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從Model S模組熱失控測(cè)試看如何應(yīng)對(duì)電芯自燃

2019-06-17 23:57:48·  來源：知化汽車  
　
這里主要是探討下冷卻系統(tǒng)對(duì)于熱失控防護(hù)的作用，該實(shí)驗(yàn)加拿大NRC機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，通過高功率加熱的方式來觸發(fā)熱失控，通常來說，熱失控觸發(fā)的方式還有穿刺，過充等
這里主要是探討下冷卻系統(tǒng)對(duì)于熱失控防護(hù)的作用，該實(shí)驗(yàn)加拿大NRC機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，通過高功率加熱的方式來觸發(fā)熱失控，通常來說，熱失控觸發(fā)的方式還有穿刺，過充等不同的方案。

實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備如下所示，兩組試驗(yàn)試驗(yàn)按相同的觸發(fā)機(jī)制和觸發(fā)位置進(jìn)行，同時(shí)監(jiān)測(cè)相同位置的溫度。試驗(yàn)?zāi)＝M是Model S 85kWh電版。


溫度傳感器所布置的大體位置如下圖所示。由于不知其試驗(yàn)具體監(jiān)測(cè)的哪幾個(gè)電芯，從下圖可以推測(cè)，電芯1，電芯3，電芯4和電芯6在蛇形管1段－2段之間，電芯2和電芯5在蛇形管2內(nèi)，電芯7在蛇形管1段內(nèi)。



推測(cè)其觸發(fā)電芯為電芯1，所監(jiān)測(cè)電芯的分布示意圖如下：


對(duì)于沒有啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)的模組，其測(cè)試結(jié)果如下：


上圖結(jié)果可知：包括被觸發(fā)電芯1在內(nèi)，共有5顆電芯先后發(fā)生了熱失控，只有電芯6和電芯7沒有發(fā)生熱失控。由于不知溫度傳感器具體布置的地方，所以對(duì)于各電芯的溫度的變化很難進(jìn)一步了解。單從圖示能夠看出，在90秒（1分鐘半）前，溫升變化的先后順序?yàn)殡娦?－電芯4－電芯2和3－電芯6－電芯5－電芯7。電芯1率先熱失控，電芯4隨后，電芯2－3－5在90秒時(shí)一同觸發(fā)熱失控。電芯1－2－3－5的熱失控節(jié)奏類似，在180秒時(shí)，有一個(gè)第二次噴發(fā)。電芯6溫升爬升很慢，基本沒有超過100攝氏度，沒有發(fā)生熱失控，電芯7幾乎沒受影響。


有兩個(gè)值得深究的問題：

為什么電芯4處的溫度與2和3有很明顯的差異？

電芯5距離1的距離和電芯6，7的距離相當(dāng)，為什么反而先熱失控（有可能是被電芯2熱失控引起的）？

對(duì)于啟動(dòng)了熱管理的模組，其測(cè)試結(jié)果如下：


圖示可以看出，電芯1外，其它被監(jiān)測(cè)電芯均沒有發(fā)生熱失控，且被監(jiān)測(cè)處溫度均沒有超過100攝氏度。電芯溫升的順序?yàn)殡娦?－電芯4－電芯3－電芯2－電芯6－電芯5和7。下圖可以看出，整個(gè)過程液冷管都沒有損壞，冷卻液的平均流速達(dá)到了每分鐘1.1升，比其正常工作下提高28%。冷卻液的溫度升高了約0.8攝氏度。單從這個(gè)案例看出，特斯拉的液冷系統(tǒng)應(yīng)對(duì)單個(gè)電芯的熱失控還是有一定的效果。


液冷系統(tǒng)如能及時(shí)的帶走熱失控電芯的溫度，將大大有助于阻斷熱失控的蔓延。無論車子處于何種場(chǎng)景和狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到熱失控發(fā)生時(shí)，能自動(dòng)啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，可能會(huì)是一個(gè)好的防護(hù)手段。這里面涉及到相對(duì)多的安全機(jī)制設(shè)計(jì)，比如車子停止時(shí)，車子是沒有進(jìn)行工作的，那么如何來監(jiān)測(cè)，如何來觸發(fā)，有點(diǎn)類似于特斯拉的“哨兵模式”，需要耗費(fèi)額外的電量。

由于這里是單獨(dú)把模組拿出來進(jìn)行的測(cè)試，熱失控是可以向一個(gè)相對(duì)開闊的空間直接噴發(fā)出去的，熱量會(huì)減少很多（到空氣中），無法評(píng)估到在整個(gè)PACK內(nèi)時(shí)，氣壓的驟變，熔融物噴發(fā)后對(duì)周邊的影響等。

但從試驗(yàn)結(jié)果來看，利用冷卻系統(tǒng)及時(shí)、自發(fā)地啟動(dòng)，或許是應(yīng)對(duì)非機(jī)械碰撞條件下，單個(gè)電芯發(fā)生自燃的有效方案。
 
 
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