簡談鋰電池系統起火

我最近也在整理電池系統由內而外起火的原因分析，這裡主要是考慮一層層原因往前去推，然後考慮將以前和未來的事故都放進去進行匹配，再根據各個車型的實際設計推測未來出事故的PPM。 下文把所有廠家的名字都去掉了，探討這個話題並不針對任何企業，不做評判。

這是從假定單個出問題=》擴展到全局的實驗維度

我們說明下，因為整個分析，只是為了匹配電池系統著火這個極端事件產生的，我們就區隔出由機械濫用的內容，電池系統的設計基礎是著眼於放在一個車輛比較安全的位置，防止在車輛使用過程中出現問題，整個機械設計這塊固然是目前大量做針刺、擠壓等實驗安全性的內容，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，底盤碰撞後發生火災。

• T2：駕駛者在轉彎時撞上、並穿過了了一座水泥牆，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。車子失效後，他又聞到了燃燒的味道，車輛此時著火燃燒。

這種機械上的設計也顯得簡單，在結構外圍和底蓋考慮更多的防護，即可取得立竿見影的效果：the struck objects penetrated the aluminum pan at the forward area of the battery, damaging the lithium ion cells of the HVB

備註：我們把本年發生的事情，把廠家去掉，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

這裡我們可以分基本的三層，著火的本質原因

1）電池內的未按照設計意圖的熱能釋放+內外燃燒物

2）電池內的可燃氣體釋放+燃點

3）電池內的可燃液體釋放+燃點：此處主要包括電解液泄漏和冷卻液泄漏兩部分。

我們可以對電池系統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=》熱事件

• SOC計算錯誤引起的過充

• 高SOC狀態下，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 短路過流的人熱能釋放

電池包/ 高壓電路故障導致短路=》熱量

這裡主要是由電池包內部短路和外部短路，引起導體&連接器過熱、單體過熱引發隨後的熱事件。進一步細分也可以分解成模組的短路引發的部件過熱。

• 模組一級的短路

• 電池組內一級短路

• 外圍腐蝕性/導電液體進入引起的短路

1.3 高連接阻抗的發熱

電池包/ 高壓電路的故障，導致充放電迴路中出現高阻值的位置，電流在這一高阻點的溫度上升，可能導致了相鄰材料的著火和後續的熱量傳播

• 幹路連接點接觸不良、腐蝕引起發熱

• 電池的內阻提升和內部出現過熱

1.4 單體排氣產生可燃性氣體，隨後的熱源（電弧，單體熱失控）導致電池系統的多餘熱能

備註：在這個裡頭，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生不大可能完全吻合

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合很深：

2.1 漏液加短路

案例1： A車起火

• 現象1：電池箱內電池單體出現兩包以上漏液

• 現象2：電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損

• 運行振動=》電池箱內出現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成強電壓的短路迴路=》熱能釋放，電解液+電池本體的發熱=》引發

• 火勢擴大，點燃內飾

案例2：B車起火

• 現象1：車輛發生猛烈碰撞後，電池結構受損，冷卻管破裂引發冷卻液泄漏

• 現象2：冷卻液浸沒BMU電路後引發緩慢的化學作用

• 採樣點浸沒後，板級沒有徹底防水設計導致緩慢加熱觸發冷卻液燃點=》停車場放置了幾周後起火

小結：

1）起火是個很極端的事情，但是曝光度很高，大家第一反應都是電池系統的事情，從各種分析來看，從電池系統著火起來的事，必定有故障發生，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，完善系統分析過程還是可以達成一些共識避免很多未來的著火的事故

國外的事故參考：

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

http://7.XXX Charing fire garage

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