Bezpečnostný problém napájaných batérií je zhrnutý ako "tepelný odtekací", to znamená, že po dosiahnutí určitej teploty sa stáva nekontrolovateľným, teplota stúpa lineárne a potom horí a exploduje. Prehriatie, prebíjanie, vnútorný skrat, kolízia atď.
(1) Prehriatie spúšťa tepelný odteka
Dôvod prehriatia napájacieho akumulátora pochádza z nerozumného výberu batérie a tepelného dizajnu, alebo nárastu teploty batérie spôsobeného vonkajším skratom, uvoľnením káblového konektora atď., ktorý by sa mal vyriešiť z dvoch aspektov dizajnu batérie a správy batérií.
Z hľadiska konštrukcie batériového materiálu môžu byť vyvinuté materiály, ktoré zabraňujú tepelnému úniku a blokujú reakciu tepelného úniku; z hľadiska správy batérií možno predpokladať rôzne teplotné rozsahy, aby sa definovali rôzne úrovne bezpečnosti, aby sa vykonali hierarchické poplachy.
(2) Prebitie spúšťa tepelný odteč
Tohtoročný požiar čisto elektrického autobusu bol spôsobený "tepelným únikom vyvolaným predražením". Konkrétne samotnému systému správy batérií chýbala bezpečnostná funkcia prebíjacích obvodov, čo spôsobilo, že BMS batérie sa vymli spod kontroly, ale stále sa nabíja.
Pre tento typ prebíjania je riešením najprv nájsť chybu nabíjačky, ktorú možno vyriešiť úplnou redundanciou nabíjačky; po druhé, správa batérií je neprimeraná, napríklad napätie každej batérie nie je monitorované.
Stojí za zmienku, že ako batéria starne, konzistencia medzi batériami sa zhorší a zhorší a je pravdepodobnejšie, že k prebitiu dôjde v tomto čase. To si vyžaduje vyváženie celej batérie, aby sa zachovala konzistencia batérie.
Napríklad sériová batéria, ktorá používa najbežnejšiu kombinovanú metódu akumulátora "najprv paralelne a potom v sérii", po vyriešení problému konzistencie monoméru je najlepšie mať rovnakú kapacitu ako monomér s najmenšou kapacitou. S touto konzistenciou sa kapacita zvýšila a zároveň môže zabrániť nadmernému nabitiu.
Aby sa dosiahla konzistencia, musí existovať spôsob, ako odhadnúť kapacitu každej bunky. Ouyang Minggao navrhol, že stav celej batérie možno odhadnúť na základe podobnosti nabíjacích kriviek.
Inými slovami, pokiaľ je známa krivka nabíjania jedného z jednotlivých článkov, ostatné krivky by mali byť podobné. Po zmene krivky sa môžu približne zhodovať a tieto rozdiely v priebehu zmeny krivky sa dajú ľahko vypočítať. Podľa jedného monoméru sa môžu vypočítať aj iné monoméry. Touto metódou sa môže vykonať vyššie uvedená rovnováha konzistencie. Samozrejme, tento algoritmus trvá príliš dlho a je potrebné ho zjednodušiť.
(3) Vnútorný skrat spúšťa tepelný únik
Osobné lietadlo Boeing 787 sa vznietilo v dôsledku výbuchu batérie. Pri hľadaní príčiny nehody sa zistilo, že na elektróde a membráne boli kovové predmety, čo spôsobilo vnútorný skrat. Hoci odborníci nemôžu 100% potvrdiť, že tepelný únik je vyvolaný vnútorným skratom, je to naj pravdepodobnejšia príčina, pretože neexistuje žiadny iný dôvod a vnútorný skrat sa nemôže "objaviť".
Nečistoty na výrobu batérií, kovové častice, expanzia a kontrakcia nabitia a vybíjania, vývoj lítia atď. Tento druh vnútorného skratu sa vyskytuje pomaly, veľmi dlho a nie je známe, kedy bude tepelne mimo kontroly. Ak sa test vykonáva, overenie sa nemôže zopakovať. V súčasnosti odborníci po celom svete nenašli proces, ktorý by opakoval vnútorný skrat spôsobený nečistotami a všetci sú študovaní.
Ak chcete vyriešiť problém vnútorného skratu, musíme najprv nájsť výrobcu batérie s dobrou kvalitou výrobku, vybrať kapacitu batérie a batériových článkov; po druhé, urobte bezpečnostnú predpoveď vnútorného skratu a nájdite monomér s vnútorným skratom predtým, ako dôjde k tepelnému úniku.
To znamená, že sa musia nájsť charakteristické parametre monoméru a konzistencia sa môže začať ako prvá. Batéria je nekonzistentná a vnútorný odpor je tiež nekonzistentný. Pokiaľ nájdete monomér s variáciou v strede, môžete ho rozlíšiť.
Konkrétne ekvivalentný obvod normálnej batérie a ekvivalentný obvod mikro skratu, forma rovnice je v skutočnosti rovnaká, s výnimkou toho, že sa zmenili parametre normálneho bunky a bunky s mikro skratom. Tieto parametre si môžete preštudovať a niektoré z ich vlastností vidieť pri interných zmenách skratu.
Jednou z charakteristík je potenciálny rozdiel vnútorného skratového monoméru, ktorý porovnáva jeho vnútorný odpor s inými monomérmi. Ouyang Minggao navrhol, aby pracovníci výskumu a vývoja používali modely na identifikáciu monomérov. Po meraní napätia a prúdu každého článku, použití týchto údajov a kombinácii modelu je možné odhadnúť vnútorný odpor každej bunky. Po odhade všetkých parametrov monoméru podľa zmien parametrov možno posúdiť, či sa konzistencia výrazne zmenila.
4) Mechanický spúšťací tepelný odteč
Kolízia je typickým mechanickým spúšťačom tepelného úniku. Dôvodom sú opakované požiarne nehody Tesly. Ouyang Minggao prezradil, že Tsinghua University a MIT spolupracovali na analýze kolízie Tesly v Spojených štátoch. Ak sa v laboratóriu vykonáva simulácia kolízie, najbližšia vec je akupunktúra.
Spôsob, ako vyriešiť tepelný únik vyvolaný kolíziou, je odvedať dobrú prácu s dizajnom bezpečnostnej ochrany batérie. To si vyžaduje, aby pracovníci výskumu a vývoja najprv pochopili proces tepelného úniku.
Všeobecne povedané, po tepelnom úteku sa rozšíri smerom nadol. Napríklad, keď sa teplo vymkne spod kontroly v prvom štvrťroku, dôjde k prenosu tepla a začne sa šíriť a potom bude celá skupina nasledovať jeden po druhom ako petardy. Pre tento druh šírenia je možné vytvoriť model, vrátane medziľahlého zvýšenia teploty, výroby tepla chemickej energie a elektrickej energie a konvekcie prenosu tepla. Celý model termoelektrickej spojky sa môže použiť na súvisiacu kvantitatívnu analýzu s kalorimetrom.
S modelom šírenia môžu pracovníci výskumu a vývoja navrhnúť, ako blokovať a potlačiť, čo si vyžaduje tepelnú izoláciu. Nie je však jednoduché pridať tepelnoizolačnú vrstvu. Na jednej strane je objem zahustený a na druhej strane je tepelnoizolačná vrstva a chladenie protichodné. To všetko sú otázky, ktoré je potrebné vyriešiť.
Stručne povedané, pokiaľ ide o rozšírenie a potlačenie tepelného úniku, pracovníci výskumu a vývoja by mali začať z dvoch aspektov: dizajn bezpečnostnej ochrany a správa batérií.