本文翻譯自HANSER automotive

　　作者：Maurice Gonser

　　電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的熱失控（英文為Thermal Runaway，縮寫為TR）實(shí)際上是一種較大的電池事故。熱失控TR描述了汽車電池系統(tǒng)中溫度迅速上升至1300攝氏度時(shí)的一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。出現(xiàn)熱失控的原因可能是機(jī)械損壞、電池組內(nèi)部損壞或者過(guò)熱。

　　熱失控帶來(lái)的后果是非常嚴(yán)重的：電池組內(nèi)部會(huì)因熱失控而產(chǎn)生炙熱氣體和發(fā)熱顆粒，有時(shí)候產(chǎn)生熱量而發(fā)生火災(zāi)甚至殃及相鄰的電池組和汽車零部件。由熱失控TR而擴(kuò)散到相鄰零部件、電池組的情況稱之為熱傳導(dǎo)TP。為了降低這種不希望出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)有各種不同的技術(shù)措施，例如使用活性較低的化學(xué)元素（磷酸鐵鋰）或者使用像鋰鎳錳鈷氧化物（NMC811）那樣更加有效的化學(xué)物質(zhì)。

　　高能源密度-強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)

　　現(xiàn)在，F(xiàn)aras能源技術(shù)公司能夠按照工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)方式生產(chǎn)能量密度高達(dá)330Wh/kg的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電池了。圖2所示Faras公司研發(fā)生產(chǎn)的P73和P79電池已經(jīng)具有與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相抗衡的能力了。Batemo公司對(duì)這兩種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電池進(jìn)行了測(cè)試和車用模型的開發(fā)，并根據(jù)電池的能量密度-功率密度進(jìn)行了分類。與其他電動(dòng)汽車用電池相比較，F(xiàn)aras公司研發(fā)生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)電池有著非常高的單位重量和能量密度，明顯優(yōu)于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

　　然而，很高的能量密度也容易帶來(lái)更強(qiáng)的熱失控反應(yīng)，面對(duì)更大的熱傳導(dǎo)挑戰(zhàn)。Faras能源技術(shù)公司已經(jīng)成功地開發(fā)出了一種能夠在能量密度高達(dá)250Wh/kg的兩個(gè)電池組之后停止TP熱傳導(dǎo)的模塊。

　　這一技術(shù)是通過(guò)虛擬原型開發(fā)出來(lái)的，并通過(guò)測(cè)試來(lái)保證其性能的。測(cè)試時(shí)，特意用釘子破壞電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電池，并對(duì)釘子破壞后的電池充電使其過(guò)載或者在受控條件下加熱至TR熱失控溫度。這種測(cè)試確保了電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電池安全保護(hù)措施的有效性，例如圖1所示的各條脫氣通道。

　　現(xiàn)行法律法規(guī)規(guī)定了汽車出現(xiàn)意外時(shí)必須給車內(nèi)乘員5分鐘的安全預(yù)警時(shí)間（例如第三版電動(dòng)汽車特殊要求的統(tǒng)一規(guī)定ECE R 100中的規(guī)定）。在這五分鐘的時(shí)間里，汽車系統(tǒng)必須對(duì)車內(nèi)乘客發(fā)出受到危險(xiǎn)威脅的安全警告并確保車內(nèi)成員有時(shí)間安全離開車輛。除了采取物理措施抑制車載電池?zé)崾Э睾蜔醾鲗?dǎo)之外，汽車控制系統(tǒng)中的軟件也有很大的幫助作用。

　　Faras能源公司自己開發(fā)的算法語(yǔ)言可以確保汽車控制系統(tǒng)能夠早期檢測(cè)到此類可能性、避免類似事件的發(fā)生。

　　Crash & Co.：確保安全可靠性

　　另一個(gè)涉及到電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電池的安全問題是電池的工作窗口。電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控和調(diào)節(jié)不同溫度和充電狀態(tài)下的蓄電池輸出和輸入功率。這可以防止充電過(guò)程中的過(guò)熱或者過(guò)壓帶來(lái)的電池?fù)p傷，確保了車輛的安全行駛和車主對(duì)于使用壽命的要求。

　　電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的安全可靠性必須在汽車的整個(gè)使用壽命周期內(nèi)得到保證。因此Faras能源公司進(jìn)行了電動(dòng)汽車電池組的老化和性能測(cè)試并為其產(chǎn)品開發(fā)了預(yù)測(cè)老化的測(cè)試算法。這使電動(dòng)汽車的駕駛者能夠預(yù)測(cè)不同環(huán)境條件下電池組的實(shí)際情況，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)15年或者更長(zhǎng)時(shí)間的駕駛和充電。

　　電池組模擬測(cè)試的基礎(chǔ)還是全球范圍內(nèi)進(jìn)行的、大量采集的所有測(cè)試數(shù)據(jù)。除了熱傳導(dǎo)TP以及熱、電方面的作用之外，電池系統(tǒng)的機(jī)械完整性也是電池組安全的核心。電池組的安全性能是通過(guò)不斷模擬電動(dòng)汽車開發(fā)過(guò)程中的各種載荷情況（例如碰撞模擬）和嚴(yán)格的機(jī)械參數(shù)來(lái)確保的。這里的機(jī)械測(cè)試包括了壓碎、突然沖擊和震動(dòng)測(cè)試。

　　為了進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車的安全性，F(xiàn)aras能源公司開發(fā)了一種名為“Flipped Pack”的電池組設(shè)計(jì)方案。在這一設(shè)計(jì)方案中冷卻板位于電池組的上方，它可以更好地防止側(cè)面的沖擊，避免外部的影響。在出現(xiàn)TR熱失控時(shí)，電池組可以通過(guò)下方的通道排氣散熱，從而有效地保護(hù)車內(nèi)成員的安全。

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