Einführung
Elektrofahrzeuge (EVs) haben sich im Verkehrssektor zunehmend durchgesetzt, da erneuerbare Energien und die Senkung der Treibhausgasemissionen weltweit immer mehr in den Mittelpunkt rücken. Um die erforderliche Spannung und Kapazität zu erreichen, besteht die Hochspannungsbatterie in einem Elektrofahrzeug in der Regel aus mehreren in Reihe und parallel angeordneten Batterien. Die Hochvolt-Batteriesystemdie die Basis eines Elektrofahrzeugs bildet, hat einen direkten Einfluss darauf, wie sicher das Fahrzeug insgesamt ist.
Bau- und Sicherheitsaspekte von Hochspannungsbatterien
Die wesentlichen Bestandteile von Hochspannungsbatterien
Die Batteriezellen (Zellen), das Kühlsystem, der strukturelle Rahmen, das Batteriemanagementsystem (BMS) und die elektrischen Verbindungskomponenten bilden häufig ein Hochspannungsbatteriesystem. Die Sicherheitsleistung jeder Komponente ist für das System als Ganzes entscheidend.
Merkmale, die Batteriezellen sicher machen
Die grundlegenden Komponenten der Energiespeicherung sind Batteriezellen. Zu den Sicherheitsmerkmalen gehören:Um ungünstige Reaktionen unter rauen Bedingungen zu vermeiden, sollten die Batteriematerialien eine hohe chemische Stabilität aufweisen.Verhinderung des thermischen Durchgehens，Hohe thermische Stabilität der positiven und negativen Elektrodenmaterialien sowie die Verwendung von Elektrolyten sind wichtige Aspekte des Batteriedesigns.Mechanische Festigkeit， Ein bestimmtes Maß an mechanischen Stößen und Vibrationen sollte von den Batteriezellen ausgehalten werden.
Die Funktion des Batteriemanagementsystems (BMS)
Ein wesentliches Element zur Gewährleistung des sicheren Betriebs der Batterie ist das BMS. Zu seinen Hauptaufgaben gehören:
Schutz vor Überladung und Überentladung: schützt die Batterie vor Schäden, die durch diese Situationen verursacht werden.Batterie-Balance-Management: verlängert die Lebensdauer der Batterie durch die Erhaltung der Gleichmäßigkeit zwischen den Batteriezellen.
Fehlerdiagnose, schnelles Erkennen und Beheben ungewöhnlicher Batteriesituationen.
Sicherheit von Hochspannungsbatterien
Das Sicherheitskonzept des Kühlsystems
Wenn Batterien geladen oder entladen werden, entsteht Wärme, und ein übermäßiger Wärmestau kann gefährlich sein.Effiziente Wärmeableitung，Die von der Batterie erzeugte Wärme kann mit Hilfe von Flüssigkeitskühlung, Kühlung durch Phasenwechselmaterial oder Luftkühlung effizient abgeleitet werden.Gleichmäßige Temperaturverteilung，Um eine örtliche Überhitzung zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass die Temperatur der Batterie gleichmäßig verteilt ist.
Die Sicherheit des strukturellen Rahmens
Zusätzlich zum Schutz der Batterie vor Stößen von außen sollte die Struktur der Batterie eine stoßfeste Struktur aufweisen, damit die Stoßkraft absorbiert und verteilt werden kann.
Eine vernünftige elektrische Anlage sollte so ausgelegt sein, dass Kurzschlüsse durch fehlerhafte Kontakte oder Verschleiß vermieden werden.
Korrosionsbeständigkeit: Um die langfristige Stabilität der Verbindung zu gewährleisten, sollten korrosionsbeständige Materialien verwendet werden.
Die Auswirkungen der Batteriealterung auf die SicherheitBatterien altern mit der Zeit, was sich auf ihre Sicherheit auswirken kann:
Kapazitätsverfall，Mit zunehmendem Alter eines Fahrzeugs kann die Kapazität der Batterie abnehmen, wodurch sich ihre Lebensdauer verringert.Höherer Innenwiderstand，Beim Laden und Entladen kann eine Batterie mit höherem Innenwiderstand mehr Wärme erzeugen.Geringere thermische Stabilität，Mit zunehmendem Alter der Batterien können ihre Materialien thermisch weniger stabil werden, und die Gefahr eines thermischen Durchgehens ist größer.
Normen und Sicherheitsprüfungen
Um die Sicherheit des Batteriesystems zu gewährleisten, ist eine Reihe von Sicherheitsprüfungen erforderlich:Mechanische Prüfungen, dazu gehören Vibrations-, Stoß- und andere Prüfungen.Elektrische Prüfungen, dazu gehören u.a. Überladungs-/Überentladungs- und Kurzschlusstests.Thermische Prüfungen, dazu gehören u.a. Prüfungen auf thermisches Durchgehen und Stabilität.
Notfallmaßnahmen und Sicherheitswarnung，Elektroautos sollten über Notfallsysteme und ein Sicherheitswarnsystem verfügen, das den Fahrer auf mögliche Gefahren hinweist, bevor sie eintreten.Warnmechanismus，Vorhersage möglicher Sicherheitsprobleme auf der Grundlage der Analyse von BMS-Daten.Notfallprotokolle，wie z.B. sichere Druckentlastung, schnelle Stromausfälle usw.
Schulung der Nutzer und Sicherheit des Betriebs
Die Art und Weise, wie Nutzer Elektrofahrzeuge betreiben, hat ebenfalls einen direkten Einfluss auf die Sicherheitsleistung der Batterie:Richtiges Aufladen，Befolgen Sie die Aufladerichtlinien des Herstellers und verwenden Sie ein geeignetes Ladegerät.Vermeiden Sie Missbrauch，Verwenden Sie das Fahrzeug nicht unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit.Regelmäßige Wartung，Überprüfen Sie das Batteriesystem regelmäßig, um Probleme rechtzeitig zu erkennen und zu lösen.
Mögliche Gefahren von Hochspannungsbatterien
Trotz der fortschrittlichen Sicherheitsmerkmale von Hochspannungsbatterien in Elektrofahrzeugen gibt es immer noch einige potenzielle Gefahren
Beschreibung: Schneller, unkontrollierter Temperaturanstieg, der einen Brand oder eine Explosion verursachen kann.Ursache: Überladung, physische Beschädigung, Herstellungsfehler oder externe Erwärmung.Abhilfe: Ein wirksames Wärmemanagement und ein leistungsfähiges BMS sind unerlässlich, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern.
Elektrischer Kurzschluss
Beschreibung，Direkter Kontakt zwischen positiver und negativer Elektrode unter Umgehung des Innenwiderstands.Ursache，Herstellungsfehler, physische Schäden oder leitende Verunreinigungen.Abhilfe，Hochwertige Herstellungsverfahren und umfassende Fehlererkennungssysteme.
Auslaufen von Elektrolyten
Austritt von flüssigem Elektrolyt, der entflammbar und korrosiv sein kann.
Robustes Gehäuse und mechanischer Schutz.
Elektrischer Schlag
Beschreibung: Exposition gegenüber Hochspannung, die eine Gefahr für Fahrgäste und Techniker darstellt.
Ursache: Isolationsfehler, unsachgemäße Handhabung oder Unfall.
Abhilfemaßnahmen: ordnungsgemäße Isolierung, Isolierungsmaßnahmen und Sicherheitsprotokolle für den Umgang mit Hochspannungsanlagen.
Schlussfolgerung
Die Sicherheit von Elektrofahrzeugen ist ein systematisches Projekt, das zahlreiche Aspekte wie die Batteriekonstruktion, das Managementsystem und die Nutzungsgewohnheiten umfasst. Durch kontinuierliche Optimierung BatterietechnikDurch die Stärkung des Sicherheitsmanagements und die Sensibilisierung der Nutzer kann die Sicherheit von Elektrofahrzeugen erheblich verbessert und ihre breitere Anwendung gefördert werden.
