年同期相比增加34.8萬輛,增長295.20%;與2019年一季度相比增加21.6萬輛,增長86.76%。新能源汽車新注冊登記量占汽車新注冊登記量的6.21%。但新能源汽車安全問題頻發、備受關注,近期廣西又發生了電動擺渡車充電過程中的電池熱失控事故。

5月15日廣西百色學院擺渡車充電時爆燃

5月15日廣西百色學院擺渡車充電時爆燃


  新能源汽車頻繁起火 引發電池“熱失控”擔憂  

  5月15日上午6時許,廣西壯族自治區百色市某高校校園內一輛電動擺渡車突然自燃并將停在旁邊的幾輛擺渡車相繼引燃,起初是右邊一輛電動車起火,從冒煙到燃燒僅僅用了4秒鐘停在旁邊的3輛電動擺渡車迅速被引燃,連一旁的垃圾桶也沒能幸免。

  事實上,全國各地發生不少電動汽車起火事件,新能源汽車的安全問題再次敲響警鐘。據不完全統計,截至2021年5月23日,新能源車3個月內發生79起自燃事故涉。具體來看,電動車自燃的場景主要包括充電時、行駛或放置過程中、碰撞翻車引發和涉水浸泡后引起,多起事故的矛頭都指向了電池“熱失控”問題。

  簡單來說,“熱失控”一般多為外部環境高或者在溫度控制系統不起作用下,導致的電池熱量過高從而造成的短路,從而引發熱失控。而早晨熱失控的原因復雜多樣,電池包碰撞、損壞,電池內部結構、性能或其他熱管理系統、空調系統的失靈都可能導致熱濫用的發生。



目前,動力電池組通常被布置在電動汽車車底或后備箱底部。


  鋰動力電池熱管理系統

  這其中,鋰動力電池的熱管理系統的溫度監測,是不可忽視的安全因素。熱管理系統主要負責控制溫度,確保電池一直處在一個合理的運行溫度下。通常,熱管理系統由整車控制器控制,在電池包溫度異常時,通過空調系統進行及時散熱或者加熱,保證電池安全以及壽命。

電池包溫度檢測溫度傳感器
電池包溫度檢測溫度傳感器

  這是因為,溫度的升高對鋰動力電池的日歷壽命和循環壽命都有影響,鋰動力電池溫度升高,反應速度加快。相關研究表明,鋰動力電池溫度每升高10℃,其退化速度就增加1倍。同一款電芯,當剩余容量為90%,25℃溫度下輸出容量為300kWh,而35℃溫度下的輸出容量僅為163kWh。

  溫度上升10℃,電芯的循環壽命下降了近50%。由此可見,溫度對鋰動力電池的循環壽命有很大的影響。所以,在鋰動力電池的使用過程中,應盡量避免電池長期在高溫條件下使用,尤其需要避免鋰動力電池在高溫條件下的高倍率充放電循環,這也是車用動力電池必須進行溫度控制的一個主要原因。



電動汽車巨頭特斯拉汽車鋰電池組上,安裝的類似保險絲的熱敏電阻元件。


  鋰動力電池上的NTC熱敏電阻監測

  通常,都會采用NTC熱敏電阻溫度傳感器,來對鋰動力電池模組進行溫度采集和監測。這是因為NTC電阻對溫度變化的響應通常是線性的。 當需要連續線性改變電阻與溫度時,例如溫度補償、溫度控制系統和浪涌電流限制,選擇NTC熱敏電阻是比較合適的。

  一般來說,鋰動力電池模組由多個電芯組成,正常工作時,電池模組電芯的溫度是均勻的,而在電池模組出現異常時,不同的電池模組電芯的溫度會出現較大的溫差。

  這時,通常會選用3~4個采集點,來監控整個動力電池模組的溫度,采集的溫度數據輸入動力電池模組管理單元后,由動力電池模組管理單元推算出整個動力電池模組管理單元的溫度情況。



常見NTC熱敏電阻及特性曲線


  需注意NTC熱敏電阻使用時的自熱損壞

  在使用時,應注意NTC熱敏電阻采用半導體材料,阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變,因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻有其自身的測量技巧,其體積小是優點,能很快穩定,不會造成熱負載。不過,也因此很不結實,大電流會造成自熱。

  由于熱敏電阻是一種電阻性器件,任何電流源都會在其上因功率而造成發熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此,如果熱敏電阻暴露在高熱中,將導致永久性的損壞。在連接或粘貼NTC熱敏電阻時,需要注意在整個溫度范圍內不同材料的膨脹系數,否則產生內部應力損壞NTC熱敏電阻本身。

特普生,成立于2011年,是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片熱敏電阻溫度傳感器儲能線束儲能CCS集成采集母排儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生,競爭力優勢明顯:自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度;專利百項,保留不公開技術2項;為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。

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