Conoscenza del sistema di batterie EV - Parte 1

Conoscenza del sistema di batterie EV - Parte 1

Negli ultimi anni, il livello di sviluppo economico nazionale è migliorato, la scienza e la tecnologia hanno raggiunto un rapido sviluppo e le nuove tecnologie energetiche sono state profondamente studiate e applicate. Ai fini di uno sviluppo verde e sostenibile, un numero sempre maggiore di industrie si sta gradualmente sviluppando nella direzione delle nuove energie Oggi i veicoli a nuova energia sono gradualmente diventati una direzione importante della produzione mobile Nel processo di produzione di questo tipo di automobili, la parte più importante è il sistema di batterie di alimentazione, che è la parte fondamentale del funzionamento sicuro e stabile dell'automobile.

La sicurezza energetica e le crisi ambientali stanno diventando sempre più gravi e i Paesi di tutto il mondo stanno adottando misure diversificate per ridurre le emissioni inquinanti nocive e il consumo di energia. Lo sviluppo attivo di veicoli a nuova energia, di cui i veicoli elettrici e ibridi sono i rappresentanti, è diventato un consenso internazionale e una delle strategie più importanti della Cina.

Gli ioni di litio sono ampiamente utilizzati nei settori dei veicoli a nuova energia e delle centrali di stoccaggio dell'energia, con i loro vantaggi che sono principalmente l'alta densità di energia, l'alta densità di potenza e la lunga durata. Con il rapido sviluppo dei veicoli a nuova energia, negli ultimi anni è aumentato il numero di incidenti con incendio segnalati, il che indica che la percentuale di incidenti di veicoli a nuova energia causati da problemi alle batterie di alimentazione è relativamente alta. Questo tipo di guasto della batteria si riferisce principalmente al sovraccarico, allo scarico e al surriscaldamento, che possono causare l'aumento della temperatura interna e dei valori di pressione del pacco batteria, causando la perdita di controllo del sistema della batteria.

Per evitare incidenti alla sicurezza dei veicoli a nuova energia, i ricercatori stanno attualmente implementando un lavoro completo di diagnosi dei guasti della batteria e di gestione della sicurezza sia dalla piattaforma di bordo che da quella cloud. In passato, il sistema di gestione della batteria di bordo valutava l'effettivo stato di carica e di salute del pacco batteria rilevando i parametri di tensione e corrente, al fine di garantire la sicurezza della batteria di alimentazione. Tuttavia, a causa dei limiti del BMS durante il processo, la strategia di avviso di sicurezza era relativamente semplice e non poteva controllare la sicurezza del sistema di batterie in tempo reale.

Per risolvere i problemi sopra descritti, è necessario attribuire importanza alla diagnosi dei guasti della piattaforma a distanza e alla tecnologia di allarme precoce. Con l'aiuto dei terminali di bordo, i dati del sistema della batteria di alimentazione possono essere trasmessi alla piattaforma cloud di big data dei veicoli a energia nuova e i metodi di diagnosi dei guasti della batteria di alimentazione possono essere analizzati in modo completo scoprendo dati massicci.

1 Sistema di gestione della batteria di alimentazione

Nel campo dei veicoli a nuova energia, il sistema di gestione della batteria di alimentazione ha due funzioni principali: una è quella di monitorare i parametri di prestazione della batteria in tempo reale. L'altra è quella di controllare efficacemente la temperatura della batteria in base all'ambiente di applicazione, per evitare che il valore della temperatura della batteria sia troppo alto o troppo basso, con conseguenti ripercussioni sulla durata e sulle prestazioni della batteria.

Durante il processo, si verifica un malfunzionamento nel sistema di gestione della batteria, che limita le funzioni di cui sopra e impedisce una previsione efficace dei problemi di conformità della batteria. Ciò può causare la perdita del controllo effettivo della batteria, il suo danneggiamento e, nei casi più gravi, l'avaria alla guida del veicolo, mettendo a rischio la vita delle persone e la sicurezza delle cose.

2 Analisi dei guasti interni

2.1 Problemi di sovraccarico

Le fonti di alimentazione dei veicoli soddisfano efficacemente i requisiti di tensione e capacità. Il sistema di batterie di alimentazione è composto da batterie singole collegate in serie o in parallelo. Tuttavia, a causa di difetti di fabbricazione e di condizioni di lavoro diverse, le singole batterie presentano spesso delle incongruenze.

Durante il processo di ricarica del veicolo, un guasto del caricabatterie o un rilevamento e una stima imprecisi dello stato della batteria da parte del sistema di gestione possono causare problemi di sovraccarico in alcune singole batterie.

Il valore di tensione totale del sistema di batterie supera di gran lunga il valore limite superiore e alcune singole batterie possono comunque subire un sovraccarico. Il sovraccarico delle batterie agli ioni di litio può causare reazioni elettrochimiche interne e perdita di sostanze attive, aumentare il valore della temperatura del pacco batterie, accumulare gas e causare l'esplosione della batteria.

2.2 Problemi di sovrascarica

In generale, l'impostazione della tensione di scarica viene utilizzata per evitare guasti da sovrascarica. Tuttavia, a causa dell'elevato impatto della corrente, della progettazione irragionevole del sistema di gestione della batteria di potenza e del tempo di stoccaggio della batteria relativamente lungo, questi fattori di guasto sono ancora problemi comuni nella fase di applicazione dei veicoli elettrici.

Durante il processo di sovrascarica, la capacità di estrazione degli ioni di litio nell'elettrodo negativo diminuisce, mentre la tensione di polarizzazione della batteria aumenta. Il collettore di rame dell'elettrodo negativo diventerà ioni di rame sotto ossidazione e si dissolverà gradualmente nell'elettrolita. Questo fenomeno aumenterà il valore del tasso di autoscarica della batteria. Questo comportamento di scarica eccessiva non causerà direttamente problemi di fuga termica, ma provocherà una perdita di capacità o cambiamenti nella stabilità termica, e l'impatto sulla tolleranza delle condizioni di abuso della batteria di alimentazione può causare incidenti pericolosi durante la ricarica o l'uso.

2.3 Problemi di surriscaldamento

Le batterie di potenza, sia cariche che scariche, sono soggette a un intenso movimento elettronico che può generare effetti termici. Nella maggior parte dei casi, si può verificare un riscaldamento anomalo della batteria, nonché reazioni collaterali, cortocircuiti esterni e interni durante la carica e la scarica eccessiva. In presenza di condizioni di temperatura elevata, le batterie agli ioni di litio subiscono un certo grado di espansione, crescita dell'impedenza e riduzione del tempo di ciclo.

Durante il ciclo di carica ad alta velocità, il calore continuerà ad accumularsi nella batteria, causando un graduale aumento del valore della temperatura e aumentando il rischio di fuga termica. Il surriscaldamento della batteria accorcerà il tempo di degradazione del materiale positivo e apparirà la maschera facciale dell'elettrolita solido negativo, con conseguente perdita di capacità molto evidente. Durante la decomposizione dei materiali interni della batteria agli ioni di litio compaiono alcuni gas. Quando il valore della pressione aumenta, la batteria si espande e rischia di esplodere.