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電動汽車電池進水了會怎么樣?

2021/07/24
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‍昨天的關(guān)于電池包密封性的文章,在評論區(qū)引起討論,主要觀點包括:電機系統(tǒng)不是完全密封的、電動車在積水中行駛會短路、電池長時間泡水后會影響密封性等等。大家的觀點都沒有問題,也就是電動汽車泡水之后會出現(xiàn)的問題也非常多,電池包的密封性不是影響電動汽車的唯一因素。

昨天的材料主要討論的是電池包密封的普遍情況,今天補充一些材料和大家分享:如果電動汽車的電池進水了會怎么樣。這個方面的研究,主要是在EVS里面進行,材料來源一方面是中國的研究團隊和韓國的KATRI研究所的Bohyun Moon的實驗。

第一部分 中國的案例和實驗

我國曾經(jīng)出現(xiàn)過的電池浸水案例,主要如下:案例1:2016年南京大巴起火,電池系統(tǒng)當(dāng)時按照IP54系列設(shè)計

案例2:2018年廣州純電動汽車由于大雨下浸水而起火

案例3:2019年杭州由于電池浸水而起火

在對電池進水影響的研究方面,清華大學(xué)的研究團隊曾發(fā)布論文《Preliminary Study on the Safety of a Lithium Ion Battery Pack Under Water Immersion》,同時,在EVS上展示過視頻,在這里引述如下。

論文中分析得到的原因是:電池系統(tǒng)在浸沒之后,由于電解水的反應(yīng)會產(chǎn)氣,在高壓連接氣體的運動下產(chǎn)生通斷,使得連接的地方產(chǎn)生電弧。如果在全部浸入之后,電弧可能引起電池起火。

最主要的是,當(dāng)接觸器兩端正負極間距處于比較近的狀態(tài),以及在集中式BMS采樣匯集處,這些部分在鹽水里面就能形成回路,比如:接觸器正負極之間、BMS的高壓采樣段正負極之間,和模組匯集電壓的CMU等幾個地方。如果是泡在洪水中,由于水中雜質(zhì)較多,一旦電池進水,內(nèi)部很容易燒蝕。

第二部分 韓國的測試案例

和中國一樣,韓國實驗室也做了一些實驗。首先一個就是把KONA EV的電池系統(tǒng)外殼拿掉,直接放在水里,效果是這樣的:

總體而言,一旦進水以后,在電池設(shè)計距離比較合適的時候,電芯的電量被慢慢放掉,不會引發(fā)起火。而引發(fā)起火的設(shè)計,都是不符合其端子電氣間隙爬電距離,參考 ISO 6469-1:2019電氣間隙和爬電距離。

圖 韓國的幾個實驗

這組實驗,如下特別是高壓連接的間隙距離過近的情況,在800V的電壓下,產(chǎn)氣過程中的電弧會讓電池在水里產(chǎn)生特別危險的放電過程。

 

對電池包設(shè)計改進方面,能做的主要是在模組層面把距離拉開。

圖 韓國的設(shè)計改進方案

小結(jié):在BDU中,如果高壓連接距離設(shè)計得過于接近,當(dāng)出現(xiàn)輕微事故引發(fā)外殼破損又無法被及時檢測出來,一旦碰上水淹,整個電池就會在水里出現(xiàn)大量火花釋放,在浸水狀態(tài)下還能燒起來,這是我們最不愿意看到的場景。這也是對電池包要有防水等級要求的原因之一。

昨天的好消息是鄭州的暴雨暫歇,城中的積水正在退去。希望鄭州的朋友們注意安全,盡早恢復(fù)到正常的狀態(tài)中。被泡過的車也要及時送到廠家檢測確認,不要輕易使用,這是對用戶的安全負責(zé)。

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筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實現(xiàn)個人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。