動力電池系統安全防護的根本原則:阻止電能和化學能在系統正常運行狀態和某些非正常狀態(法律法規、標準所規定的情況,以及典型的失效情況),以不可控的方式釋放,或減輕其不可控釋放所帶來的危害。
一、 前言
隨著電動汽車的日益普及,與電動汽車相關的安全事故也逐漸增多,不斷刺激著公眾的神經,加深了公眾對于新產品、新事物的疑慮。
4月26日下午,深圳一輛電動大巴在公交場站充電時發生燃燒和爆炸,事故現場濃煙滾滾,事故車輛最后只剩下骨架,所幸未造成人員傷亡。7月22日清晨,廈門市湖里區東渡南通道公交場站內的新能源公交車起火,共造成8輛公交車被燒毀、3輛公交車被燒壞,1名場站值班人員滅火時突然倒地,在120送醫救治途中死亡。
在信息化社會,這些安全事故的新聞以小時甚至分鐘為單位快速擴散,造成了非常不利的社會影響。我們無意指責相關的整車企業或電池企業,事故的原因是復雜而深刻的,從電池企業、整車企業、充電設備制造商、到公交運營公司,每個環節都存在問題和過失,才導致了最終的安全事故。
安全是產品的根基,不管什么情況,都不能以犧牲產品安全為代價,為追逐物質利益造成人員傷亡或重大財產損失。在社會充滿喧囂和浮躁的背景下,除了政府層面應該制定嚴格的法律法規和產品準入標準之外,每一家企業都應該承擔起自己的社會責任,從自身的角度,盡可能杜絕產品的安全隱患。
筆者曾長期從事電動汽車動力電池系統的開發工作,也曾擔任產品級的安全經理,對動力電池系統的安全風險和防護設計有一定的認識。寫作此文,希望與業界同仁一起分享,共同推動行業的良性發展。
二、 動力電池系統安全分析
1. 系統級危害
作為純電動汽車的唯一能量來源和混合動力汽車的重要能量來源,動力電池系統的安全性顯得非常重要,稍有不慎即可能成為事故的源頭,造成嚴重危害。
動力電池系統的定義:是一個能量存儲裝置,包括電池單體(電芯)或電池模組,電路和電控單元,以及相關的電氣和結構組件。
動力電池系統的安全特征:作為高能量載體,在不需要外部能量輸入的情況下,本身就能夠因能量非正常釋放而產生巨大破壞力。
能量非正常釋放的表現形式:
· 電能釋放(電擊)
· 化學能釋放(燃燒,爆炸)
燃燒和爆炸兩者都需具備可燃物、氧化劑和火源這三個基本因素。因此,燃燒和爆炸就其本質來說是相同的,而它們的主要區別在于氧化反應速度不同。燃燒速度(即氧化速度)越快,燃燒熱的釋放越快,所產生的破壞力也越大。在有限的空間里產生急速燃燒,產生高溫高壓氣體,就會發生爆炸。