简谈锂电池系统起火

锂电池起火的原因不尽相同，详细的事故分析能帮有效规避未来风险。

最近整理电池系统由内而外起火的原因分析，这里主要是考虑一层层原因往前去推，然后考虑将以前和未来的事故都放进去进行匹配，再根据各个车型的实际设计推测未来出事故的 PPM(PPM ：Part Per Million，百万分之几)。 下文把所有厂家的名字都去掉了，探讨这个话题并不针对任何企业，不做评判。

这是从假定单个出问题=》扩展到全局的实验维度

 

说明下，因为整个分析，只是为了匹配电池系统着火这个极端事件产生的，我们就区隔出机械滥用的内容。电池系统的设计基础着眼于一个车辆比较安全的位置，防止在车辆使用过程中出现问题。整个机械设计这块固然是目前大量做针刺、挤压等实验安全性的内容，但实际上由机械滥用引起的问题反而成为大家容易解决的问题。

以Tesla为例：

T3：在美国田纳西州士麦那起火燃烧，这辆电动车冲向掉落路面的拖车挂钩，底盘碰撞后发生火灾。

T2：驾驶者在转弯时撞上、并穿过了了一座水泥墙，最终撞在一棵树上停了下来，起火。

T1：在西雅图车主称撞上了路中的金属残片，因此他离开了高速公路。车子失效后，他又闻到了燃烧的味道，车辆此时着火燃烧。

这种机械上的设计也显得简单，在结构外围和底盖考虑更多的防护，即可取得立竿见影的效果。

起火背后的原因分析

我们把今年发生事故的厂家去掉，可以再思考下，车起火是电池还是电池之外?

很大一部分是电池之外的负载

线缆过热=》外围部分被点燃的事更多些

 

这里可以分基本的三层，着火的本质原因

1)电池内的未按照设计意图的热能释放+内外燃烧物

2)电池内的可燃气体释放+燃点

3)电池内的可燃液体释放+燃点：此处主要包括电解液泄漏和冷却液泄漏两部分。

我们可以通过电池系统的热能释放来考虑下：

1.1 电池包或电池单体过充

过充一般而言确实是热能释放比较普遍的原因，电池包级热失控事件，可以往下细分为多电池(模组、单体过充)=》电池过充和电解液蒸发=》热事件

SOC计算错误引起的过充(SOC：剩余电量)

高SOC状态下，未按照保护而进行的能量回收引起的

充电控制程序卡住引起的过充

1.2 短路过流的热能释放

电池包/ 高压电路故障导致短路=》热量

这里主要是由电池包内部短路和外部短路，引起导体&连接器过热、单体过热引发随后的热事件。进一步细分也可以分解成模组的短路引发的部件过热。

模组一级的短路

电池组内一级短路

外围腐蚀性/导电液体进入引起的短路

1.3 高连接阻抗的发热

电池包/ 高压电路的故障，导致充放电回路中出现高阻值的位置，电流在这一高阻点的温度上升，可能导致了相邻材料的着火和后续的热量传播

干路连接点接触不良、腐蚀引起发热

电池的内阻提升和内部出现过热

1.4 单体排气产生可燃性气体，随后的热源(电弧，单体热失控)导致电池系统的多余热能

在这个里头，单体单点故障热失控界定实验，可以考虑单个单体扩展到整体方面的，在既定的条件下，将实现每个电池包备案交底，有些参考作用，但实验的条件与故障的发生不大可能完全吻合。

 

案例回顾

实际上，起火的事，都是交织在一起的，第一部分和第三部分往往结合很深。

2.1 漏液加短路

案例1： A车起火

现象1：电池箱内电池单体出现两包以上漏液

现象2：电池单体和电池箱铝壳之间的绝缘受损

运行振动=》电池箱内出现局部电池间歇性短路=》绝缘损毁点通过电池箱及支架的接地构成强电压的短路回路=》热能释放，电解液+电池本体的发热=》引发

火势扩大，点燃内饰

案例2：B车起火

现象1：车辆发生猛烈碰撞后，电池结构受损，冷却管破裂引发冷却液泄漏

现象2：冷却液浸没BMU电路后引发缓慢的化学作用(BMU：电池管理单元 )

采样点浸没后，板级没有彻底防水设计导致缓慢加热触发冷却液燃点=》停车场放置了几周后起火

小结

1)起火是个很极端的事情，但是曝光度很高，大家第一反应都是电池系统的事情，从各种分析来看，从电池系统着火起来的事，必定有故障发生，而且有热量集聚引燃

2)如果把更多公开的信息汇总在一起，再拆解对比，完善系统分析过程还是可以达成一些共识避免很多未来的着火事故。

国外的事故参考(详情戳这里)：

1. XXXX fire burns down a garage

2. A parked XXXX combusts

3. Another XXX erupts into flames

4. A XXXX driver recounts a near brush with death

5. A damaged battery pack ignites a Seattle-area fire

6. Short circuits in batteries, due to Hurricane Sandy’s storm surge, lead to a 16-car fire

7.XXX Charing fire garage