熱失控過(guò)程中的閾值 熱失控檢測(cè)的閾值條件

5 分鐘時(shí)接到報(bào)警以后火焰進(jìn)入車輛乘客艙，所以這里的核心問題就變成了，你要盡早判定單體熱失控的情況予以警報(bào)。由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)更多的是方向性的指引，很重要的一條是看效果，在實(shí)施這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以后，車輛識(shí)別到單體熱失控然后發(fā)送警報(bào)，此時(shí)如果 T-box 車聯(lián)網(wǎng)也向系統(tǒng)報(bào)警，那數(shù)據(jù)鏈上就有了一個(gè)完整的標(biāo)志，等到事故調(diào)查和復(fù)盤的時(shí)候好處理，這個(gè)是整個(gè)設(shè)計(jì)指引非常重要的一點(diǎn)。

01 熱失控過(guò)程中的閾值

由于各種實(shí)驗(yàn)入手都是針對(duì)一個(gè)單體電芯，單體電池發(fā)生熱失控時(shí)伴隨有電池電壓的變化、電池及環(huán)境溫度的變化、電池包內(nèi)氣壓的變化及氣體成分的變化。在標(biāo)準(zhǔn)里面的定義，如下圖所示，是確定電壓變化 1/4，監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度升高到 Tmax 和溫升速率閾值 如前面所說(shuō)，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常電池管理系統(tǒng)感知的信息包括，電芯電壓、電流、采樣點(diǎn)溫度和 BMS 板子溫度，還有我們可以加入氣體傳感器，一般來(lái)說(shuō)我們可以把這些異常的的信號(hào)分為溫度、電壓、氣壓（或氣體成分）三個(gè)大類。

1） 電芯溫度的特點(diǎn) 我們?cè)诓季蛛娦?a target="_blank">溫度傳感器的時(shí)候，布置點(diǎn)是有限的，通常而言單個(gè)電芯的溫度在熱失控發(fā)生前會(huì)有一個(gè)持續(xù)的較快速率的上升過(guò)程，而且往往會(huì)分兩段 第一段：從常溫上升到 T1（通常這段比較平滑） 第二段：溫度急劇上升，這個(gè)時(shí)候我們常用的 NTC 溫度傳感器已經(jīng)沒辦法快速感知，這個(gè)溫度可能是 400 多甚至更高。

圖 1 溫度上升的過(guò)程（這個(gè)規(guī)律性是存在的，就是值不太好卡）

2） 單體電池電壓信號(hào) 電池的電壓在熱失控發(fā)生之前基本維持在平臺(tái)電壓保持不變，熱失控發(fā)生后，電芯的電壓電壓會(huì)有一個(gè)下降的過(guò)程。由于電芯這個(gè)時(shí)候會(huì)對(duì)檢測(cè)的采樣線直接灼燒和破壞，所以很快這段就變成無(wú)效值，電壓的特點(diǎn)是很快就沒信號(hào)了

圖 2 電壓的跌落過(guò)程還有個(gè)震蕩

3） 電池包內(nèi)氣壓信號(hào)在熱失控過(guò)程中的分析 現(xiàn)在比較多的做法，是使用電池包內(nèi)放置的氣壓傳感器進(jìn)行檢測(cè)，正常大氣壓為 101KPa，當(dāng)單體電池發(fā)生熱失控之后釋放大量氣體之后，整包內(nèi)感知的氣壓會(huì)上升，一般會(huì)到 120KPa 以上，觸發(fā)電池包的泄壓閥以后，氣壓會(huì)恢復(fù)。當(dāng)后續(xù)第二個(gè)發(fā)生單體熱失控之后，氣壓會(huì)再次上升。

在東軟睿馳設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法，就是采用這幾個(gè)參量進(jìn)行熱失控檢測(cè)的報(bào)警，這牽涉到

一級(jí)：離熱失控很近的 CSC 電池信息采集單元，檢測(cè)單體電芯的電壓，模組電壓，電池溫度

二級(jí)：離熱失控有點(diǎn)距離的，BMU 電池管理單元，對(duì)電池?zé)崾Э氐膱?bào)警條件判斷，同時(shí)進(jìn)行環(huán)境溫度的監(jiān)控及喚醒，氣壓的檢測(cè)

整車的其他功能部件如 VCU，接受熱失控報(bào)警信號(hào)并傳遞給儀表報(bào)警，傳遞給 T-BOX 發(fā)數(shù)據(jù)等。

02 報(bào)警條件怎么處理?

這里的最大的問題，就是不能誤報(bào)也不能漏報(bào)，而且還要在充電、停置和行駛?cè)N不同的狀態(tài)下進(jìn)行判定。在新做的規(guī)范里面，睿馳的朋友是這么做的：第一步：抓住熱失控之前溫度感知的信號(hào)，做一個(gè)預(yù)警記錄 判定溫度條件包括：

1）Tmax 溫度值大于或等于閾值（推薦溫度值 60℃）并且持續(xù)一定時(shí)間（推薦時(shí)間 3 秒）

2）溫度最大值與最小值的差大于一定值（推薦溫度值 20℃）并且持續(xù)一定時(shí)間（推薦時(shí)間 3 秒）

3）最高溫度值在一定時(shí)間內(nèi)（推薦時(shí)間 5 秒）的溫升大于或等于一定值（推薦 2℃）

這里的閾值處理在 BMU 里面是可以做的，但是由于采樣的間隔問題數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多，所以就需要開一個(gè)時(shí)間窗來(lái)記錄這些異常的條件，實(shí)際操作起來(lái)可能并不一定效果好。

然后就是這個(gè)條件組合表，實(shí)際實(shí)驗(yàn)做出來(lái)五花八門的，想要篩選出哪種條件更容易需要在大量不一致的結(jié)果里面找重復(fù)性。這里的核心瓶頸是溫度傳感器的布置和失效，電壓的采集和跌落速度和采樣線纜的可用時(shí)間，比較靠譜的還是其它特性。這個(gè)診斷的工作，比較適合的后續(xù)在能處理大量數(shù)據(jù)的計(jì)算平臺(tái)上，根據(jù)幾項(xiàng)條件獨(dú)立設(shè)置一個(gè)入口然后對(duì)這些特征進(jìn)行比對(duì)。如下圖所示，氣壓的變化在圓柱電芯里面不太適用，產(chǎn)氣量有點(diǎn)小，兩個(gè)差異性比較大。

圖 3 圓柱和方殼 Venting 后壓力傳感器的感知差異

小結(jié)：現(xiàn)階段這個(gè)任務(wù)，大部分都是在 BMS 里面進(jìn)行的，只能說(shuō)在找到幾項(xiàng)條件以后進(jìn)行及早的早報(bào)，對(duì)實(shí)驗(yàn)和后續(xù)事故處理都有好處。

編輯：hfy