Toitepatareide ohutusprobleem on kokku võetud kui&"termiline põgenemine &", see tähendab, et pärast teatud temperatuuri saavutamist muutub see kontrollimatuks, temperatuur tõuseb lineaarselt ning seejärel põleb ja plahvatab. Ülekuumenemine, ülelaadimine, sisemine lühis, kokkupõrge jms on mitmed võtmetegurid, mis põhjustavad toitepatareide termilise väljapääsu.
(1) Ülekuumenemine käivitab termilise põgenemise
Toitepatarei ülekuumenemise põhjus tuleneb akude ebamõistlikust valikust ja termilisest kujundusest või välise lühise, kaabliühenduse lõdvenemise jms põhjustatud aku temperatuuri tõusust, mis tuleks lahendada kahest aspektist akude disainist ja juhtimisest.
Aku materjalide disaini seisukohast saab arendada materjale, mis takistavad termilist põgenemist ja blokeerivad termilise põgenemise reaktsiooni; akude haldamise perspektiivist lähtuvalt võib hierarhiliste häirete tegemiseks ennustada erinevaid temperatuurivahemikke, et määratleda erinevad ohutustasemed.
(2) Ülelaadimine käivitab termilise põgenemise
Sel aastal põhjustas' puhta elektribussi tulekahju juhtumi &; ülelaadimise&põhjustatud termiline põgenemine. Täpsemalt, aku juhtimissüsteemil endal puudus ülelaadimisahela ohutusfunktsioon, mis põhjustas aku' s BMS-i kontrolli alt väljumise, kuid siiski laadimise.
Seda tüüpi ülelaadimise puhul on lahendus kõigepealt leida laadija viga, mille saab lahendada laadija täieliku üleliigsusega; teiseks on patareide haldamine ebamõistlik, näiteks ei jälgita iga aku pinget.
Väärib märkimist, et aku vananedes muutub järjepidevus akude vahel järjest halvemaks ning ülelaadimine on tõenäolisem just sel ajal. See nõuab kogu aku tasakaalustamist, et säilitada aku konsistents.
Näiteks seeriaühendusega akupakk, mis kasutab kõige tavalisemat akupakikombinatsiooni meetodit&kõigepealt paralleelselt ja seejärel järjestikku &, pärast monomeeri konsistentsi probleemi lahendamist on parim juhtum sama võimsusega kui väikseima mahutavusega monomeer. Selle järjepidevusega on võimsus tõusnud ja samal ajal saab see vältida ülelaadimist.
Järjepidevuse saavutamiseks peab olema võimalus hinnata iga lahtri võimsust. Ouyang Minggao pakkus, et kogu aku seisundit saab hinnata laadimiskõverate sarnasuse põhjal.
Teisisõnu, kui on teada ühe üksiku laengu kõver, peaksid teised kõverad olema sellega sarnased. Pärast kõvera muutumist võivad need ligikaudu kokku langeda ja neid erinevusi kõvera muutuse käigus on lihtne arvutada. Ühe monomeeri järgi saab arvutada teisi monomeere. Selle meetodi abil saab läbi viia ülalmainitud konsistentsi tasakaalu. Loomulikult võtab see algoritm liiga kaua aega ja seda tuleb lihtsustada.
(3) Sisemine lühis käivitab termilise põgenemise
Reisilennuk Boeing 787 süttis akuplahvatuse tõttu. Õnnetuse põhjuse otsimisel selgus, et elektroodil ja membraanil olid metallesemed, mis põhjustasid sisemise lühise. Kuigi eksperdid ei saa 100% kinnitada, et termilise põgenemise käivitab sisemine lühis, on see kõige tõenäolisem põhjus, kuna muud põhjust pole ja sisemine lühis ei saa&tekkida&".
Aku lisandid, metallosakesed, laengu ja tühjenemise paisumine ja kokkutõmbumine, liitiumide eraldumine jne võivad kõik põhjustada sisemise lühise. Selline sisemine lühis tekib aeglaselt, väga pikka aega ja pole teada, millal see termiliselt kontrolli alt väljub. Kui katse tehakse, ei saa kontrollimist korrata. Praegu pole kogu maailma eksperdid leidnud protsessi, mis suudaks korrata lisanditest põhjustatud sisemist lühist, ja neid kõiki uuritakse.
Sisemise lühise probleemi lahendamiseks peame kõigepealt leidma hea toote kvaliteediga akutootja, valima aku ja akuelemendi võimsuse; teiseks tehke sisemise lühise ohutusprognoos ja leidke enne termilise põgenemise tekkimist sisemise lühisega monomeer.
See tähendab, et tuleb leida monomeeri iseloomulikud parameetrid ja kõigepealt saab alustada konsistentsi. Aku on vastuoluline ja ka sisemine takistus on ebajärjekindel. Niikaua kui leiate monomeeri variatsiooniga keskel, saate seda eristada.
Täpsemalt, tavalise aku samaväärne ahel ja mikro-lühise samaväärne vooluahel, on võrrandi vorm tegelikult sama, välja arvatud see, et tavalise elemendi ja mikro-lühisega elemendi parameetrid on muutunud. Saate uurida neid parameetreid ja näha mõningaid nende omadusi lühise sisemiste muutuste korral.
Üks omadusi on sisemise lühismonomeeri potentsiaalne erinevus, võrreldes selle sisemist takistust teiste monomeeridega. Ouyang Minggao tegi ettepaneku, et R& D töötajad peaksid monomeeride tuvastamiseks kasutama mudeleid. Pärast iga elemendi pinge ja voolu mõõtmist, kasutades neid andmeid ja mudeli ühendamist, saab hinnata iga elemendi sisemist takistust. Pärast kõigi monomeeri parameetrite hindamist saab vastavalt parameetrite muutustele hinnata, kas konsistents on oluliselt muutunud.
4) mehaaniline päästik termiline põgenemine
Kokkupõrge on termilise põgenemise tüüpiline mehaaniline päästik. Selle põhjuseks on Tesla' korduvad tuleõnnetused. Ouyang Minggao paljastas, et Tsinghua ülikool ja MIT on teinud koostööd Tesla' i kokkupõrke analüüsimiseks Ameerika Ühendriikides. Kui laboris tehakse kokkupõrke simulatsioon, on kõige lähemal nõelravi.
Kokkupõrke põhjustatud termilise põgenemise lahendamiseks on hea töö aku ohutuskaitse kujundamisel. Selleks on vaja, et R& D töötajad mõistaksid kõigepealt termilise põgenemise protsessi.
Üldiselt levib pärast termilise põgenemise tekkimist see allapoole. Näiteks pärast seda, kui soojus on esimeses kvartalis kontrolli alt väljunud, toimub soojusülekanne ja see hakkab levima ning siis järgneb kogu rühm järgemööda nagu paugutid. Sellise leviku jaoks saab luua mudeli, mis hõlmab temperatuuri keskmist tõusu kiirust, keemilise energia ja elektrienergia soojusenergia tootmist ning soojusülekande konvektsiooni. Kalorimeetriga seotud kvantitatiivseks analüüsiks saab kasutada kogu termoelektrilist sidestusmudelit.
Levimismudeli abil saavad R& D töötajad kavandada, kuidas blokeerida ja summutada, mis nõuab soojusisolatsiooni. Kuid soojusisolatsioonikihi lisamine pole lihtne. Ühelt poolt on maht paksenenud ja teisest küljest on soojusisolatsioonikiht ja jahutus vastuolulised. Need on kõik probleemid, mis tuleb lahendada.
Lühidalt öeldes peaksid R& D töötajad termilise põgenemise ja mahasurumise osas lähtuma kahest aspektist: ohutuskaitse kujundusest ja patareide haldamisest.