電動汽車電池進水了會怎么樣?

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昨天的關于電池包密封性的文章,在評論區引起討論,主要觀點包括:電機系統不是完全密封的、電動車在積水中行駛會短路、電池長時間泡水后會影響密封性等等。大家的觀點都沒有問題,也就是電動汽車泡水之后會出現的問題也非常多,電池包的密封性不是影響電動汽車的唯一因素。
昨天的材料主要討論的是電池包密封的普遍情況,今天補充一些材料和大家分享:如果電動汽車的電池進水了會怎么樣。這個方面的研究,主要是在EVS里面進行,材料來源一方面是中國的研究團隊和韓國的KATRI研究所的Bohyun Moon的實驗。

第一部分 中國的案例和實驗
我國曾經出現過的電池浸水案例,主要如下:
案例1:2016年南京大巴起火,電池系統當時按照IP54系列設計
電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖1
案例2:2018年廣州純電動汽車由于大雨下浸水而起火
電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖2
案例3:2019年杭州由于電池浸水而起火

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖3

在對電池進水影響的研究方面,清華大學的研究團隊曾發布論文《Preliminary Study on the Safety of a Lithium Ion Battery Pack Under Water Immersion》,同時,在EVS上展示過視頻,在這里引述如下。

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖4

論文中分析得到的原因是:電池系統在浸沒之后,由于電解水的反應會產氣,在高壓連接氣體的運動下產生通斷,使得連接的地方產生電弧。如果在全部浸入之后,電弧可能引起電池起火。最主要的是,當接觸器兩端正負極間距處于比較近的狀態,以及在集中式BMS采樣匯集處,這些部分在鹽水里面就能形成回路,比如:接觸器正負極之間、BMS的高壓采樣段正負極之間,和模組匯集電壓的CMU等幾個地方。如果是泡在洪水中,由于水中雜質較多,一旦電池進水,內部很容易燒蝕。

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖5


第二部分 韓國的測試案例


和中國一樣,韓國實驗室也做了一些實驗。首先一個就是把KONA EV的電池系統外殼拿掉,直接放在水里,效果是這樣的:

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖6

總體而言,一旦進水以后,在電池設計距離比較合適的時候,電芯的電量被慢慢放掉,不會引發起火。而引發起火的設計,都是不符合其端子的電氣間隙和爬電距離,參考 ISO 6469-1:2019電氣間隙和爬電距離。

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖7

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖8圖 韓國的幾個實驗


這組實驗,如下特別是高壓連接的間隙距離過近的情況,在800V的電壓下,產氣過程中的電弧會讓電池在水里產生特別危險的放電過程。

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖9

電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖10

對電池包設計改進方面,能做的主要是在模組層面把距離拉開。


電動汽車電池進水了會怎么樣?的圖11圖 韓國的設計改進方案


小結:在BDU中,如果高壓連接距離設計得過于接近,當出現輕微事故引發外殼破損又無法被及時檢測出來,一旦碰上水淹,整個電池就會在水里出現大量火花釋放,在浸水狀態下還能燒起來,這是我們最不愿意看到的場景。這也是對電池包要有防水等級要求的原因之一。


昨天的好消息是鄭州的暴雨暫歇,城中的積水正在退去。希望鄭州的朋友們注意安全,盡早恢復到正常的狀態中。被泡過的車也要及時送到廠家檢測確認,不要輕易使用,這是對用戶的安全負責。

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