更快地检测电池故障以提高电动汽车的安全性

Josiah02

电动汽车的电池可能会很快失效，有时会毫无征兆地起火。桑迪亚国家实验室正在努力尽早发现这些故障，并为车内人员提供足够的警告时间。
虽然电动汽车有检测锂离子电池性能问题的系统，但这些系统并没有关注迫在眉睫的安全问题。
“电池起火的性质可能有很大差异，具体取决于故障模式。有些电池会自行发热数小时，而有些电池则会突然发热且剧烈发热，”桑迪亚国家实验室电池安全小组成员亚历克斯·贝茨 (Alex Bates) 表示。“电池开始不受控制地发热，最终导致起火。”
目前，电池管理系统中的测量可以捕获温度和电压，但这些是安全问题的滞后指标。这意味着警告可能要等到为时已晚——当电池即将着火或已经着火时。
“我们专注于延长警告时间，”桑迪亚国家实验室电池安全负责人洛兰·托雷斯-卡斯特罗说。“我们的目标是让诊断系统提供早期警告，从而留出时间安全停车并离开车辆。”她补充说，最终目标是将这个警告系统集成到汽车的仪表板中。
BAT实验室
为了实现这一目标，托雷斯-卡斯特罗和她的团队一直在电池滥用测试实验室对单个电池和电池组进行商用现成的诊断方法测试。
Torres-Castro 表示：“我们的目标是针对不同的故障，对表现出不同反应并需要定制诊断的商用解决方案进行基准测试。一刀切的办法并不适用所有情况。我们力求找到能够为特定故障情况、电池化学性质和电池工程提供早期预警的特定工具。”
桑迪亚国家实验室在开展这项工作方面具有独特的优势，这不仅仅因为其拥有BATLab。
托雷斯-卡斯特罗表示：“我们的团队拥有广泛的专业知识。我们了解材料科学、电化学、工程学，最重要的是，我们了解电池故障的原因和方式。”
今年早些时候在《电化学学会杂志》上发表的一篇描述桑迪亚研究的论文引起了广泛关注。
“这是一项重要的工作。业界对这个领域很感兴趣。它仍然是开放的，”贝茨说。“这份手稿在很大程度上引发了讨论，或者至少将其推到了电动汽车电池安全的最前沿。”
该论文重点介绍了用于检测故障标记的技术，其影响不仅限于电动汽车的电池。
Torres-Castro 解释说：“我们正在与韩国的一个组织合作，评估该技术在电网储能系统中的潜在用途。我们讨论的是大型电池。”
后续步骤Next steps
托雷斯-卡斯特罗和贝茨都认为在电动汽车电池故障检测方面还有很多工作要做。
贝茨说：“下一阶段是了解局限性并将机器学习算法应用于数据集。”“我们需要其他方法来检查信号，并确保它快速、准确且不是假阳性。”
另一个重点领域是推进传感器技术，使传感器能够发出的不仅仅是警告。
“这些工具还可以启动缓解措施。例如，收到警告后，系统可以触发电池的热管理系统开始冷却电池，”Torres-Castro 说。
下一步，桑迪亚实验室将在实验室中放置电动汽车的电池组。这些电池将被拆开并以不同的规模进行测试，以检查目前市场上诊断方法的局限性。
托雷斯-卡斯特罗表示：“能够站在实用电池安全领域的前沿非常令人兴奋，我们的工作将延伸到实验室之外。”
贝茨补充道：“我们一直对科学感到兴奋。”