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i-MiEV整車火燒測試的一些探討

2019-06-06 00:19:41·  來源：知化汽車  
　
挪威曾對i-MiEV進(jìn)行過一次火燒測試，以研究電動汽車起火與燃油車起火的區(qū)別，我們從中可以看到一些關(guān)于風(fēng)冷方案下的熱失控排放路徑和可能存在的問題。i-MiEV，純
挪威曾對i-MiEV進(jìn)行過一次火燒測試，以研究電動汽車起火與燃油車起火的區(qū)別，我們從中可以看到一些關(guān)于風(fēng)冷方案下的熱失控排放路徑和可能存在的問題。
 
i-MiEV，純電動，16度電，風(fēng)冷，LiMn2O4電芯。
測試過程中，熱傳感器分別位于：
（1）      位于副駕座位下的電池包部位；
（2）      位于駕駛員座位下的電池包部位；
（3）      位于底盤與電池包之間（測試過程中損壞）。
觸發(fā)熱失控采用加熱的方式進(jìn)行，如下圖所示
整個過程從開始到結(jié)束大概持續(xù)了1個小時半多，期間電池包溫度（來自采樣溫度傳感器）的變化如下所示：
上圖可以看出，0-10分鐘，溫度快速上升，這是噴火嘴對電池進(jìn)行燒烤的原因；在11分鐘后撤掉噴火器，溫度又快速下降，再經(jīng)過大約5分鐘，溫度開始再次升高，表明電芯熱失控發(fā)生，PACK的溫度沒有超過900攝氏度。
整個過程可以分為兩個階段：
第一個階段：電解液因高溫高壓噴出，點燃周邊可燃物；
第二個階段：熱量導(dǎo)致正極被點燃，釋放的氧氣又加劇了燃燒，可以從下圖中的閃光看出。從底部噴出火焰說明高溫灼燒讓此處燒熔擊穿。
車子右側(cè)的火勢更迅猛
對比車子左右兩火勢發(fā)展的速度和最大溫度，可以看出右側(cè)發(fā)展的更迅猛。
主要原因在于i-MiEV的進(jìn)風(fēng)口在右側(cè)，電芯的極柱朝向右，當(dāng)發(fā)生熱失控時，電芯的安全閥打開，熱及熔融物朝右排放，這算得上i-MiEV熱失控排泄的路徑。
i-MiEV是風(fēng)冷 ，因此其熱失控排泄路徑主要沿通風(fēng)管道。這里需要考慮的幾個問題如下：
（1）單個電芯熱失控釋放的氣體體積是多少；
（2）釋放出的氣體最高溫度是多少，到達(dá)通風(fēng)口處的溫度是多少，這期間的溫度分布如何；
（3）熱失控后氣體流速多少，到達(dá)通風(fēng)口處的流速多少，這期間的流速分布如何；
（4） 模組相關(guān)零部件，通風(fēng)管道的防火阻燃等級如何定；
 等等。
這里我們看到整個風(fēng)冷系統(tǒng)的設(shè)計對于熱失控后的泄爆有很大的影響，因為氣體會順著阻力最小的路徑進(jìn)行傳播，而冷卻風(fēng)道就是最容易突破的方向。
因此，進(jìn)出口的設(shè)計對于泄爆有比較大的影響，不過，i-MiEV貌似電池包的設(shè)計有不同的版本，另一個版本將進(jìn)風(fēng)口設(shè)計在左側(cè)，與高壓接口在同一側(cè)。我們不確定這種設(shè)計的變更對于熱失控排放有怎么的影響。
無論是在右側(cè)還是在左側(cè)，進(jìn)風(fēng)口都將接入到乘客艙，以便于利用空調(diào)的風(fēng)來進(jìn)行電池冷卻（快充時），這樣產(chǎn)生了一個問題：即發(fā)生熱失控后，有毒氣體、熔融物可能會通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入乘客艙。
隨著補貼的退去，磷酸鐵鋰的應(yīng)用會逐漸得到提升，而安全性較好的磷酸鐵鋰往往會使用風(fēng)冷的設(shè)計（低成本，同時提高比能），如何來更好地解決這個問題，值得思考。
 
 
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