Erklärt: Warum fangen indische Elektrofahrzeuge Feuer?
Veröffentlicht: 2022-04-24In letzter Zeit war der indische Raum für Elektrofahrzeuge (EV) voller Nachrichten von Zweirädern, die in Flammen aufgingen
Die Zellherstellung in Indien muss als gut durchdachte Übung erfolgen, nachdem der Prozess einschließlich seiner Grenzen vollständig verstanden wurde.
Im Zeitalter der viralen Verbreitung von Internetmedien können Missverständnisse die Zukunft von Elektrofahrzeugen negativ beeinflussen. Um solche Vorfälle in Zukunft zu vermeiden, sollten wir unsere Standards und Werte für indische Straßen indigenisieren
In letzter Zeit war der indische Raum für Elektrofahrzeuge (EV) voller Nachrichten über eine Reihe von Brandunfällen in verschiedenen Teilen Indiens . Solche Vorfälle geben den Interessenvertretern der Elektrofahrzeugindustrie und ihren Kunden Anlass zur Sorge.
Einige haben diese Brände auf eine Kombination aus den steigenden Temperaturen in unseren Städten und dem schlechten Wärmemanagementsystem der EV-Batterie zurückgeführt. Angesichts der vielen Missverständnisse über Altweibersommer und schlechtes Wärmemanagement wäre es falsch, diese den Ausbrüchen von Elektrofahrzeugbränden zuzuschreiben.
Der Fall von Lithium-Batterien
Stattdessen sollten wir uns lieber genauer ansehen, wie ein Lithium-Ionen-Akku (Li-Ion) verpackt und konstruiert ist. Ein aus Li-Ionen-Zellen bestehendes Elektrofahrzeug benötigt einige hundert Grad Celsius, bevor es zu einem „thermischen Durchgehen“ kommt, das Brände im Elektrofahrzeug verursacht. Extrem heiße Wetterbedingungen und unsachgemäße Wärmemanagementsysteme der Batterie können die Leistung beeinträchtigen und die Lebensdauer verkürzen, aber sie verursachen keine Brände.
Mehrere Hersteller von Li-Ionen-Akkus sorgen dafür, dass sie sich bei etwa 45-55 Grad Celsius automatisch abschalten. Wenn diese Sicherheitsfunktionen nicht in das Fahrzeug eingebaut sind, kann die von den Batterien erzeugte Wärme eine Temperaturspitze von einigen hundert Grad Celsius verursachen.
Diese Brände sind ein Fall von Qualitätskontrollfehlern, die möglicherweise in der Entwurfsphase nicht berücksichtigt wurden. Es könnte sein, dass Wettermuster für verschiedene Zielregionen nicht berücksichtigt wurden oder dass der Pack-Montageprozess nicht der robusteste war oder einfach auf Tests beschränkt war, bei denen die Risse in der Panzerung nicht freigelegt wurden.
Zellenauswahl, Qualität und Batteriedesign
Im vergangenen Jahr gab es eine boomende Nachfrage und einen anschließenden Verkauf von Elektrofahrzeugen, insbesondere Zweirädern. Angesichts des weltweiten Nachfragebooms haben wir auch ein Gerangel um die Sicherung der Lieferketten für Batteriezellen erlebt. Deshalb suchen Originalgerätehersteller (OEMs) nach Alternativen, um ihre Produktionspläne zu sichern. Während die meisten Zellen eine ähnliche Ausgabe für ein bestimmtes Spezifikationsband bieten, kann die Qualitätskontrolle eine große Variable sein.
Die Zellenauswahl ist ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung des gesamten Akkupack-Designs, und Abweichungen in den Zellen können zu größeren Abweichungen in der Packleistung führen. Wenn wir uns also mehrere Zelllieferketten ansehen, muss jede einzelne überprüft werden. Die Überprüfung einer Zellenmarke und eines Zellenmodells erfordert umfassende Tests, um Leistung und Sicherheit unter einer Vielzahl von Bedingungen zu gewährleisten, und ist daher kein Prozess, der beschleunigt werden kann.
In letzter Zeit können die meisten Batteriebrände auf Kurzschlüsse zurückgeführt werden, die zu unkontrolliertem Strom führen. In diesem Zustand erhitzen sich die Zellen auf über 100°C. Schlechte Zellenqualität und schlechtes Batteriedesign verursachen Kurzschlüsse. Darüber hinaus führt das Fehlen eines geeigneten Batteriemanagementsystems (BMS) dazu, dass Zellen mit den richtigen Sensor- und Softwaretechnologien nicht richtig verwaltet werden.
Dieser Temperaturanstieg wirkt sich auf die Lebensdauer und Leistung der Batterie aus, verursacht jedoch keinen Brand des Elektrofahrzeugs. Um Feuer zu fangen, muss ein Lithium-Ionen-Akku auf einige hundert Grad Celsius erhitzt werden. Was durch Umgebungswärme oder die Abwärme einer betriebsbereiten Batterie nicht möglich ist. Es muss einen Kurzschluss geben, damit die Batteriezelle diese Temperatur erreicht.
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Viele Elektrofahrzeuge, die Feuer fingen, verwendeten eine temperaturempfindlichere Batteriechemie namens NMC. NMC-Batterien bieten eine Kombination aus Nickel, Mangan und Kobalt. Um einen temperaturempfindlicheren Akku zu verwenden, wurden auf Akkuebene keine Designmaßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass er thermisch richtig gekühlt wird.
Es könnte auch argumentiert werden, dass in diesen Fahrzeugen Brandunterdrückungsmaterialien aufgrund zusätzlicher Kosten, Volumen- und Gewichtsanforderungen im Fahrzeug fehlten. Viele OEMs kürzen Abstriche, nur um die Kosten zu senken und eine größere Batteriereichweite sicherzustellen, und bringen diese Produkte dann ohne die richtigen Designentscheidungen auf den Markt.
Schnelles Scale-up und unzureichende Qualitätskontrolle
Im vergangenen Jahr hat es im Bereich der Montage von Elektrofahrzeugen und Batterien eine rasche Aufwärtsskalierung gegeben. Dies hat zu erhöhten Anforderungen an die Fertigung geführt, aber die Fertigung ist eine Aktivität, die Kapazitäten erfordert. Kapazitätsaufbau braucht Zeit. Es gibt auch Herausforderungen bei der Qualitätskontrolle, die auftreten können, wenn der Produktionsumfang erhöht wird, was ebenfalls zusätzliche Zeit zur Bewältigung erfordert.
Es ist kein Prozess, der beschleunigt werden kann, und sicherlich nicht so schnell, wie er im letzten Jahr oder so passiert ist. Wenn dies nicht richtig durchgeführt wird, kann das Scale-up der Produktion chaotisch sein und zu Albträumen bei der Qualitätskontrolle führen. Sowohl die EV- und Batteriemontage als auch das unterstützende Anbieter-Ökosystem sind in Indien ziemlich neu und es wird einige Zeit dauern, bis Qualitätskontrollnormen etabliert sind .
Im Rahmen der FAME India -Richtlinie (Schnellere Einführung und Herstellung von Elektro- und Hybridfahrzeugen in Indien) werden OEMs im Wesentlichen dazu angeregt, Batteriepakete mit größerer Kapazität zu liefern, ohne das Fahrzeugdesign zu ändern. Der Versuch, eine größere Kapazität in das gleiche Volumen zu packen, setzt Packdesigner unter Druck, Kompromisse bei Sicherheitsaspekten der Packtechnik einzugehen. Der Hauptgrund für diese Brände ist die Zunahme der schieren Zahl der verkauften Fahrzeuge, bevor die Qualitätskontrolle hätte stabilisiert werden können.
Der Weg nach vorn
Erstens muss die Qualitätskontrolle für die Akkupack-Montage und die lokalisierte Komponentenfertigung perfektioniert werden. Wir brauchen sichere lokale Lieferketten für Zellen, die unter Berücksichtigung indischer Bedingungen hergestellt werden.
Indien hat sich noch nicht am Prozess der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien oder LiBs-Zellen beteiligt. Mit dem Production Linked Incentive (PLI)-Programm ist das Land auf dem Weg zu einem massiven EV-Scale-up. Die Zellherstellung in Indien muss als gut durchdachte Übung erfolgen, nachdem der Prozess einschließlich seiner Grenzen vollständig verstanden wurde. Man muss verstehen, dass der herkömmliche Herstellungsprozess von LIB-Zellen extrem qualitätskontrollempfindlich ist. Schon kleinste Ausrutscher sorgen für Sicherheitsbedenken.
Das LIB-Zelldesign und der Herstellungsprozess müssen für indische Anforderungen überarbeitet werden. Wir brauchen einen geeigneten eingebauten Temperaturmesssystemsensor. Wenn die Batteriezelle eine bestimmte Temperatur überschreitet, unterbricht das System die Stromversorgung, macht das Fahrzeug bewegungsunfähig und sendet eine Nachricht an den Benutzer, dass er dieses Fahrzeug zur Reparatur bringen muss.
Kommen wir zur anderen Seite der Gleichung – der Ladesituation. Da viele Menschen intelligente Ladegeräte zum Laden ihrer Elektrofahrzeuge verwenden, kann die Industrie diese Technologie nutzen, um Daten über die Temperatur oder den Zustand der Batterie zu erhalten. Ausfallsichere Maßnahmen wie das Ladegerät, das dem Fahrer mitteilt, dass die Batterietemperatur zu hoch ist und nicht geladen werden kann, müssen durchdacht werden.
Angesichts der sich ständig weiterentwickelnden Vorschriften in der EV-Branche kann es schwierig sein, den Überblick zu behalten. Aber die Branche sollte sich bewusst bemühen, ihr einen Schritt voraus zu sein. Alle EV-Anbieter sollten eine temperaturbeständige Zertifizierung vorlegen und sie den Kunden beim Kauf eines neuen Fahrzeugs zur Verfügung stellen. Wir sollten mehrere Drittlabore in Indien aufbauen, die diese Batterien bei unterschiedlichen Temperaturen und Betriebsbedingungen testen und OEMs ein Temperaturzertifikat ausstellen können.
Zusammenfassen
Im Zeitalter der viralen Verbreitung von Internetmedien können Missverständnisse die Zukunft von Elektrofahrzeugen negativ beeinflussen. Um solche Vorfälle in Zukunft zu vermeiden, sollten wir unsere Standards und Werte für indische Straßen indigenisieren . Branchenakteure sollten einen Anruf entgegennehmen, um eine Zertifizierung durch einen Dritten zu erhalten, auch wenn die Regulierungsbehörde dies nicht verlangt.
Diese Art von Pannen und Rückschlägen sind Teil des Prozesses, insbesondere wenn wir auf moderne Technologien umsteigen. Schließlich können wir uns auf bessere Lösungen und Sicherheitssysteme freuen, die in Elektrofahrzeuge eingebaut werden.