Omfattende informasjon: Batteribranner og batterifeil

Kunnskap om batteribranner og -feil

Nikolaus Mayerhofer, Patrick Schabus, Peter Bednarik

Når vi snakker med folk som har hatt lite erfaring med elektriske kjøretøy, dukker det alltid opp spørsmål om farene ved batterier, spesielt eksplosjoner eller uslokkelige branner. I vårt blogginnlegg kan du imidlertid finne ut hvor realistisk et slikt scenario egentlig er i virkeligheten. Vi forklarer også hvilke sikkerhetsrisikoer som faktisk kan oppstå, og hvilke skritt enhver elbilfører kan ta for å minimere risikoen for batterifeil. Først og fremst: og mye viktigere enn spørsmålet: «Vil batteriet mitt brenne opp?» er spørsmålet: «Hvordan kan jeg forhindre skade på batteriet mitt for å redusere alle potensielle sikkerhetsrisikoer?» Fordi sannsynligheten for brann er betydelig lavere enn med en forbrenningsmotor.

Hvordan kan en brann oppstå?

Før et batteri kan ta fyr, må det alltid være «termisk rusing», det vil si at en celle overopphetes uten kontroll. Dette kan utløses av ulike faktorer, som kortslutninger, overopplading og termisk overbelastning. Kortslutninger kan utløses av mekanisk skade (for eksempel en metallspiss gjennom cellen), produksjonsfeil og kjemiske prosesser (for eksempel dannelse av dendritter). Termisk overbelastning kan oppstå på grunn av manglende eller skadet kjøling eller ekstreme belastninger ved høye omgivelsestemperaturer. Under denne «termisk rusingen», begynner komponentene i cellen å nedbrytes eksotermisk, det vil si at mer og mer varme genereres. Så snart dette ikke lenger kan spres, overskrider trykket i cellen lastgrensen, og såkalt «ventilering» forekommer. Den fordampede elektrolytten slipper ut, og hvis temperaturen overstiger dens flammepunkt, kan den antennes. I virkeligheten er imidlertid batteriene svært godt beskyttet mot en slik «termisk rusing». «Batteristyringssystemet» (BMS) beskytter batteriet mot overopplading og termisk overbelastning (reduserer for eksempel ytelsen under rask lading). Takket være de mest nøyaktige siste kontrollene under produksjonen, er feilraten lav, og batteriet er så godt beskyttet av passende strukturelle forsterkninger at det ikke oppstår truende mekanisk skade selv i tilfelle av en ulykke. Men jo eldre batteriene og deres kontrollenheter blir, desto viktigere er det å sjekke dem regelmessig.

En eksplosjon som i en actionfilm – den største frykten
Alle kjenner scenen – bilen blir sprengt i en gigantisk eksplosjon. I virkeligheten er det imidlertid ingen slik detonasjon – når elektrolyttene i cellen begynner å brenne, er det først mye røyk, og først minutter senere dukker de første flammene opp, som kan utvikle seg til en kraftig brann, men kjøretøyet sprenges ikke.

Hvilke tiltak kan tas for å motvirke dette problemet?

BMS har flere oppgaver, inkludert å sikre at cellene alltid har samme ladetilstand. Hvis dette ikke er tilfelle, vil rekkevidden bli redusert, men det kan også indikere et problem med kontrollenheten eller batteriet. Hvis en celle eldes raskere enn de andre, kan forskjellene på et tidspunkt ikke lenger kompenseres for av BMS. Redusert rekkevidde eller lavere ladekraft er de første tegnene på at det er noe galt med batteriet. Og hva er andre tegn?

Tydelige indikasjoner på en cellefeil
Det er tre måter å oppdage celle- eller batterifeil på uten at batteriet må åpnes i et laboratorium.

• Spredning av cellespenninger: Avhengig av temperaturen, ladetilstanden og tilstanden til batteriet, kan vi oppdage unormaliteter i batteriet eller BMS basert på spredningen av cellespenningene.
• SoH-avvik:

• • Lav SoH: Et merkbart tap av SoH kan også være et tegn på en cellefeil (for eksempel litiumbelegging). Celler hvis helsestatus er langt under produsentens spesifikasjoner (for eksempel produsenten garanterer 70 %, men SoH er under 60 %) kan utgjøre en risiko for kjøring, spesielt hvis SoH ikke samsvarer med kjøretøyets alder eller kjørelengde.
  • SoH-variasjon: Hvis tilstanden til cellene er svært forskjellig, kan dette indikere produksjonsfeil i nye kjøretøy. I eldre kjøretøy kan dette derimot indikere en ubalansert belastning på cellene og dermed økt risiko for overbelastning av aldrende celler.
• Avvik i intern motstand:
  • Økt intern motstand: Avhengig av temperaturen, ladetilstanden og
    alderen til batteriet, kan cellefeil identifiseres ved å bestemme den interne cellemotstanden.
  • Spredning i intern motstand: Når cellene eldes optimalt, eldes de jevnt med hensyn til kapasitetstap og økning i indre motstand. Hvis det kan oppdages en betydelig større økning i intern motstand i individuelle celler, er dette en indikasjon på produksjonsfeil.

Det forekommer imidlertid også cellefeil som ikke kan oppdages med elektriske signaler. Disse kan bare identifiseres i et laboratorium ved å åpne cellen og analysere den under et mikroskop.

Sikkerhetsrisiko med nye elbiler
Det er ekstremt usannsynlig at en ny celle begynner å brenne. Det er imidlertid en mulighet for at en cellefeil kan oppstå under produksjon og ikke bli oppdaget under produsentens end-of-line-testing. Hvis den defekte cellen deretter blir utsatt for en ekstrem belastning, som rask lading, kan den enorme varmen forårsake en kortslutning i cellen.

«Og hva bør jeg gjøre nå?»

FLASH-test som kreves, selv flere ganger i året – for å utelukke forskjellige batteriavvik i cellepakken.
AVILOO FLASH-test, for øyeblikket den raskeste detaljerte batteritesten på markedet, muliggjør rask screening av mange kjøretøy innenfor en kort tidsramme. På bare tre minutter gir testen en analyse av batteritilstanden og presenterer resultatene i form av numeriske verdier i den uavhengige AVILOO-rapporten. FLASH-testen kan oppdage batterifeil ned til cellesnivå, noe som er uvurderlig for markedsføring av et bruktbil og gjør prosessen mer gjennomsiktig ved videresalg. Dens eksepsjonelle kvalitet er bekreftet av European Remarketing Association (CARA).

PREMIUM-test 1 gang i året – for grundig undersøkelse av batteriet.
PREMIUM-testen muliggjør en mer omfattende batterianalyse, ettersom batteriet måles i detalj over en lengre tidsperiode. Dette betyr at betydelig mer data er tilgjengelig. Under PREMIUM-testen brukes dynamikk for å analysere den indre motstanden ned til cellesnivå. Denne testen har TUV-sertifisering.
Analyse ned til cellesnivå er av avgjørende betydning for batteridiagnostikk, da den generelle ytelsen i stor grad avhenger av den svakeste lenken i kjeden. Lav ytelse i en enkelt celle fører til lavere samlet batteriytelse. Både PREMIUM-testen og FLASH-testen fra AVILOO inkluderer detaljerte analyser ned til cellesnivå, i tillegg til andre kategorier, og oppdager batterifeil ekstremt effektivt.

Slukking av elektriske batteribranner – et enormt problem
Hvis brannen allerede har blitt slukket, kan den antenne seg selv igjen. Dette skyldes at det fortsatt er nok energi lagret i cellen til at prosessen kan leve sitt eget liv og starte helt på nytt. I tilfelle av brann må kjøretøy derfor lagres i eksempelvis en vanntank til alle celler er helt utladet, og ingen energi er tilgjengelig.
En annen metode er å med vilje tillate batteriet å brenne ned på en kontrollert, men fullstendig måte. Den avgjørende fordelen med dette er at det forhindrer at batteriet antenner seg selv, og at det utbrente kjøretøyet ikke må overvåkes hele tiden.