簡(jiǎn)談鋰電池系統起火

鋰電池起火的原因不盡相同，詳細的事故分析能幫有效規避未來(lái)風(fēng)險。

最近整理電池系統由內而外起火的原因分析，這里主要是考慮一層層原因往前去推，然后考慮將以前和未來(lái)的事故都放進(jìn)去進(jìn)行匹配，再根據各個(gè)車(chē)型的實(shí)際設計推測未來(lái)出事故的 PPM(PPM ：Part Per Million，百萬(wàn)分之幾)。 下文把所有廠(chǎng)家的名字都去掉了，探討這個(gè)話(huà)題并不針對任何企業(yè)，不做評判。

這是從假定單個(gè)出問(wèn)題=》擴展到全局的實(shí)驗維度

說(shuō)明下，因為整個(gè)分析，只是為了匹配電池系統著(zhù)火這個(gè)極端事件產(chǎn)生的，我們就區隔出機械濫用的內容。電池系統的設計基礎著(zhù)眼于一個(gè)車(chē)輛比較安全的位置，防止在車(chē)輛使用過(guò)程中出現問(wèn)題。整個(gè)機械設計這塊固然是目前大量做針刺、擠壓等實(shí)驗安全性的內容，但實(shí)際上由機械濫用引起的問(wèn)題反而成為大家容易解決的問(wèn)題。

以Tesla為例：

T3：在美國田納西州士麥那起火燃燒，這輛電動(dòng)車(chē)沖向掉落路面的拖車(chē)掛鉤，底盤(pán)碰撞后發(fā)生火災。

T2：駕駛者在轉彎時(shí)撞上、并穿過(guò)了了一座水泥墻，最終撞在一棵樹(shù)上停了下來(lái)，起火。

T1：在西雅圖車(chē)主稱(chēng)撞上了路中的金屬殘片，因此他離開(kāi)了高速公路。車(chē)子失效后，他又聞到了燃燒的味道，車(chē)輛此時(shí)著(zhù)火燃燒。

這種機械上的設計也顯得簡(jiǎn)單，在結構外圍和底蓋考慮更多的防護，即可取得立竿見(jiàn)影的效果。

起火背后的原因分析

我們把今年發(fā)生事故的廠(chǎng)家去掉，可以再思考下，車(chē)起火是電池還是電池之外?

很大一部分是電池之外的負載

線(xiàn)纜過(guò)熱=》外圍部分被點(diǎn)燃的事更多些

這里可以分基本的三層，著(zhù)火的本質(zhì)原因

1)電池內的未按照設計意圖的熱能釋放+內外燃燒物

2)電池內的可燃氣體釋放+燃點(diǎn)

3)電池內的可燃液體釋放+燃點(diǎn)：此處主要包括電解液泄漏和冷卻液泄漏兩部分。

我們可以通過(guò)電池系統的熱能釋放來(lái)考慮下：

1.1 電池包或電池單體過(guò)充

過(guò)充一般而言確實(shí)是熱能釋放比較普遍的原因，電池包級熱失控事件，可以往下細分為多電池(模組、單體過(guò)充)=》電池過(guò)充和電解液蒸發(fā)=》熱事件

SOC計算錯誤引起的過(guò)充(SOC：剩余電量)

高SOC狀態(tài)下，未按照保護而進(jìn)行的能量回收引起的

充電控制程序卡住引起的過(guò)充

1.2 短路過(guò)流的熱能釋放

電池包/ 高壓電路故障導致短路=》熱量

這里主要是由電池包內部短路和外部短路，引起導體連接器過(guò)熱、單體過(guò)熱引發(fā)隨后的熱事件。進(jìn)一步細分也可以分解成模組的短路引發(fā)的部件過(guò)熱。

模組一級的短路

電池組內一級短路

外圍腐蝕性/導電液體進(jìn)入引起的短路

1.3 高連接阻抗的發(fā)熱

電池包/ 高壓電路的故障，導致充放電回路中出現高阻值的位置，電流在這一高阻點(diǎn)的溫度上升，可能導致了相鄰材料的著(zhù)火和后續的熱量傳播

干路連接點(diǎn)接觸不良、腐蝕引起發(fā)熱

電池的內阻提升和內部出現過(guò)熱

1.4 單體排氣產(chǎn)生可燃性氣體，隨后的熱源(電弧，單體熱失控)導致電池系統的多余熱能

在這個(gè)里頭，單體單點(diǎn)故障熱失控界定實(shí)驗，可以考慮單個(gè)單體擴展到整體方面的，在既定的條件下，將實(shí)現每個(gè)電池包備案交底，有些參考作用，但實(shí)驗的條件與故障的發(fā)生不大可能完全吻合。

案例回顧

實(shí)際上，起火的事，都是交織在一起的，第一部分和第三部分往往結合很深。

2.1 漏液加短路

案例1： A車(chē)起火

現象1：電池箱內電池單體出現兩包以上漏液

現象2：電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損

運行振動(dòng)=》電池箱內出現局部電池間歇性短路=》絕緣損毀點(diǎn)通過(guò)電池箱及支架的接地構成強電壓的短路回路=》熱能釋放，電解液+電池本體的發(fā)熱=》引發(fā)

火勢擴大，點(diǎn)燃內飾

案例2：B車(chē)起火

現象1：車(chē)輛發(fā)生猛烈碰撞后，電池結構受損，冷卻管破裂引發(fā)冷卻液泄漏

現象2：冷卻液浸沒(méi)BMU電路后引發(fā)緩慢的化學(xué)作用(BMU：電池管理單元 )

采樣點(diǎn)浸沒(méi)后，板級沒(méi)有徹底防水設計導致緩慢加熱觸發(fā)冷卻液燃點(diǎn)=》停車(chē)場(chǎng)放置了幾周后起火

小結

1)起火是個(gè)很極端的事情，但是曝光度很高，大家第一反應都是電池系統的事情，從各種分析來(lái)看，從電池系統著(zhù)火起來(lái)的事，必定有故障發(fā)生，而且有熱量集聚引燃

2)如果把更多公開(kāi)的信息匯總在一起，再拆解對比，完善系統分析過(guò)程還是可以達成一些共識避免很多未來(lái)的著(zhù)火事故。

國外的事故參考(詳情戳這里)：

1. XXXX fire burns down a garage

2. A parked XXXX combusts

3. Another XXX erupts into flames

4. A XXXX driver recounts a near brush with death

5. A damaged battery pack ignites a Seattle-area fire

6. Short circuits in batteries, due to Hurricane Sandy’s storm surge, lead to a 16-car fire

7.XXX Charing fire garage