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Prueba de conocimientos sobre el sistema de baterías para VE - Parte 1

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Prueba de conocimientos sobre el sistema de baterías para VE - Parte 1

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En los últimos años, el nivel de desarrollo económico nacional ha mejorado, la ciencia y la tecnología han alcanzado un rápido desarrollo, y las nuevas tecnologías energéticas han sido profundamente investigadas y aplicadas. Hoy en día, los vehículos de nueva energía se han convertido gradualmente en una importante dirección de la producción móvil En el proceso de producción de este tipo de automóviles, la parte más importante es el sistema de batería de potencia, que es la pieza clave del funcionamiento seguro y estable del automóvil.

La seguridad energética y las crisis medioambientales son cada vez más graves, y los países de todo el mundo están adoptando medidas diversificadas para reducir las emisiones contaminantes nocivas y el consumo de energía. El desarrollo activo de vehículos de nuevas energías, con los vehículos eléctricos e híbridos como representantes, se ha convertido en un consenso internacional y en una de las estrategias importantes de China.

Los iones de litio se utilizan ampliamente en el campo de los vehículos de nueva energía y las centrales eléctricas de almacenamiento de energía, y sus ventajas principales son la alta densidad de energía, la alta densidad de potencia y la larga vida útil. Con el rápido desarrollo de los vehículos de nueva energía, el número de accidentes por incendio notificados ha aumentado en los últimos años, lo que indica que la proporción de accidentes de vehículos de nueva energía causados por problemas con las baterías es relativamente alta. Este tipo de fallo de la batería se refiere principalmente a la sobrecarga, la descarga y el sobrecalentamiento, que pueden provocar el aumento de la temperatura interna y los valores de presión del paquete de baterías, haciendo que el sistema de baterías pierda el control.

Para evitar accidentes de seguridad en los vehículos de nueva energía, los investigadores pertinentes están implementando en la actualidad un trabajo exhaustivo de diagnóstico de fallos de la batería y de gestión de la seguridad tanto desde la plataforma de a bordo como desde la nube. En el pasado, el sistema de gestión de la batería de a bordo solía evaluar la carga real y el estado de salud del paquete de baterías mediante la detección de sus parámetros de tensión y corriente, con el fin de garantizar la seguridad de la batería de alimentación. Sin embargo, debido a las limitaciones del BMS durante el proceso, la estrategia de advertencia de seguridad era relativamente simple y no podía controlar la seguridad del sistema de baterías en tiempo real.

Para resolver los problemas anteriores, es necesario dar importancia al diagnóstico remoto de fallos de la plataforma y a la tecnología de alerta temprana. Con la ayuda de los terminales de a bordo, los datos del sistema de la batería de potencia se pueden transmitir a la plataforma de big data en la nube de vehículos de nueva energía, y los métodos de diagnóstico de fallos de la batería de potencia se pueden analizar exhaustivamente descubriendo datos masivos.

1 Sistema de gestión de baterías

En el campo de los vehículos de nueva energía, el sistema de gestión de la batería de potencia tiene dos funciones principales: una es supervisar los parámetros de rendimiento de la batería en tiempo real. Y la otra es controlar eficazmente la temperatura de la batería en función del entorno de aplicación para evitar que el valor de la temperatura de la batería sea demasiado alto o demasiado bajo, lo que afectará a la vida útil y al rendimiento de la batería.

Durante el proceso, se produce un mal funcionamiento en el sistema de gestión de la batería, que limita las funciones anteriores e impide la predicción eficaz de los problemas de cumplimiento de la batería. Esto puede hacer que la batería pierda el control efectivo, dañarla y, en casos graves, provocar fallos en la conducción del vehículo, lo que supone una amenaza para la vida de las personas y la seguridad de la propiedad.

2 Análisis de fallos internos

2.1 Problemas de sobrecarga

Las fuentes de alimentación de los vehículos cumplen eficazmente los requisitos de tensión y capacidad. El sistema de baterías de potencia se compone de baterías individuales conectadas en serie o en paralelo. Sin embargo, debido a defectos de fabricación y a diferencias en las condiciones de trabajo, las baterías individuales suelen presentar incoherencias.

Durante el proceso de carga del vehículo, un fallo del cargador o una detección y estimación imprecisas del estado de la batería por parte del sistema de gestión pueden causar problemas de sobrecarga en algunas baterías individuales.

El valor de tensión total del sistema de baterías supera con creces su valor límite superior, y algunas baterías individuales pueden seguir experimentando sobrecarga. La sobrecarga de las baterías de iones de litio puede provocar reacciones electroquímicas internas y la pérdida de sustancias activas, aumentar el valor de temperatura de la batería, acumular gas y provocar la explosión de la batería.

2.2 Problemas de sobredescarga

En general, el ajuste de la tensión de corte de descarga se utiliza para evitar fallos por sobredescarga. Sin embargo, debido al elevado impacto de la corriente, al diseño poco razonable del sistema de gestión de la batería de alimentación y al tiempo relativamente largo de almacenamiento de la batería, estos factores de fallo siguen siendo problemas comunes en la fase de aplicación de los vehículos eléctricos.

Durante el proceso de sobredescarga, la capacidad de extracción de iones de litio en el estado de electrodo negativo disminuirá, mientras que la tensión de polarización de la batería aumentará. El colector de cobre del electrodo negativo se convertirá en iones de cobre bajo oxidación y se disolverá gradualmente en el electrolito. Este fenómeno aumentará el valor de la tasa de autodescarga de la batería de potencia. Este comportamiento de sobredescarga no causará directamente problemas de fuga térmica, pero causará pérdida de capacidad o cambios en la estabilidad térmica, El impacto en la tolerancia de las condiciones de abuso de la batería de potencia puede causar accidentes peligrosos durante la recarga o el uso.

2.3 Problemas de sobrecalentamiento

Las baterías de alimentación, ya estén cargadas o descargadas, se enfrentarán a un intenso movimiento electrónico, que puede generar efectos térmicos. En la mayoría de los casos, puede producirse un calentamiento anormal de la batería, así como reacciones laterales, cortocircuitos externos y cortocircuitos internos durante la carga y la sobredescarga. En condiciones de alta temperatura, las baterías de iones de litio experimentan cierto grado de expansión, aumento de la impedancia y reducción del tiempo de ciclo.

Durante el ciclo de carga a alta velocidad, el calor seguirá acumulándose en la batería, haciendo que el valor de la temperatura aumente gradualmente y aumentando el riesgo de embalamiento térmico. El sobrecalentamiento de la batería acortará el tiempo de degradación del material positivo, y aparecerá la máscara facial del electrolito sólido negativo, dando lugar a una pérdida de capacidad muy evidente. Aparecerán algunos gases durante la descomposición de los materiales internos de la batería de iones de litio. Cuando el valor de la presión aumente, la batería se expandirá y se enfrentará al riesgo de explosión.