簡談鋰電池系統(tǒng)起火

鋰電池起火的原因不盡相同，詳細的事故分析能幫有效規(guī)避未來風(fēng)險。

最近整理電池系統(tǒng)由內(nèi)而外起火的原因分析，這里主要是考慮一層層原因往前去推，然后考慮將以前和未來的事故都放進去進行匹配，再根據(jù)各個車型的實際設(shè)計推測未來出事故的 PPM(PPM ：Part Per Million，百萬分之幾)。 下文把所有廠家的名字都去掉了，探討這個話題并不針對任何企業(yè)，不做評判。

這是從假定單個出問題=》擴展到全局的實驗維度

說明下，因為整個分析，只是為了匹配電池系統(tǒng)著火這個極端事件產(chǎn)生的，我們就區(qū)隔出機械濫用的內(nèi)容。電池系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)著眼于一個車輛比較安全的位置，防止在車輛使用過程中出現(xiàn)問題。整個機械設(shè)計這塊固然是目前大量做針刺、擠壓等實驗安全性的內(nèi)容，但實際上由機械濫用引起的問題反而成為大家容易解決的問題。

以Tesla為例：

T3：在美國田納西州士麥那起火燃燒，這輛電動車沖向掉落路面的拖車掛鉤，底盤碰撞后發(fā)生火災(zāi)。

T2：駕駛者在轉(zhuǎn)彎時撞上、并穿過了了一座水泥墻，最終撞在一棵樹上停了下來，起火。

T1：在西雅圖車主稱撞上了路中的金屬殘片，因此他離開了高速公路。車子失效后，他又聞到了燃燒的味道，車輛此時著火燃燒。

這種機械上的設(shè)計也顯得簡單，在結(jié)構(gòu)外圍和底蓋考慮更多的防護，即可取得立竿見影的效果。

起火背后的原因分析

我們把今年發(fā)生事故的廠家去掉，可以再思考下，車起火是電池還是電池之外?

很大一部分是電池之外的負載

線纜過熱=》外圍部分被點燃的事更多些

這里可以分基本的三層，著火的本質(zhì)原因

1)電池內(nèi)的未按照設(shè)計意圖的熱能釋放+內(nèi)外燃燒物

2)電池內(nèi)的可燃氣體釋放+燃點

3)電池內(nèi)的可燃液體釋放+燃點：此處主要包括電解液泄漏和冷卻液泄漏兩部分。

我們可以通過電池系統(tǒng)的熱能釋放來考慮下：

1.1 電池包或電池單體過充

過充一般而言確實是熱能釋放比較普遍的原因，電池包級熱失控事件，可以往下細分為多電池(模組、單體過充)=》電池過充和電解液蒸發(fā)=》熱事件

SOC計算錯誤引起的過充(SOC：剩余電量)

高SOC狀態(tài)下，未按照保護而進行的能量回收引起的

充電控制程序卡住引起的過充

1.2 短路過流的熱能釋放

電池包/ 高壓電路故障導(dǎo)致短路=》熱量

這里主要是由電池包內(nèi)部短路和外部短路，引起導(dǎo)體連接器過熱、單體過熱引發(fā)隨后的熱事件。進一步細分也可以分解成模組的短路引發(fā)的部件過熱。

模組一級的短路

電池組內(nèi)一級短路

外圍腐蝕性/導(dǎo)電液體進入引起的短路

1.3 高連接阻抗的發(fā)熱

電池包/ 高壓電路的故障，導(dǎo)致充放電回路中出現(xiàn)高阻值的位置，電流在這一高阻點的溫度上升，可能導(dǎo)致了相鄰材料的著火和后續(xù)的熱量傳播

干路連接點接觸不良、腐蝕引起發(fā)熱

電池的內(nèi)阻提升和內(nèi)部出現(xiàn)過熱

1.4 單體排氣產(chǎn)生可燃性氣體，隨后的熱源(電弧，單體熱失控)導(dǎo)致電池系統(tǒng)的多余熱能

在這個里頭，單體單點故障熱失控界定實驗，可以考慮單個單體擴展到整體方面的，在既定的條件下，將實現(xiàn)每個電池包備案交底，有些參考作用，但實驗的條件與故障的發(fā)生不大可能完全吻合。

案例回顧

實際上，起火的事，都是交織在一起的，第一部分和第三部分往往結(jié)合很深。

2.1 漏液加短路

案例1： A車起火

現(xiàn)象1：電池箱內(nèi)電池單體出現(xiàn)兩包以上漏液

現(xiàn)象2：電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損

運行振動=》電池箱內(nèi)出現(xiàn)局部電池間歇性短路=》絕緣損毀點通過電池箱及支架的接地構(gòu)成強電壓的短路回路=》熱能釋放，電解液+電池本體的發(fā)熱=》引發(fā)

火勢擴大，點燃內(nèi)飾

案例2：B車起火

現(xiàn)象1：車輛發(fā)生猛烈碰撞后，電池結(jié)構(gòu)受損，冷卻管破裂引發(fā)冷卻液泄漏

現(xiàn)象2：冷卻液浸沒BMU電路后引發(fā)緩慢的化學(xué)作用(BMU：電池管理單元 )

采樣點浸沒后，板級沒有徹底防水設(shè)計導(dǎo)致緩慢加熱觸發(fā)冷卻液燃點=》停車場放置了幾周后起火

小結(jié)

1)起火是個很極端的事情，但是曝光度很高，大家第一反應(yīng)都是電池系統(tǒng)的事情，從各種分析來看，從電池系統(tǒng)著火起來的事，必定有故障發(fā)生，而且有熱量集聚引燃

2)如果把更多公開的信息匯總在一起，再拆解對比，完善系統(tǒng)分析過程還是可以達成一些共識避免很多未來的著火事故。

國外的事故參考(詳情戳這里)：

1. XXXX fire burns down a garage

2. A parked XXXX combusts

3. Another XXX erupts into flames

4. A XXXX driver recounts a near brush with death

5. A damaged battery pack ignites a Seattle-area fire

6. Short circuits in batteries, due to Hurricane Sandy’s storm surge, lead to a 16-car fire

7.XXX Charing fire garage