【新能源汽车电池运行大数据的电池安全风险评估分析5700字】

]。1.1.1连接导线图2.7是新能源汽车电池系统中使用的一种连接导线——4mm2多股铜线。这种导线外绝缘皮是聚氯乙烯材料，适用于额定电压450V/750V，线芯是黄铜材质，绝缘皮内由19根相同的细铜线组成，此类电线导电性能好，线阻低，最高耐温值达到130℃，有短时阻燃特性，比较揉软，连接方便。图1.6新能源汽车电池连接线解剖图这种类型的导线有很多优点，但是使用了很多影响导线正常工作的因素。其中，有两个因素最为重要。一是电线过载，也就是电流流动。容量超过了额定电流。下侧的导线的工作温度比较高。这种情况下，导线的绝缘会加速老化，给整个系统带来很大的隐患。第二是导线绝缘皮磨损。聚氯乙烯绝缘皮有其独特的优点，但也有缺点。比较柔软，耐摩磨耗性差。特别是在动态系统中经常使用，磨损概率变高。绝缘体磨损的话，系统内的线路容易短路。这两个因素中的任何一个发生了，损失都会很大。不仅会对连接线本身造成损伤，还会对整个新能源车的电池系统，甚至整个电动车的工作带来隐患。1.1.2新能源汽车电池连接导线短路起火的研究连接线是新能源汽车电池系统中电能传递的介质，电能的每一部分都需要使用连接线将电能传递到需要的部分。在正常的操作中，连接线的温度特性遵循线的温度上升的基本要求，但是连接线一旦发生短路故障，温度就会急剧上升，非常危险。（1）电动车工作原理根据现在的国家技术标准，电动汽车可以分为电动自行车、电动两轮车、电动三轮车和电动汽车。这里所说的电动汽车包括电动自行车和电动两轮车，但不包括电动三轮车和电动汽车。电动汽车的工作原理并不复杂，可以认为是在自行车上追加了电动机驱动机构。新能源车的电池是电动汽车的动力源。48v电动汽车的动力源是由4个12v-12ah新能源汽车的电池串联而成的。后轮配备有无刷直流电动机作为驱动力，控制器控制灯光、刹车、车速等电动车的各种信号；方向盘用于调节电动汽车的速度，也就是控制无刷电动机的速度。作为电动汽车的动力源，新能源汽车的电池为电动汽车的所有组件提供能源。控制器是电动汽车的大脑。当所有的控制信号被发送到电动汽车时，电动汽车之前需要由控制器进行处理。车辆可以作出反应，控制器由三条电源线控制，电动门锁开关没有关闭，控制器没有作用。48v电源通过转换器转换为12v电源，向功能电路供电，控制功能电路。控制器连接到无刷直流电动机，该电动机为电动机供电，以将电能转换为机械能以驱动电动汽车。同时，控制器必须连接到速度控制手柄并配备一个升压传感器。在脚踏中轴上，可以转动速度控制手柄，助力传感器检测电机所需的各种电压值并将其反馈给控制器。控制器根据电压值模拟调整并控制电动机的各种电压值以调整直流电动机的速度，从而控制电动汽车的运行速度。（2）新能源汽车电池连接导线短路分析从电动车火灾的情况可以推测，电动车线路短路可能是火灾的主要原因。电动汽车有很多连接线，更复杂，有很多可能发生短路的地方。根据分析，在大部分的地方短路是不危险的。根据对电动汽车工作原理的分析，电动汽车的电源-新能源汽车电池为控制器和转换器提供电能，而电能则从控制器和转换器输出到电动机、手柄、功能电路，电路的连接线是信号线，流过的电流很大，因此即使短路也基本上没有危险。由于其体积小，在发生短路时不会释放大量能量。因此，来自控制器和转换器的布线短路，危险性非常小。这里的电压是从控制器出来的，所以连接到电动机线路的短路的风险不大。发生短路的话，控制器顶多燃烧殆尽后停止动作，电机附近的可燃物会变少。这有四个原因。一是这条线承受大电流产生更多热量的主线，二是这条线在薄膜下面，磨损严重，三是缠绕在线接头上的胶带具有可燃性，接触不良的情况下容易起火。第四，为了降低成本，部分电动汽车制造商使用不符合规格的电缆。因此，在线路的这个部分进行短路试验分析，从能量的角度分析短路过程中释放的能量所引起的危险性。48V电动汽车的标准电池连接线使用2.5mm2多股铜线，但由于日常维护不当，在发现连接线老化后，该部分的连接线较粗，因此通常使用不同的电线。根据上述的分析，可以通过比较电线短路时电线表面温度达到200°C所需要的时间，以及电线短路引起的火灾的速度和严重性来进行分析。（1）发生短路时，电压会急速下降到约8v。由于短路时的接触电阻的存在，短路时电压不会降低到0v。短路结束后，电压恢复到原来的48v。短路过程中电流会发生很大的变化。因为短路前短路线断线，短路电流为0，短路的瞬间电流急剧增加。从图中可以看出，短路电流在0+时最大，达到约700a。之后，电流略微下降，短路结束前的电流约为630a。由于短路电流，电线的温度急剧上升，短时间内电线的绝缘被破坏，点燃周围的可燃物，引起火灾。（2）根据设计的试验计划，充电后的电池组以9A的恒定电流放电，放电过程中每1分钟有短路电流流过，根据所采的短路电流值拟合出一条曲线，红色的“*”是每次所采的电流值，蓝色的实线是基于所采电流值拟合出来的曲线。在整个电池组放电过程中，短路电流逐渐减少。一开始，也就是电池完全充满电的时候，会发生短路。短路电流达到约900A，电池组电压接近启动电压42v的下限。短路电流约为360A的情况。在整个过程的各个时间点，如果电路导线的温度需要达到200°C，那么所需的时间是不同的。电流越大，所需的时间就越短。（3）不同数量电池在2.5mm2连接线下短路情况图2.8是在2.5mm2连接线上的各种数量的电池短路的曲线。从曲线可以看出，4个电池短路时短路电流最大。如果电池的容量不同，短路电流在902A到366A的范围内。两块电池的短路电流略小于三块电池的短路电流，一块电池的短路电流最小，不同容量下的范围是618A到177A。虽然电池组中电池的一致性比较好，每块儿电池的端电压基本相同，从图中可以看出，不同数量电池的短路电流不相等。受到电池的内阻和导线的电阻影响，每次电池减少，电池的内阻和导线的部分的电阻对应地减少，因此发生对应的短路电流会进一步降低。根据上述的理论分析，在图1.7中，在相同数量的电池下，在不同的容量下发生短路，连接线温度达到200°C所需的时间不同。因此，短路电流少的情况和短路电池的数量少的情况危险性高。时间/分钟图1.7不同数量电池在2.5mm2导线短路拟合曲线1.4新能源汽车电池充电时燃爆事故分析某蓄电池厂家的充电室于1995年12月14日深夜发生火灾，在充电室旁边的床上临时搭床睡觉的2名员工被严重烧伤，房屋和设备被烧毁。火灾原因是工厂前房是修理厂，后房是充电室，充电室没有换气装置，夜间门窗紧闭，室内换气不足。由于充电线连接器的松动产生火花放电，室内聚积的氢气最先爆炸后起火，发生了火灾。针对新能源汽车电池室的爆炸事故，为了查明各种事故的原因并采取相应的预防措施，正在进行事故树分析，从而提出切实可行的安全对策。图1.8事故树分析定性分析主要是研究事故树图中哪些基本原因事件的发生会导致顶上事件发生，并比较这些基本原因事件对顶上事件发生的影响程度，从而为确定最优化安全对策提供科学依据。从事故树中可知引起蓄电池室燃爆的基本原因事件有10个(其中x为条件事件)，事故树中或门多于与门，因此应从求最小径集人手进行定性分析更为简便。最小径集是事故树中使顶上事件不发生的最起码的基本事件的集合。求最小径集时，可不必画事故树的成功树，根据事故树与成功树对偶性原理，只要按"把事故树中的与门换成或门，或门换成与门"的规则，列出其布尔代数表达式，并进行化简，就可求出最小径集。在计算时，不必计正常事件(如"蓄电池充电"、"产生氢气")。求解过程如下：于是得到3个最小径集，分别为最小割集是导致顶上事件发生的最低限度基本事件的集合。求解过程如下：得到此事故树的最小割集及事件名称为，最小割集（k）事件名称x1x2x5无通风设施；使用不防爆电器；爆炸极限；x1x2x6无通风设施；电气连接处接触不良；爆炸极限x1x2x7无通风设施；防爆电器损坏；爆炸极限；x1x2x8无通风设施；人体静电放电；爆炸极限；x1x2x9无通风设施；室内吸烟；爆炸极限；x1x2x10无通风设施；室内动火；爆炸极限；x1x3x5通风设施损坏；使用不防爆电器；爆炸极限；x1x3x6通风设施损坏；电气连接处接触不良；爆炸极限；x1x3x7通风设施损坏；防爆电器损坏；爆炸极限；x1x3x8通风设施损坏；人体静电放电；爆炸极限；x1x3x9通风设施损坏；室内吸烟；爆炸极限；x1x3x10通风设施损坏；室内动火；爆炸极限；x1x4x5未及时送、排风；使用不防爆电器；爆炸极限；x1x4x6未及时送、排风；电气连接处接触不良；爆炸极限；x1x4x7未及时送、排风；防爆电器损坏；爆炸极限；x1x4x8未及时送、排风；人体静电放电；爆炸极限；x1x4x9未及时送、排风；室内吸烟；爆炸极限；x1x4x10未及时送、排风；室内动火；爆炸极限；然后是对各基本事件结构重要度分析。结构重要度分析是从事故树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响程度。由于用公式计算计算量大，因此，在此使用根据最小径集或最小割集近似判断各基本事件的结构重要度的方法。以下为四条准则，一、单事件最小径集（割集）中基本事件结构重要度最大；二、同一个最小径集（割集）中的所有基本事件结构重要度相等；三、仅出现在基本事件个数相等的若干个最小径集（割集）中的各基本事件结构重要度一次出现次数而定，出现次数越少其结构重要度小；出现次数多，其结构重要度打；出现次数相等，其结构重要度相等。四、两基本事件在它们各最小割集中重复出现的次数相等，仔仔少事件最小个儿集中出现的基本事件结构重要度大。（由于本事故树的最小割集基本事件个数相同，剩下的情况在此不作说明）。根据上述四条原则可以得出该事故树各基本事件结构重要度依次为，从蓄电池燃爆事故树图可知，该事故树有4个与门。或门多于与门，说明该系统的危险性较大。又由基本原因事件结构重要度排序可看出，第一个最小径集中的条件事件x1(达爆炸极限)居首位，对顶上事件发生的影响最大，其次是第二个最小径集中的基本事件x2(无通风设施)、x3(通风设施损坏)、x4(未及时送、排风)对顶上事件发生的影响也较大，而第三个最小径集中的基本事件x5,x6,x7,x8,x9,x10对顶上事件发生的影响相应较小。分析表明，重点控制住x1，不让氢气浓度达爆炸极限这一条件发生，就能避免顶上事件发生，但要防止室内氢