ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ СИЛОВОЇ БАТАРЕЇ TESLA MODEL S НА ПРЕДМЕТ ПОЖЕЖНОЇ НЕБЕЗПЕКИ

Анотація

Постановка проблеми. Кількість електромобілів у масштабі світового автопорому продовжує зростати. Цьому сприяють привабливі урядові програми таких країн, як Норвегія, Німеччина, Швеція, Китай, Франція тощо. Поряд із зростанням кількості електромобілів зростає і кількість пожеж таких транспортних засобів. Тому різнобічні дослідження пожежної небезпеки електромобілів і їх компонентів є актуальним питанням в умовах сьогодення.
Мета дослідження полягає у розкритті особливостей горіння, визначенні теплових параметрів (температури займання, горіння), які описують процеси горіння силових літій-іонних акумуляторів електромобілів (на прикладі елементів силових батарей TESLA MODEL S), а також дослідження впливу чинників на ціпараметри за розробленою методикою вогневих випробувань. Для досягнення задекларованої мети здійснено ексериментальні дослідження впливу відкритого полумя на силові літій-іонні акумулятори електромобілів, а також виявлено та описано залежності впливу чиників на теплові параметри та особливості горіння силових літій-іонних акумуляторів електромобілів.
Опис матеріалу. Для дослідження відбирались зразки з силової АКБ електромобіля TESLA MODEL S ємністю 75 кВт∙год. Відібрані зразки елементів акумуляторної батареї, були поділені на три групи: зі ступенем заряду 100%, 50 % та повністю розряджені. Кожна група містила по дев’ять дослідних зразків. Вогнева дія на досліджувальні зразки батарей здійснювалась модельним полум’ям класу В. Зразки розміщались над модельним вогнищем вертикально: анодом вгору та вниз, та горизонтально. Загалом була проведена серія з 27 експериментів. При проведені експериментальних досліджень фіксувалась температура дослідних взірців батарей, а також проводилась фото та відеозйомка.
Висновки. За результатами натурних вогневих випробувань елементів силової АКБ електромобіля TESLA MODEL S та розробленою методикою встановлено, що при вертикальному розміщенні елементів анодом вниз, вентиляційний отвір спрацьовує найпізніше, а при горизонтальному розміщенні – найшвидше. У розряджених елементах через 9-11 с після початку виникнення необоротної екзотермічної реакції спрацьовує вентиляційний отвір, з якого виходять гази, що горять, викид яких триває 3-5 сек. Горіння таких батарей не супроводжується вибухом. Втрата маси елемента батареї становила 15-21 %. У всіх експериментах незалежно від стану заряду чи розміщення батареї необоротна екзотермічна реакція відбувається при досягненні температури батареї 165-195 ºС. При збільшені заряду батареї збільшується час викиду вентиляційних газів, якігорять, що супроводжувалося гучнішим звуком, а також зменшується час між завершенням викиду вентиляційних газів та вибухом (що не стосується розряджених батарей). Стан заряду практично не впливає на температуру горіння вентиляційних газів, яка становить 700-780 ºС для різного стану заряду батарей.