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特斯拉又自燃了?是时候跟你聊聊电动汽车的电池安全性了

导读: 6月15日,曾在著名美国政治剧《白宫风云》中扮演国家安全顾问的好莱坞女星Mary McCormack发布推特称,其丈夫的特斯拉Model S停放在洛杉矶街头时发生自燃,所幸没有发生人员伤亡,据悉,美国国家运输安全委员会(NTSB)已经介入调查。

频频占据汽车头条的特斯拉最近又摊上事了,6月15日,曾在著名美国政治剧《白宫风云》中扮演国家安全顾问的好莱坞女星Mary McCormack发布推特称,其丈夫的特斯拉Model S停放在洛杉矶街头时发生自燃,所幸没有发生人员伤亡,据悉,美国国家运输安全委员会(NTSB)已经介入调查。

从现场图片来看,这辆特斯拉Model S起火比较严重的部位是底部,也就是电池组的位置,此事一出再次将电动汽车电池安全问题推到风口浪尖,那么,电动汽车的电池在什么情况下会发生自燃呢?

散热不足 保护失效

如今三元锂电池已凭借高能量密度的特性成为电动汽车的首选,在说明电池自燃原因之前,《电动大咖》先给大家简单解释下三元锂电池的工作原理,三元锂电池在工作中是利用锂离子得失电子和迁移聚集来实现电能的储存和释放。

三元锂电池在放电的同时还会产生一定的热量,偏偏它又非常“娇贵”,工作温度需要在-20~60℃之间,如果产生的热量无法及时扩散并不断积聚,导致电池组内部过热,就会产生自燃的隐患。

如果你还没有忘记高中所学的化学知识,应该对元素周期表最左侧一列那几个极为活泼的金属还有一定印象,而锂金属就是其中之一。电池内反应产生的锂金属如果暴露在空气中,会与氧气产生激烈的氧化反应,从而发生燃烧。

 为了防止空气进入电池内部,汽车厂家通常会在电池组里里外外设计多层外壳或塑膜等封闭保护措施,防止锂金属不会与氧气接触而发生燃烧。如果防护措施老化失效或受撞击遭到破坏导致防护失效,金属锂与空气接触后就容易失控起火。

电池热管理系统是如何工作的?

既然三元锂电池对工作环境要求如此苛刻,电动汽车厂家自然会想方设法给它一个理想的工作环境,动力电池热管理系统(BTMS,Battery Thermal Management System)应运而生。


动力电池热管理系统按照冷却源的不同分为被动式冷却和主动式冷却,只利用周围环境冷却的方式为被动式冷却,组装在系统内部的,主动元件包括蒸发器、冷却液水道等的方式为主动式冷却。

 空气冷却成本低

在被动式冷却中空气冷却(风冷)应用最为广泛,所谓空气冷却,顾名思义就是将空气作为传热介质,直接让空气穿过电池模块以达到冷却的目的。此外,空气自然冷却效率较低,因此电动汽车大多使用强制空气冷却,电池的热量经过排风风扇强制带走。

风冷方式的主要优点有:结构简单、成本低、散热模组重量相对较小,缺点在于其与电池壁面之间换热系数低、冷却速度慢。

液体冷却效率更高

在一般工况下,采用空气介质冷却即可满足要求,但在高温天气或高负荷工况下,液体冷却等主动式冷却方式才能够达到电池组的散热要求。要知道,在相同的流速下,空气的传热速率远低于直接接触式流体。 

液体冷却就是采用液体与空气进行热交换把电池组产生的热量送出,主要方式有在电池模块间布置管线或围绕模块布置夹套,或者把模块沉浸在电介质液体。若液体与模块间采用传热管、夹套等方式,传热介质可以采用水、油甚至制冷剂等。若电池模块沉浸在电介质传热液体中,必须采用绝缘措施防止短路。

液冷方式的主要优点有:与电池壁面之间换热系数高,冷却速度快、体积较小等。缺点也显而易见——存在漏液可能、重量相对较大、结构相对复杂、维修保养不便等。

此外三元锂电池在低温条件下放电效率会有所下降,导致续航里程降低,因此电动汽车热管理系统通常还会支持电池加热功能,通过空调、加热片或液体加热保证电池在低温天气下也能够在正常温度范围内工作。

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