EV Power Battery System Test Wissen - Teil 1

EV Power Battery System Test Wissen - Teil 1

In den letzten Jahren hat sich das Niveau der nationalen wirtschaftlichen Entwicklung verbessert, Wissenschaft und Technologie haben sich schnell entwickelt, und neue Energietechnologien wurden intensiv erforscht und angewandt. Im Sinne einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Entwicklung entwickeln sich mehr und mehr Industrien in Richtung neuer Energien. Heutzutage sind Fahrzeuge mit neuen Energien allmählich zu einer wichtigen Richtung der mobilen Produktion geworden. Im Produktionsprozess dieser Art von Automobilen ist der wichtigste Teil das Batteriesystem, das der Schlüssel zum sicheren und stabilen Betrieb des Automobils ist.

Die Energieversorgungssicherheit und die Umweltkrisen werden immer ernster, und Länder auf der ganzen Welt ergreifen vielfältige Maßnahmen zur Verringerung der Schadstoffemissionen und des Energieverbrauchs. Die aktive Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie, insbesondere von Elektro- und Hybridfahrzeugen, ist zu einem internationalen Konsens und zu einer der wichtigsten Strategien Chinas geworden.

Lithium-Ionen-Batterien sind in den Bereichen neue Energiefahrzeuge und Energiespeicherkraftwerke weit verbreitet, wobei ihre Vorteile vor allem in der hohen Energiedichte, der hohen Leistungsdichte und der langen Lebensdauer liegen. Mit der rasanten Entwicklung der neuen Energiefahrzeuge hat die Zahl der gemeldeten Brandunfälle in den letzten Jahren zugenommen, was darauf hindeutet, dass der Anteil der Unfälle mit neuen Energiefahrzeugen, die durch Probleme mit der Batterie verursacht werden, relativ hoch ist. Diese Art von Batterieversagen bezieht sich hauptsächlich auf Überladung, Entladung und Überhitzung, die zu einem Anstieg der internen Temperatur- und Druckwerte des Batteriesatzes führen können, wodurch das Batteriesystem außer Kontrolle gerät.

Um Unfälle in Fahrzeugen mit neuer Energie zu vermeiden, implementieren die Forscher derzeit eine umfassende Batteriefehlerdiagnose und ein Sicherheitsmanagement, das sowohl auf der Onboard- als auch auf der Cloud-Plattform basiert. In der Vergangenheit bewertete das bordeigene Batteriemanagementsystem den tatsächlichen Lade- und Gesundheitszustand des Batteriesatzes, indem es dessen Spannungs- und Stromparameter ermittelte, um die Sicherheit der Leistungsbatterie zu gewährleisten. Aufgrund der Einschränkungen des BMS während des Prozesses war die Sicherheitswarnstrategie jedoch relativ einfach und konnte die Sicherheit des Batteriesystems nicht in Echtzeit kontrollieren.

Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist es notwendig, der Ferndiagnose von Plattformfehlern und der Frühwarntechnologie Bedeutung beizumessen. Mit Hilfe von On-Board-Terminals können die Daten des Batteriesystems an die Big-Data-Cloud-Plattform für neue Energiefahrzeuge übertragen werden, und die Methoden zur Diagnose von Batteriefehlern können durch die Aufdeckung umfangreicher Daten umfassend analysiert werden.

1 Power-Batterie-Management-System

Im Bereich der neuen Energiefahrzeuge hat das Power-Batterie-Management-System zwei Hauptfunktionen: Die eine ist die Überwachung der Leistungsparameter der Batterie in Echtzeit. Die andere besteht in der effektiven Steuerung der Batterietemperatur auf der Grundlage der Anwendungsumgebung, um zu verhindern, dass der Temperaturwert der Batterie zu hoch oder zu niedrig ist, was sich auf die Lebensdauer und Leistung der Batterie auswirkt.

Während des Prozesses kommt es im Batteriemanagementsystem zu einer Fehlfunktion, die die oben genannten Funktionen einschränkt und eine effektive Vorhersage von Problemen mit der Batteriekonformität verhindert. Dies kann dazu führen, dass die Batterie nicht mehr kontrolliert werden kann, die Batterie beschädigt wird und in schwerwiegenden Fällen zu Fahrfehlern führt, was eine Gefahr für die Sicherheit von Menschen und Sachen darstellt.

2 Interne Fehleranalyse

2.1 Überladungsprobleme

Fahrzeugstromquellen erfüllen die Anforderungen an Spannung und Kapazität. Das Strombatteriesystem besteht aus einzelnen Batterien, die in Reihe oder parallel geschaltet sind. Aufgrund von Herstellungsfehlern und unterschiedlichen Betriebsbedingungen kommt es jedoch häufig zu Unstimmigkeiten zwischen den einzelnen Batterien.

Während des Ladevorgangs des Fahrzeugs kann ein Ausfall des Ladegeräts oder eine ungenaue Erkennung und Einschätzung des Batteriestatus durch das Managementsystem zu Überladungsproblemen bei einigen Einzelbatterien führen.

Der Gesamtspannungswert des Batteriesystems übersteigt bei weitem seinen oberen Grenzwert, und bei einigen einzelnen Batterien kann es dennoch zu Überladungen kommen. Die Überladung von Lithium-Ionen-Batterien kann zu internen elektrochemischen Reaktionen und zum Verlust aktiver Substanzen führen, den Temperaturwert des Batteriesatzes erhöhen, Gas ansammeln und eine Explosion der Batterie verursachen.

2.2 Probleme bei Überentladung

Im Allgemeinen wird die Entladeschlussspannung eingestellt, um Überentladungsfehler zu vermeiden. Aufgrund der hohen Strombelastung, der unangemessenen Auslegung des Batteriemanagementsystems und der relativ langen Batteriespeicherzeit sind diese Fehlerfaktoren jedoch immer noch ein häufiges Problem in der Anwendungsphase von Elektrofahrzeugen.

Während des Überentladungsprozesses nimmt die Fähigkeit zur Lithiumionenextraktion an der negativen Elektrode ab, während die Polarisationsspannung der Batterie steigt. Der Kupferkollektor der negativen Elektrode wird unter Oxidation zu Kupferionen und löst sich allmählich im Elektrolyten auf. Dieses Phänomen erhöht den Wert der Selbstentladungsrate der Leistungsbatterie. Dieses Überentladungsverhalten führt nicht direkt zu thermischen Durchschlagsproblemen, sondern zu Kapazitätsverlusten oder Veränderungen der thermischen Stabilität. Die Auswirkungen auf die Toleranz von Missbrauchsbedingungen der Leistungsbatterie können zu gefährlichen Unfällen während des Aufladens oder der Nutzung führen.

2.3 Überhitzungsprobleme

Stromversorgungsbatterien sind, unabhängig davon, ob sie geladen oder entladen sind, intensiven elektronischen Bewegungen ausgesetzt, die zu thermischen Effekten führen können. In den meisten Fällen kann es zu einer abnormalen Erwärmung der Batterie kommen, und während des Ladens und Entladens können Nebenreaktionen, externe Kurzschlüsse und interne Kurzschlüsse auftreten. Vor dem Hintergrund hoher Temperaturen kommt es bei Lithium-Ionen-Batterien zu einer gewissen Ausdehnung, einem Impedanzanstieg und einer verkürzten Zykluszeit.

Während des Ladezyklus mit hoher Rate sammelt sich weiterhin Wärme in der Batterie an, wodurch der Temperaturwert allmählich ansteigt und das Risiko eines thermischen Durchgehens steigt. Die Überhitzung der Batterie verkürzt die Zersetzungszeit des positiven Materials, und die Gesichtsmaske des negativen Festelektrolyten erscheint, was zu einem sehr deutlichen Kapazitätsverlust führt. Bei der Zersetzung der internen Materialien der Lithium-Ionen-Batterie treten einige Gase auf. Wenn der Druckwert ansteigt, dehnt sich die Batterie aus und es besteht Explosionsgefahr.