純電動(dòng)汽車安全技術(shù)分析范文-文庫吧
2025-07-19 06:29 本頁面
【正文】 壓的大小取決于人體允許通過的電流和人體的電阻。人體電阻主要是由體內(nèi)電阻、體表電阻、體表電容組成。人體電阻隨著條件的不同在很大范圍內(nèi)變化，但是人體電阻一般不低于 1 kΩ。我國安全電壓多采用 36 V，大體相當(dāng)于人體允許電流 30 mA、人體電阻 1 200 Ω 的情況，這就要求人體可接觸的電動(dòng)汽車任意兩個(gè)帶電部位的電壓要小于 36 V。根據(jù)國際電工標(biāo)準(zhǔn) [2]的要求，人體沒有任何感覺的閾值是 2 mA。這就要 求如果人或其他物體構(gòu)成動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)（或“高電壓” 電路）與地之間的外部電路，最壞的情況下泄漏電流不能 超過 2 mA，即人直接接觸電氣系統(tǒng)任一點(diǎn)的時(shí)候，流過 人體的電流應(yīng)當(dāng)小于 2 mA 才認(rèn)為車輛絕緣合格。 因此，在電動(dòng)汽車的開發(fā)中，要注意高壓電氣系統(tǒng)的絕緣設(shè) 計(jì)，嚴(yán)格控制絕緣電阻值，使泄漏電流在安全的范圍內(nèi)。 動(dòng)力電池安全對(duì)純電動(dòng)汽車的重要性 電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部分是動(dòng)力電池，對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全性的研究是分析電動(dòng)汽車安全性的前提。近年來，鋰離子電池在純電動(dòng)車上得到了廣泛的應(yīng)用。所以從鋰離子電池來分析動(dòng)力電池組的安全性。鋰離子電 池在正常使用過程中不會(huì)出現(xiàn)安全問題，但電池的濫用 會(huì)導(dǎo)致電池的熱效應(yīng)加劇，這是鋰離子電池出現(xiàn)安全問 題的導(dǎo)火索，最終表現(xiàn)為電池的“熱失控”，從而引起安全事故。導(dǎo)致熱失控有以下幾種情況 1) 過充放電。在電池充電末期，電池內(nèi)部離子的濃度增加，擴(kuò)散性能下降，濃差極化增加，電池接受能力下降，電池再充電就會(huì)出現(xiàn)過充電。過充時(shí)如果電池的散熱較好，或者過充電流很小，此時(shí)電池的溫度較低，過充后只發(fā)生電解液的分解，電池仍然安全；如果此時(shí)電池的散熱較差，或者由于高倍率充電導(dǎo)致電池溫度很高而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，往往導(dǎo)致安全問題[3]。同樣，在電池放電末期提供大電流的能力下降，當(dāng)電池剩余電量不足而又需要大電流放電時(shí)，就會(huì)使電池過放電。過放電過程如下：當(dāng)電池負(fù)極的鋰離子完全脫出以后，為了維持電流，電池負(fù)極表面電極電位低的物質(zhì)繼續(xù)被氧化，同時(shí)正極材料 LiPF6 中的鋰離子有可能發(fā)生還原反應(yīng)[4]。在發(fā)生 過放電時(shí)，由于電池負(fù)極的鋰離子減少，脫出能力下降， 極化電壓增加，當(dāng)電池的放電電壓達(dá)到集流體（銅）的溶 解電壓的時(shí)候，集流體會(huì)發(fā)生氧化和溶解，使得電池負(fù) 極的活性物質(zhì)脫落，容易造成電池內(nèi)部短路。 2）過電流。電池過電流主要有以下幾種情況： ① 低溫環(huán)境下充放電。在低溫環(huán)境下，由于電池的 導(dǎo)電性和擴(kuò)散性下降，特別是電池負(fù)極的鋰離子嵌入和 脫出能力下降，電池可接受電流的能力下降，容易導(dǎo)致 電池出現(xiàn)過電流。 ② 電池老化、電池的性能下降（包括容量降低、內(nèi)阻增加、倍率特性下降等）后，仍按照原來電流充電。 ③ 電池并聯(lián)成組。在充電過程中，由于電池一致性 的差異，單體電池的內(nèi)阻各不相同，分配到各單體電池 的充電電流不同，可能會(huì)導(dǎo)致分配到某些單體電池電流 遠(yuǎn)大于充電電流。 ④ 電池的內(nèi)外部短路。電池短路會(huì)在瞬間產(chǎn)生很 大電流，電池內(nèi)部溫度急劇升高，而使電池發(fā)生泄漏、起火等安全事故。 3）電池過溫。上述提到的過充、過放、過電流會(huì)導(dǎo)致電池過溫，以下幾種情況也會(huì)引起電池過溫： ① 電池的熱管理系統(tǒng)失效。表現(xiàn)為電池箱內(nèi)電池溫度傳感器損壞、檢測(cè)控制電路失效或散熱風(fēng)扇損壞。 ② 電池溫度采樣點(diǎn)有限。電動(dòng)汽車上電池?cái)?shù)量眾多，很難對(duì)每個(gè)單體電池都實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)。 ③ 溫度采樣點(diǎn)受限制。由于電池本身結(jié)構(gòu)的原因，BMS 對(duì)電池的溫度采樣點(diǎn)一般都在電池正負(fù)極接線柱上，或者通過貼片采集電池外殼的溫度，不能反映實(shí)際的電池內(nèi)部溫度。 ④ 工作環(huán)境溫度高。如果電池靠近驅(qū)動(dòng)電機(jī)或空氣壓縮機(jī)等發(fā)熱部件，會(huì)導(dǎo)致電池過溫。 純電動(dòng)汽車會(huì)出現(xiàn)哪些意外事故 電動(dòng)汽車在充電及運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)意外事故，造成動(dòng)力系統(tǒng)的竄動(dòng)、擠壓、短路、開裂、漏電、熱沖擊、爆炸、燃燒等，由此對(duì)乘員產(chǎn)生機(jī)械傷害、電傷害、化學(xué)傷害、電池爆炸傷害以及燃燒傷害等，并可能引發(fā)更大的連發(fā)性事故以及二次傷害。國內(nèi)幾家主要的電動(dòng)汽車研究院所曾先后出現(xiàn)過整車乃至整個(gè)實(shí)驗(yàn)室瞬間燒為灰燼的事故。因此，電動(dòng)汽車的安全性研究及其防范技術(shù)正在引起世界各國相關(guān)專家的高度重視，并投入了大量的人力物力進(jìn)行研究。本文重點(diǎn)分析了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)可能對(duì)乘員產(chǎn)生的各種傷害，包括電動(dòng)汽車的電傷害、電動(dòng)汽車電池的燃燒爆炸傷害、電池電解液的泄漏和電池有害氣體釋放引發(fā)的傷害等方面，具體分析了它們產(chǎn)生的原因和可能引起的后果；研究了電動(dòng)汽車幾種常用動(dòng)力電池的安全特性，包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池，以及它們各自可能存在的安全隱患和產(chǎn)生安全問題的機(jī)理。文章以湖南大學(xué)汽車碰撞實(shí)驗(yàn)室相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備為試驗(yàn)研究平臺(tái)，模擬實(shí)車運(yùn)行工況，進(jìn)行了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全性試驗(yàn)研究，分析研究了動(dòng)力電池在危險(xiǎn)工況下的性能變化及其對(duì)電動(dòng)汽車安全性的影響；通過分析研究動(dòng)力電池放電時(shí)的放電特性，探討以非恒流放電方式替代目前采用的恒流放電方式的有效方法對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的實(shí)際使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并初步建立起相應(yīng)的符合實(shí)際使用工況的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池放電性能評(píng)價(jià)方法體系。在總結(jié)上述分析研究成果的基礎(chǔ)上，參考現(xiàn)有的國內(nèi)外電動(dòng)汽車安全理論、相關(guān)安全研究成果和安全標(biāo)準(zhǔn)，本文建立了電動(dòng)汽車可能存在的安全事故模式、檢測(cè)方法和防護(hù)體系，開發(fā)完成了電動(dòng)汽車氫氣濃度測(cè)控系統(tǒng)。2 純電動(dòng)汽車安全事故 4月26日下午6時(shí)許，深圳一輛五洲龍電動(dòng)大巴在充電時(shí)發(fā)生燃燒，據(jù)交警初步調(diào)查，判斷是動(dòng)力電池發(fā)生爆炸，最終這輛大巴被燒成骨架。目前事故已經(jīng)處理完畢，雖然沒有人員傷亡，但這一事故仍舊引發(fā)了公眾對(duì)純電動(dòng)車安全性的質(zhì)疑。自電動(dòng)汽車四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，純電動(dòng)車起火的事故頻頻見諸報(bào)端。2011年4月11日，浙江杭州一輛眾泰純電動(dòng)出租車自燃，事后眾泰首批純電出租車全部停運(yùn)。同年7月18日，上海一輛電池+電容雙電純電動(dòng)
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