电动汽车动力系统安全性设计与工程应用
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1.5.5 动力蓄电池系统的防火、防爆、防泄漏

续驶里程短、热安全性能不佳以及充电时间长等一直是电动汽车动力蓄电池的痛点,近年来快速充电(简称快充)技术成为各大电动汽车厂商争相发展的热点,而快充所伴随的大倍率充电给电池的安全防护设计提出了更高的要求。

针对动力蓄电池系统高化学能量、高电压的特点,安全防护设计主要考虑防火、防爆、防泄漏。在非正常状态或者典型的失效模式下,电池所存储的化学能通过本身不可控的方式释放,导致电池系统发生热扩散,引起火灾或爆炸。从物理层面,可以在动力蓄电池系统内部设计相关结构(如隔热胶、隔热棉、隔热陶瓷片等)防止热失控,也可通过关键部件的阻燃设计,来确保动力蓄电池系统的热安全。动力蓄电池在失效情况下除了会释放热量外,还会产生大量气体,当内部气体积攒到一定程度没有得到释放便会引起爆炸,所以动力蓄电池系统应具备有效的泄压装置,用于平衡内外部气压,防止因内部气压过高造成壳体变形,从而引起防护等级降低或失效。泄压装置安装的位置和方向应避免对乘员舱或车辆周边人员造成人身伤害,泄压位置需要根据电池包内部结构和整车布置设计。

另外,动力蓄电池含有电解液,液冷或直冷系统也存在易导电的冷却介质,若电池系统内部发生电解液或冷却介质泄漏,容易造成绝缘防护失效或者外部短路,从而导致整个电池系统发生热失控和热扩散,引起起火或者爆炸等安全风险。因此,动力蓄电池系统结构设计中应该考虑到提高热管理系统结构强度,同时可使用绝缘材料涂覆电池系统箱体,提升绝缘防护性能。