新能源汽车频繁起火背后:需警惕动力电池热失控问题

近期,深圳发生多起新能源电动汽车电池热失控导致的火灾事故,新能源汽车的安全问题再次敲响警钟。目前,针对锂动力电池组的“热失控”问题,常见的监测方式是采用NTC热敏电阻温度传感器,来对锂动力电池模组进行温度采集和监测。

  近年来,我国新能源汽车行业发展迅速,全国新能源汽车保有量已逾260万辆,但新能源汽车安全问题频发、备受关注。近期,深圳发生了多起新能源纯电动货车充电和运营过程中的电池热失控事故。



3月25日晚深圳龙华区电动大巴着火。新闻报道截图


  新能源汽车频繁起火 引发电池“热失控”担忧

  3月25日晚,深圳龙华区昌永路旁边的电动大巴车停放区起大火,现场火光冲天,共有4辆大巴在火灾中受损,目前事故原因还在进一步调查中。今年2月底,同样位于深圳龙华区的观澜梅澜路580号的一辆电动汽车着火,原因疑似动力电池老化引起的。当时出动了24名消防员进行灭火处理。

  事实上,自2018年以来,全国各地发生不少电动汽车起火事件,新能源汽车的安全问题再次敲响警钟。据不完全统计,2018年我国发生的电动车起火事故超过30起,涉及乘用车、客车、物流车等不同车型。具体来看,电动车自燃的场景主要包括充电时、行驶或放置过程中、碰撞翻车引发和涉水浸泡后引起,多起事故的矛头都指向了电池“热失控”问题。

  简单来说,“热失控”一般多为外部环境高或者在温度控制系统不起作用下,导致的电池热量过高从而造成的短路,从而引发热失控。而早晨热失控的原因复杂多样,电池包碰撞、损坏,电池内部结构、性能或其他热管理系统、空调系统的失灵都可能导致热滥用的发生。



目前,动力电池组通常被布置在电动汽车车底或后备箱底部。


  锂动力电池热管理系统

  这其中,锂动力电池的热管理系统的温度监测,是不可忽视的安全因素。热管理系统主要负责控制温度,确保电池一直处在一个合理的运行温度下。通常,热管理系统由整车控制器控制,在电池包温度异常时,通过空调系统进行及时散热或者加热,保证电池安全以及寿命。

  这是因为,温度的升高对锂动力电池的日历寿命和循环寿命都有影响,锂动力电池温度升高,反应速度加快。相关研究表明,锂动力电池温度每升高10℃,其退化速度就增加1倍。同一款电芯,当剩余容量为90%,25℃温度下输出容量为300kWh,而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。

  温度上升10℃,电芯的循环寿命下降了近50%。由此可见,温度对锂动力电池的循环寿命有很大的影响。所以,在锂动力电池的使用过程中,应尽量避免电池长期在高温条件下使用,尤其需要避免锂动力电池在高温条件下的高倍率充放电循环,这也是车用动力电池必须进行温度控制的一个主要原因。



电动汽车巨头特斯拉汽车锂电池组上,安装的类似保险丝的热敏电阻元件。


  锂动力电池上的NTC热敏电阻监测

  通常,都会采用NTC热敏电阻温度传感器,来对锂动力电池模组进行温度采集和监测。这是因为NTC电阻对温度变化的响应通常是线性的。 当需要连续线性改变电阻与温度时,例如温度补偿、温度控制系统和浪涌电流限制,选择NTC热敏电阻是比较合适的。

  一般来说,锂动力电池模组由多个电芯组成,正常工作时,电池模组电芯的温度是均匀的,而在电池模组出现异常时,不同的电池模组电芯的温度会出现较大的温差。

  这时,通常会选用3~4个采集点,来监控整个动力电池模组的温度,采集的温度数据输入动力电池模组管理单元后,由动力电池模组管理单元推算出整个动力电池模组管理单元的温度情况。



常见NTC热敏电阻及特性曲线


  需注意NTC热敏电阻使用时的自热损坏

  在使用时,应注意NTC热敏电阻采用半导体材料,阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变,因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻有其自身的测量技巧,其体积小是优点,能很快稳定,不会造成热负载。不过,也因此很不结实,大电流会造成自热。

  由于热敏电阻是一种电阻性器件,任何电流源都会在其上因功率而造成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因此,如果热敏电阻暴露在高热中,将导致永久性的损坏。在连接或粘贴NTC热敏电阻时,需要注意在整个温度范围内不同材料的膨胀系数,否则产生内部应力损坏NTC热敏电阻本身。

参与评论已发布评论0

0/500

发表评论

推荐阅读