Hvernig er rafhlaðan sem kveikir ekki sjálf?
Fyrir nokkrum dögum var yfirlýsing CCTV's"Today's" dálkurinn greindi frá sjálfsbrunaslysi á Samsung Note 4 árið 2017, sem olli því að 4 ára stúlka brenndi andlit sitt. Farsímum Samsung' var meira að segja bannað að vera með í flugvélum vegna vandamála við sjálfsprottinn bruna.
Ef sjálfkveiki á 3.500 mAh farsímarafhlöðu getur valdið meiðslum, frá 16kWst, verða afleiðingar sjálfsbrennslu á hreinum rafknúnum ökutækjum að hámarki yfir 80kWst enn hræðilegri.
Hins vegar virðist rafhlöðuslys Tesla ekki hafa verið truflað. Grunur um brunaslys Tesla Model S rafhlöðunnar fannst einnig í Hong Kong áðan. Bíllinn lenti í september 2015.
Þegar litið er til baka á nýleg slys, þá voru módelin í grundvallaratriðum fyrsta kynslóð Model S sem kom á markað 2013-2015 og endingartími rafhlöðunnar var meira en 4-6 ár.
The"fyrsta brenna" af Model S kom fram í október 2013 - þegar Model S ók rakst undirvagninn á beittan hlut. Þá gaf bíllinn út viðvörun og eigandinn yfirgaf bílinn og lagði á flótta. Eftir 20 mínútur byrjaði ökutækið að brenna, Model S Ramminn var brenndur.
Reyndar,"First Burn" leiddi óljóst í ljós hræðilegar afleiðingar sjálfsbrennslu á svo stórum litíum rafhlöðum, og undirliggjandi ástæðan liggur í hraðhleðslu og fljótlegri losun litíum rafhlöðu, sem veldur ekki aðeins miklum skemmdum á rafhlöðunni, heldur hefur einnig áhrif á hitauppstreymi rafhlöðunnar. rafhlaða. Kröfurnar eru mjög miklar og Model S samsvarar fullkomlega ofangreindum tveimur atriðum.
Rafhlöðuöryggi er meginforsenda þess að við njótum þess þægilega lífs sem rafvæðingin hefur í för með sér. Til að tryggja öryggi rafgeyma í rafbílum, sama í hvaða landi sem er, hafa rafhlöðuframleiðendur eða bílaframleiðendur lagt mikið upp úr þessu.
Hvers konar rafhlöður eru í notkun í dag og hvernig landið, OEM og framleiðendur rafhlöðu tryggja rafhlöðuöryggi rafbíla? þessu lífi.
Rafhlaða í dag
Eftir margra ára þróun hófu hrein rafknúin farartæki og tvinnbílar fulla sprengingu árið 2018. Viðbrögðin á rafhlöðumarkaðnum eru stöðug aukning á rafhlöðuflutningum.
Hvernig er rafhlaðan sem kveikir ekki sjálf?
Sendingar rafhlöðu á fyrstu 10 mánuðum ársins 2018 hafa farið fram úr 2017, með meira en 84% vöxt á milli ára, og heildaruppsett afl náði 56,89GWh.
Með stöðugri kynningu á nýjum orkumódelum frá gömlum OEM fyrirtækjum árið 2019 og afhendingu nýrra rafbílafyrirtækja er búist við að þessi fjöldi haldi áfram að vaxa árið 2019.
Sem stendur eru aðalrafhlöðurnar sem notaðar eru í nýjum orkutækjum á markaðnum þær þrír litíum rafhlöður sem eru mest notaðar, öruggar og stöðugar litíum járn fosfat rafhlöður og einkaréttar nikkel-málm hýdríð rafhlöður Toyota'.
Samanburður á rafknúnum ökutækjum fyrir 2017 kemur í ljós að orkuþéttleiki rafgeyma hefur hækkað úr 103,3Wh/kg í 142,4Wh/kg og landið hefur sett sér markmið um 300kWh/kg fyrir árið 2020. Grundvallarástæðan fyrir slíku gríðarleg aukning á orkuþéttleika rafhlöðu er fólgin í víðtækri notkun þríliða litíumrafhlöðu.
Ökutæki sem nota þrískipt litíum rafhlöður eru meðal annars gerð 3, Corolla e+, BYD Yuan EV og margar aðrar almennar nýjar orkugerðir.
Hvernig er rafhlaðan sem kveikir ekki sjálf?
Kosturinn við þrískipt litíum liggur í mikilli orkuþéttleika þess. Sem stendur geta fullkomnustu Tesla og Panasonic rafhlöðurnar náð nálægt 300kWh/kg, en CATL og BYD geta nú náð 200kWh/kg. Sem stendur er enn mikið svigrúm til úrbóta í þrískipt litíum rafhlöðuefni. . Hins vegar eru öryggisafköst og rafhlöðuhringrásin ekki eins góð og litíum járnfosfat rafhlöður, og ríkið bannar þær að nota á farþegabifreiðar.
Markaðshlutdeildin næst á eftir þrískiptu litíum er litíum járnfosfat rafhlöður. Vegna framúrskarandi öryggisframmistöðu eru þau aðallega notuð í atvinnubíla. Sem stendur nota rafrúturnar sem keyra á götunum aðallega litíum járnfosfat rafhlöður.
Í samanburði við litíumrafhlöður í þrígang, verður raflausn raflausnar við 200 gráður á Celsíus, sem er viðkvæmt fyrir sjálfsbrennslu. Litíum járnfosfat rafhlöður munu aðeins hafa þetta vandamál við 800 gráður á Celsíus. Hins vegar getur BYD, sem hefur mesta rafhlöðuþéttleikann um þessar mundir, aðeins náð 150kWh/klst. BYD Dynasty röðin, sem notaði litíum járnfosfat rafhlöður, hefur einnig skipt yfir í þrískipta litíum rafhlöður.
Nú þegar orkuþéttleiki litíum járnfosfat rafhlöður er nálægt fræðilegum mörkum er ekki mikið pláss til að bæta. Þar að auki mun afkastagetan minnka um minna en 20% eftir hleðslu 100 sinnum undir -10 gráðum og það er í grundvallaratriðum erfitt að nota í köldu umhverfi.
Hvað varðar einkarétta nikkel-málmhýdríð rafhlöður Toyota', þó að öryggi og áreiðanleiki hafi verið prófað í mörg ár, hafa engin öryggisslys átt sér stað eftir svo margra ára notkun. Hins vegar hefur Toyota sett upp of margar einkaleyfishindranir í þessum efnum, sem gerir það erfitt fyrir aðra framleiðendur að nota.
Hringrásartími Ni-MH rafhlaðna er mjög lítill og aðeins lághleðsla og lítil afhleðsla eru möguleg. Toyota Prius heldur rafhlöðunni í 40% til 60% afkastagetu. Að auki er orkuþéttleiki jafnvel lægri en litíum járnfosfat rafhlöður, svo það er ekki hægt að nota það í tvinngerðum og hreinum rafmagnsgerðum. Tvinnbílagerðir Toyota's og hreinar rafmagnsgerðir nota einnig þrískipt litíum rafhlöður.
Með því að treysta á umfangsmikla markaðshlutdeild þrírra litíum rafhlöður og litíum járnfosfat rafhlöður, fór CATL 2018 sendingum fram úr sendingum Panasonic, sem treysti á Tesla og Toyota og aðrar hreinar rafmagns blendingagerðir, og BYD, sem aðallega útvegar sínar eigin gerðir. Stefnir á að verða meistari í sendingum, með 41,3% markaðshlutdeild á innanlandsmarkaði.
Hins vegar, hvað varðar orkuþéttleika og kostnað, eru þeir enn í óhag miðað við Panasonic, LG og aðrar japanskar og kóreskar rafhlöður. Hvort hægt sé að viðhalda núverandi markaði eftir að niðurgreiðslur hafa verið lækkaðar er enn spurningarmerki. Auðvitað, sem samstarfsaðili BMW í rafhlöðum, tel ég að CATL hafi nægan styrk til að þróa vörur með lægra verði og betri vörur.
Hvernig brenna litíumjónarafhlöður
Jæja, eftir að hafa talað um flokkun rafgeyma og fortíð og nútíð, skulum við' tala um litíum rafhlöðuna með stærstu markaðshlutdeildina, hvers vegna það er svo auðvelt að kvikna í henni.
Uppspretta elds í litíum rafhlöðum er hitauppstreymi.
Helstu ástæður ofhitnunar og sjálfsbruna litíum rafhlöður eru innri og ytri. Innri orsökin er aðallega öldrun rafhlöðunnar og ytri orsakir eru aðallega: gata, árekstur, skammhlaup, ytri ofhitnun og afhleðsla og ofhleðsla.
Lithium rafhlöður samanstanda af jákvæðu rafskauti, neikvæðu rafskauti og skilju sem leyfir aðeins litíumjónum að fara í gegnum. Rafhlaðan gefur frá sér hita við notkun. Þegar hitastigið er aukið í ákveðið hitastig mun þindið lokast með hita, koma í veg fyrir að litíumjónir fari í gegnum, einangra jákvæða og neikvæða rafskaut rafhlöðunnar, stöðva viðbrögðin og koma í veg fyrir að rafhlaðan ofhitni.
Hins vegar mun þindið rifna eftir ákveðið hitastig og missa verndandi áhrif. Þegar ytri hiti veldur því að þindið rifnar, eða líkamlegar skemmdir eins og gata eða árekstur, eða jafnvel litíumjónakristallinn sem myndast við öldrun neikvæða rafskautið stingur þindið, mun þindið ekki geta einangrað jákvæðu og neikvæðu rafskautin, og innri skammhlaup verður í rafhlöðunni.
Vegna innri skammhlaupsins hefur rafhlaðan snertingu á stóru svæði milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna og bregst kröftuglega við, losar mikinn hita og þetta ferli heldur áfram að magnast og hitastigið heldur áfram að hækka.
Raflausnin sem notuð er í litíum rafhlöður er ekki stöðug við háan hita. Auk þess að rokka við háan hita mun gasmyndun valda því að rafhlaðan stækkar og springur, sem eykur innri skammhlaupið. Eftir að hafa náð ákveðnu hitastigi mun röð niðurbrotsviðbragða eiga sér stað og mikið magn af hita, þessi hiti mun valda því að viðbrögðin aukast enn frekar og að lokum framleiða sjálfhitunaráhrifin.
Þegar litíum rafhlaða er með innri skammhlaup af ýmsum ástæðum getur hitinn sem losnar valdið keðjuverkun rafhlöðunnar sem eftir er, sem mun að lokum leiða til stórs hitauppstreymissvæðis.
Raflausnin sem notuð er í litíum rafhlöður er rokgjarn og eldfimur lífrænn leysir, sem hægt er að kveikja í við hitauppstreymi. Það sem loksins birtist var alveg eins og í nokkrum Model S sjálfsbrunaslysum. Skyndilega lagði upp mikinn reyk og kviknaði eldurinn á skömmum tíma og gekk illa að slökkva eldinn.
Landsbundnir lögboðnir staðlar tryggja öryggi
Þar sem vandamál eru með litíum rafhlöður, til að tryggja örugga notkun litíum rafhlöður í farþegabifreiðum, hefur ríkið komið á tveimur settum af ströngum lögboðnum stöðlum fyrir fólksbíla rafhlöður og geymslurafhlöður, þar á meðal kerfislönd, með 16 og 10 öryggisprófum atriði í sömu röð. Öll próf verða að standast á sama tíma og rafknúin ökutæki sem uppfylla innlenda staðla geta verið markaðssett til að mæta neytendum.
Allar prófanir eru gerðar með því skilyrði að rafhlaðan sé fullhlaðin. Nokkur prófanna eru ofbeldisfyllri. Leikstjórinn mun tala um það ítarlega og láta alla finna fyrir því hversu ströng þessi staðall er.
Nálastunguprófið er að nota stálnál með 6-8 mm þvermál til að stinga lóðrétt á 25 mm/s hraða og komast í gegnum að minnsta kosti þrjár rafhlöður og stálnálin helst í rafhlöðunni. Fylgstu með í eina klukkustund án sprengingar, bruna eða elds.
Hitunarprófið á að hækka í 130 gráður með 5 gráðum á mínútu og halda því í 30 mínútur. Eftir að upphitun hefur verið hætt skaltu athuga í eina klukkustund að engin sprenging, bruni eða eldur geti átt sér stað.
Hitastigsprófið er að stilla hitastigið í samræmi við hitastig og lengd ofangreindrar töflu, hringja 5 sinnum og fylgjast með í eina klukkustund eftir það, en það er enn engin sprenging, bruni eða eldur.
Það er einnig utanaðkomandi brunapróf. Notað er eldsneytisolíuskál sem er stærra en rafgeymakerfið. Rafhlaðan er beint fyrir 50 cm fyrir ofan brennsluna. Loginn brennir rafhlöðunni beint í 70 sekúndur og síðan er hlífðarplötunni bætt við í 60 sekúndur eða beint. Haltu áfram að brenna í 60 sekúndur. Ef loga logar í rafhlöðunni eftir að hún hefur farið úr eldsupptökum mun það taka minna en 2 mínútur að slökkva hana. Fylgstu með í 2 klukkustundir, það ætti ekki að vera sprenging, bruni eða eldur.
Reyndar, eftir þessar ströngu staðlaðar prófanir, eru líkurnar á sjálfkveikju rafgeyma rafgeyma ekki meiri en eldsneytisbíla. Fyrir hrein rafknúin farartæki eða tvinnbíla framleidd og seld af öflugum OEM-framleiðendum geta allir verið vissir hvað varðar öryggi. .
Stöðugt að bæta öryggisafköst
Til viðbótar við öryggisafköst sem kveðið er á um í innlendum lögboðnum stöðlum rafgeymisins sjálfs, til að tryggja öryggi rafhlöðu ökutækisins, eru margir aðrir búnaður til að tryggja öryggi þess.
Til dæmis, eftir að Tesla var brennd af gataðri rafhlöðu árið 2013, endurhannaði Tesla ytri verndarbúnað rafhlöðunnar.
Notkun ál- og títanefna til að búa til sveigju"skjöld" getur ekki aðeins verndað gegn höggum að framan, heldur einnig beygt suma hluti sem skvetta eða stungna, sem dregur verulega úr líkum á því að rafhlaðan stungist og höggist utan frá.
Annað mikilvægt tæki til að koma í veg fyrir ofhitnun rafhlöðunnar er raforkustjórnunar BMS reiknirit rafkerfisins. Árangursríkt orkustjórnunaralgrím getur í raun komið í veg fyrir ofhleðslu. Vegna þess að ekki er hægt að greina rafhlöðuna beint er aðeins hægt að áætla það með straumi og spennu. Þegar orkustjórnunarstefnan er röng vegna veðurs og annarra ástæðna er auðvelt að valda ofhleðslu.
Ofhleðsla veldur því að jákvæð rafskaut rafhlöðunnar leysist upp, raflausnin oxast og brotnar niður, rafhlaðan hitnar og bólgnar og springur og kviknar að lokum.
Nú eru mismunandi teymi um allan heim að rannsaka fullkomnari og skilvirkari orkustjórnunaralgrím. Framúrskarandi orkustjórnunaralgrím getur ekki aðeins greint ofhleðslu rafhlöðunnar í tíma til að forðast ofhitnun, heldur einnig viðurkennt hvort innri skammhlaup eigi sér stað, gefið út viðvaranir til starfsfólks ökutækja og leiðbeint starfsfólki til að flýja fljótt.
Það getur jafnvel dregið úr hitastigi innri skammhlaupshlutans í gegnum virka hitaleiðnikerfið og loksins áttað sig á hitastýringunni fyrir hitauppstreymi.
Auðvitað er önnur leið að nota virka hitastýringarstefnu, með því að nota vökvakælt hringrásarkerfi til að vefja rafhlöðupakkann. Það getur ekki aðeins komið í veg fyrir ofhleðslu og ofhleðslu af völdum hitastigs rafhlöðunnar sem er of hátt eða of lágt, heldur einnig að halda rafhlöðunni á viðeigandi hitastigi, halda rafhlöðunni við besta hitastigið og ná bestu hraðhleðsluáhrifum.
Hin hefðbundna litíum rafhlaða þind notar eitt pólýetýlen eða pólýprópýlen og þindið skemmist þegar hitastigið fer yfir 135 gráður og hætta er á sjálfsbruna. Nýja rafhlaðan notar pólýprópýlen-pólýetýlen-pólýprópýlen samsett þind, sem getur samt viðhaldið lokunarvirkni þindarinnar við hærra hitastig.
Að auki brotnar raflausnin í hefðbundnum rafhlöðum niður við háan hita, myndar mikið magn af gasi og hita og hitauppstreymi á sér stað. Með því að bæta fosfatester logavarnarefni við raflausnina er hægt að rjúfa hvarfið á áhrifaríkan hátt og hægt er að skipuleggja brunahvarfið.
Það eru til miklu fleiri af þessum mismunandi ráðstöfunum og þær eru stöðugt að bæta sig miðað við endurgjöf notenda og niðurstöður úr prófunum. Öryggi rafknúinna ökutækja verður ekki eftirbátur eldsneytisbifreiða vegna breytinga á raforkukerfinu.
Sem framtíðarþróunarstefna eru mörg mismunandi fyrirtæki og mismunandi tækniteymi sem stöðugt leggja sitt af mörkum til öryggisframmistöðu rafknúinna ökutækja. Núverandi öryggi eldsneytisbifreiða hefur einnig verið tekið saman og bætt í mismunandi slysum. Í framtíðinni, eftir því sem rafknúin farartæki birtast víðar í lífi okkar, mun öryggi rafknúinna farartækja vafalaust bæta enn frekar.
Leikstjórinn hefur eitthvað að segja
Öryggi litíum rafhlöður fyrir rafbíla er ekki lágt og það batnar skref fyrir skref.
Sem ný gerð farartækja hafa neytendur enga ástæðu til að biðja um hærri kröfur fyrir rafknúin farartæki en eldsneytisbíla. Jafnframt ættum við að skoða rafknúin farartæki í þróunarsjónarmiði í stað þess að gagnrýna þau í blindni með íhaldssamt sjónarhorni.
Sumir segja að versti bíll sem hann geti hugsað sér sé hreinn rafbíll innanlands. Það eina sem ég get sagt um þetta er að þegar bílaiðnaðurinn byrjaði var engin trú á því að bílar gætu komið í stað hestvagna.
Tesla hefur ekki staðið sig mjög vel hvað varðar öryggi af ástæðum eins og að vera of árásargjarn. Meira en 7000 18650 rafhlöður hlaðnar Model S eru einfaldlega martröð fyrir orkustjórnunarkerfið. En við getum'ekki neitað rafknúnum farartækjum vegna þessa. Frá núverandi markaði hefur öryggistækni rafgeyma rafgeyma farið langt fram úr þessum 18650 rafhlöðupökkum.
Lækkun nýrra orkustyrkja árið 2019 eru slæmar fréttir fyrir nýja orkubílaiðnaðinn, vegna þess að verðkostur eldsneytisbíla er ekki lengur augljós. En frá öðru sjónarhorni getur það einnig stuðlað að nýjum orkutækjum.
Áður fyrr var aðeins hægt að útrýma mörgum fyrirtækjum sem lifðu á styrkjum af markaðnum og restin voru fyrirtæki með nægilega R&D getu, framleiðslugetu og framleiðslugetu. Til öryggis rafknúinna ökutækja, að undanskildum þessum rafbílafyrirtækjum sem hafa umbreytt úr"Old Tou Le" getur í raun bætt meðalöryggisstig innlendra hreinna rafknúinna ökutækja.
