전원 배터리의 안전 문제는 "열 폭주"로 요약된다, 즉, 특정 온도에 도달 한 후, 그것은 제어 할 수 없게되고, 온도가 선형으로 상승한 다음 화상과 폭발. 과열, 과충전, 내부 단락, 충돌 등은 전원 배터리의 열 폭을 일으키는 몇 가지 주요 요소입니다.
(1) 과열은 열 폭주를 트리거
전원 배터리의 과열의 이유는 불합리한 배터리 선택 및 열 설계, 또는 외부 단락으로 인한 배터리의 온도 상승, 케이블 커넥터의 느슨해지는 등에서 비롯되며, 이는 배터리 설계 및 배터리 관리의 두 가지 측면에서 해결해야 합니다.
배터리 재료 설계의 관점에서, 열 폭주를 방지하고 열 폭주의 반응을 차단하기 위해 재료를 개발 할 수있다; 배터리 관리의 관점에서, 다른 온도 범위는 계층 경보를 수행하도록, 다른 안전 수준을 정의 할 것으로 예측 할 수있다.
(2) 과충전은 열 폭주를 트리거
올해 순수 전기 버스 화재 사고는 "과충전에 의해 촉발 된 열 폭주"에 의해 발생했다. 특히 배터리 관리 시스템 자체는 과충전 회로의 안전 기능이 부족하여 배터리의 BMS가 통제 불능이지만 여전히 충전되고 있습니다.
이러한 유형의 과충전의 경우, 충전기의 전체 중복성으로 해결할 수 있는 충전기의 결함을 먼저 찾는 솔루션입니다. 둘째, 배터리 관리는 불합리하며, 예를 들어 각 배터리의 전압이 모니터링되지 않는다.
배터리가 노화됨에 따라 배터리 간의 일관성이 악화되고 과충전이 발생할 가능성이 더 높습니다. 이를 위해서는 배터리 팩의 일관성을 유지하기 위해 전체 배터리 팩의 균형을 유지해야 합니다.
예를 들어, 단조로운 일관성 문제를 해결한 후 가장 일반적인 배터리 팩 조합 방법을 채택하는 시리즈 연결 배터리 팩은 단일전력 단조량과 동일한 용량을 갖는 것입니다. 이러한 일관성을 통해 용량이 증가하고 동시에 과충전을 방지할 수 있습니다.
일관성을 달성하기 위해서는 각 셀의 용량을 추정하는 방법이 있어야 합니다. 오양 밍가오는 충전 곡선의 유사성에 따라 전체 배터리 팩의 상태를 추정할 수 있다고 제안했다.
즉, 단일 셀 중 하나의 충전 곡선이 알려진 한 다른 곡선은 이와 유사해야 합니다. 곡선이 변경되면 대략 일치할 수 있으며 곡선 변경 과정에서 이러한 차이는 쉽게 계산할 수 있습니다. 하나의 단조량에 따르면 다른 단량체를 계산할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 위에서 언급 한 일관성 균형을 수행 할 수 있습니다. 물론 이 알고리즘은 너무 오래 걸리므로 단순화해야 합니다.
(3) 내부 단락은 열 폭주를 트리거
보잉 787 여객기는 배터리 폭발로 인해 화재를 진압했습니다. 사고 원인을 검색할 때 전극과 다이어프램에 금속 물체가 있어 내부 단락이 발생한 것으로 나타났습니다. 전문가들은 100% 내부 단락에 의해 열 폭주가 발생한다는 것을 확인할 수는 없지만, 다른 이유가 없기 때문에 가장 가능성이 있는 원인이며 내부 단락은 "출현"할 수 없습니다.
배터리 제조 불순물, 금속 입자, 전하 및 방전의 팽창 및 수축, 리튬 진화 등은 모두 내부 단락을 일으킬 수 있습니다. 이러한 종류의 내부 단락은 매우 오랜 시간 동안 천천히 발생하며, 언제 열적으로 통제불능이 될지는 알 수 없다. 테스트가 수행되면 확인을 반복할 수 없습니다. 현재 전 세계 전문가들은 불순물으로 인한 내부 단락을 반복할 수 있는 프로세스를 찾지 못했으며 모두 연구 중입니다.
내부 단락의 문제를 해결하기 위해 먼저 좋은 제품 품질을 갖춘 배터리 제조업체를 찾고 배터리 및 배터리 셀 용량을 선택해야 합니다. 둘째, 내부 단락의 안전 예측을 하고 열 폭주가 발생하기 전에 내부 단락을 가진 단조를 찾습니다.
즉, 단조량의 특성 매개 변수를 찾아야 하며 일관성을 먼저 시작할 수 있습니다. 배터리가 일치하지 않으며 내부 저항도 일치하지 않습니다. 중간에 변화가 있는 단조를 찾는 한 구별할 수 있습니다.
구체적으로, 마이크로 단락의 일반 배터리 및 동등한 회로의 동등한 회로는, 마이크로 단락을 갖는 정상 셀 및 셀의 파라미터가 변경되었다는 점을 제외하면, 방정식의 형태는 실제로 동일하다. 이러한 매개 변수를 연구하고 내부 단락 변경에서 이러한 특성 중 일부를 볼 수 있습니다.
특성 중 하나는 내부 단락 단조량의 잠재적 차이이며 내부 저항과 다른 단조량체를 비교합니다. 오양 밍가오는 R&D 직원이 모델을 사용하여 단조를 식별해야 한다고 제안했다. 각 셀의 전압 및 전류를 측정한 후, 이러한 데이터를 사용하고 모델을 결합한 후 각 셀의 내부 저항을 추정할 수 있다. 단조량의 모든 매개 변수가 추정된 후, 매개 변수의 변화에 따라 일관성이 크게 변경되었는지 여부를 판단할 수 있습니다.
4) 기계적 트리거 열 가출
충돌은 열 폭주에 대한 일반적인 기계적 트리거입니다. 테슬라의 반복된 화재 사고가 그 이유입니다. 오양 밍가오는 칭화대학과 MIT가 함께 협력하여 테슬라의 미국 내 충돌을 분석했다고 밝혔다. 실험실에서 충돌 시뮬레이션이 수행되는 경우 가장 가까운 것은 침술입니다.
충돌로 인해 트리거되는 열 폭주를 해결하는 방법은 배터리의 안전 보호 설계를 잘 수행하는 것입니다. 이를 위해서는 R&D 직원이 열 폭주 과정을 먼저 이해해야 합니다.
일반적으로 열 폭이 발생한 후, 그것은 아래로 확산됩니다. 예를 들어, 1분기에 열이 통제불능이 되면 열 전달이 시작되고 확산되기 시작하면 전체 그룹이 폭죽처럼 하나씩 따라다닌다. 이러한 종류의 전파를 위해 중간 온도 상승 속도, 화학 에너지 및 전기 에너지의 열 생성 및 열 전달 대류를 포함한 모델을 확립할 수 있습니다. 전체 열전 커플링 모델은 열량계와 관련된 정량 분석에 사용할 수 있습니다.
전파 모델을 통해 R&D 담당자는 단열재가 필요한 차단 및 억제 방법을 설계할 수 있습니다. 그러나 단열층을 추가하는 것은 간단하지 않습니다. 한편, 부피가 두꺼워지고, 다른 한편으로는, 절연 층과 냉각은 모순된다. 이 문제는 해결해야 할 모든 문제입니다.
즉, 열 폭주 확장 및 억제 측면에서 R&D 직원은 안전 보호 설계 및 배터리 관리의 두 가지 측면에서 시작해야합니다.