Wprowadzenie
Pojazdy elektryczne (EV) stopniowo stały się preferowane w branży transportowej w wyniku zwiększonego nacisku na energię odnawialną i obniżenie emisji gazów cieplarnianych w skali globalnej. Aby uzyskać niezbędne napięcie i pojemność, akumulator wysokiego napięcia w pojeździe elektrycznym składa się zazwyczaj z wielu akumulatorów ułożonych szeregowo i równolegle. Bateria system akumulatorów wysokiego napięciaktóry stanowi podstawę pojazdu elektrycznego, ma bezpośredni wpływ na ogólne bezpieczeństwo pojazdu.
Aspekty budowy i bezpieczeństwa akumulatorów wysokiego napięcia
Podstawowe elementy akumulatorów wysokonapięciowych
Ogniwa akumulatora (ogniwa), system chłodzenia, rama strukturalna, system zarządzania akumulatorem (BMS) i komponenty połączeń elektrycznych często składają się na system akumulatora wysokiego napięcia. Bezpieczeństwo każdego komponentu ma zasadnicze znaczenie dla całego systemu.
Cechy, które sprawiają, że ogniwa akumulatorowe są bezpieczne
Podstawowymi elementami magazynowania energii są ogniwa akumulatorowe. Aby uniknąć niekorzystnych reakcji w trudnych warunkach, materiały baterii powinny mieć dużą stabilność chemiczną. Zapobieganie niekontrolowanemu wzrostowi temperatury ， Wysoka stabilność termiczna materiałów elektrod dodatnich i ujemnych, a także zastosowanie elektrolitów, są ważnymi aspektami projektowania baterii. Wytrzymałość mechaniczna ， Określona ilość wstrząsów mechanicznych i wibracji powinna być wytrzymywana przez ogniwa baterii.
Funkcja systemu zarządzania akumulatorem (BMS)
Kluczowym elementem gwarantującym bezpieczne działanie akumulatora jest system BMS. Do jego podstawowych zadań należą:
Monitorowanie stanu to proces ciągłego sprawdzania napięcia, prądu, temperatury i innych warunków akumulatora. Ochrona przed przeładowaniem i nadmiernym rozładowaniem: ochrona akumulatora przed uszkodzeniami spowodowanymi przez te sytuacje. Zarządzanie równowagą akumulatora: przedłużenie żywotności akumulatora poprzez zachowanie jednolitości między ogniwami akumulatora.
Diagnostyka usterek ， szybka identyfikacja i rozwiązywanie nietypowych sytuacji związanych z baterią.
Bezpieczeństwo akumulatorów wysokonapięciowych
Konstrukcja bezpieczeństwa układu chłodzenia
Gdy baterie są ładowane lub rozładowywane, wytwarzane jest ciepło, a nadmierne nagromadzenie ciepła może być niebezpieczne. Wydajne rozpraszanie ciepła ， Ciepło wytwarzane przez baterię może być skutecznie rozpraszane za pomocą chłodzenia cieczą, chłodzenia materiałem zmieniającym fazę lub chłodzenia powietrzem. Równomierność temperatury ， Aby zapobiec miejscowemu przegrzaniu, upewnij się, że temperatura baterii jest równomiernie rozproszona.
Bezpieczeństwo ramy konstrukcyjnej
Oprócz ochrony akumulatora przed uderzeniami z zewnątrz, struktura konstrukcyjna akumulatora powinna zapewniać odporność na uderzenia, aby siła uderzenia mogła zostać pochłonięta i rozłożona. Wykorzystanie materiałów ognioodpornych w celu zmniejszenia ryzyka pożaru.
Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę bezpieczeństwo elektrycznych elementów łączących. Rozsądny układ elektryczny powinien być zaprojektowany tak, aby zapobiegać zwarciom spowodowanym wadliwym kontaktem lub zużyciem.
Odporność na korozję: Aby zagwarantować długotrwałą stabilność połączenia, należy stosować materiały odporne na korozję.
Wpływ starzenia się baterii na bezpieczeństwoW miarę użytkowania baterie będą się starzeć, co może mieć wpływ na ich bezpieczeństwo:
Spadek pojemności ， W miarę starzenia się pojazdu pojemność akumulatora może spadać, zmniejszając jego wytrzymałość. Wyższa rezystancja wewnętrzna ， Podczas ładowania i rozładowywania akumulator o wyższej rezystancji wewnętrznej może wytwarzać więcej ciepła. Zmniejszona stabilność termiczna ， W miarę starzenia się akumulatorów ich materiały mogą stać się mniej stabilne termicznie i istnieje większe prawdopodobieństwo ucieczki termicznej.
Normy i testy bezpieczeństwa
Aby zagwarantować bezpieczeństwo systemu baterii, konieczne jest przeprowadzenie szeregu testów bezpieczeństwa: Testy mechaniczne - ta kategoria obejmuje testy wibracji, uderzenia i inne. Testy elektryczne - ten rodzaj testów obejmuje między innymi testy przeładowania / nadmiernego rozładowania i zwarcia. Testy termiczne - obejmują między innymi testy ucieczki termicznej i stabilności.
Mechanizm ostrzegania，Przewidywanie możliwych problemów bezpieczeństwa w oparciu o analizę danych BMS.Protokoły awaryjne，takie jak bezpieczne uwalnianie ciśnienia, szybkie zaniki zasilania itp.
Edukacja użytkowników i bezpieczeństwo operacji
Sposób, w jaki użytkownicy korzystają z pojazdów elektrycznych, ma również bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo akumulatora:Prawidłowe ładowanie，Przestrzegaj wytycznych producenta dotyczących ładowania i używaj odpowiedniej ładowarki.Unikaj nadużywania，Unikaj używania pojazdu w ekstremalnych warunkach, takich jak wysoka temperatura i wysoka wilgotność.Okresowa konserwacja，Regularnie sprawdzaj system akumulatora, aby wykrywać i rozwiązywać problemy w odpowiednim czasie.
Potencjalne zagrożenia związane z akumulatorami wysokonapięciowymi
Pomimo zaawansowanych funkcji bezpieczeństwa akumulatorów wysokonapięciowych w pojazdach elektrycznych, nadal istnieją pewne potencjalne zagrożenia
Thermal runaway.Description，Szybki, niekontrolowany wzrost temperatury, który może spowodować pożar lub wybuch.Cause，Przeładowanie, uszkodzenia fizyczne, wady produkcyjne lub zewnętrzne ogrzewanie.Mitigation，Effective thermal management and a powerful BMS are essential to prevent thermal runaway.
Zwarcie elektryczne
Opis，Bezpośredni kontakt między elektrodami dodatnimi i ujemnymi, z pominięciem rezystancji wewnętrznej.Przyczyna，Wady produkcyjne, uszkodzenia fizyczne lub zanieczyszczenia przewodzące.Łagodzenie，Wysokiej jakości procesy produkcyjne i kompleksowe systemy wykrywania usterek.
Wyciek elektrolitu
Wyciek ciekłego elektrolitu, który może być łatwopalny i żrący.
Uszkodzenia fizyczne lub wady produkcyjne. Solidna obudowa i ochrona mechaniczna.
Porażenie prądem
Opis， Narażenie na wysokie napięcie elektryczne, stwarzające zagrożenie dla pasażerów i techników.
Przyczyna ， Awaria izolacji, niewłaściwa obsługa lub wypadek.
Środki łagodzące ， Właściwa izolacja, środki izolacyjne i protokoły bezpieczeństwa dotyczące obsługi systemów wysokiego napięcia.
Wnioski
Bezpieczeństwo pojazdów elektrycznych to systematyczny projekt obejmujący wiele aspektów, takich jak konstrukcja akumulatora, system zarządzania i nawyki użytkowania. Poprzez ciągłą optymalizację technologia akumulatorówWzmacniając zarządzanie bezpieczeństwem i podnosząc świadomość użytkowników, można znacznie poprawić bezpieczeństwo pojazdów elektrycznych i promować ich szersze zastosowanie.
