1月16日,2018首届中国(成都)新能源汽车高峰论坛在成都盛大开幕。中船重工第七一〇研究所湖北海山科技有限公司应邀携火敌动力电池热失控预警与快速灭火技术参加,项目总师殷正保在大会作主题《动力电池组热失控预警与灭火技术》演讲。
前面几位专家和老总就各自的范围给大家做了非常精彩的分享。下面由我给大家做一个分享。今天我的交流主要四个方面,分别为研究的背景、热失控预警解决的技术途径、灭火解决的技术途径和试验验证情况。
第一部分就是研究的背景。
发展新能源和节能减排成为了全人类的共识,我相信大的发展趋势不会变。近年来,随着大气污染日趋严峻,以石油为主的化石类能源的稀缺性和不可再生性,与日益增长的全球汽车保有量之间的矛盾将日益尖锐。各国相继出台了鼓励新能源汽车政策,如双积分制、普通燃油车退出时间表等,我国也不例外。在这样一个大的背景下,新能源汽车呈现出来一种蓬勃发展的态势,接下来在可以预见,相应的问题也就出现了,安全问题成了一个困扰行业发展的重要的问题。
(1)近年来,使用动力锂电池的新能源车发生自燃、爆燃等事故新闻媒体时有报道,让业界不得不重新审视锂电池安全。
(2)从事故类型上分析,动力锂电池发生自燃通常有高温、外力作用、自身老化、过度充电等原因。因动力锂电池通常都是组合使用,因此一旦发生火灾,其扩散蔓延速度非常快。
(3)如何将动力锂电池火情在初期进行探测、控制并防止复燃,避免更大的财产和生命损失,成为科研工作者面临的首要问题。
还有一个大的背景就是近年来相关的行业标准在逐步落实,在《电动客车安全技术条件》里面就明确了充电储能系统应该具备火灾监测的自动功能,在驾驶区给驾驶员提供声光报警信号。而且一旦发生失控以后,并且没有烟气进入到乘客舱才算通过。还有我们参与的灭火装置的技术要求,也在处于一个征求意见的阶段。近期就会落地实施。
第二部分就是热失控预警的解决技术途径。
动力电池是能源系统,要维持正常工作,一定会发热的。要保障绝对安全,必须从工程上,有可靠技术来保障它的发热是可控的。如果要想把动力电池的火情控制住,扼杀在萌芽主要有两条途径:第一个就是事前的预警;第二,一旦提前预警失效或者是干预也失效,就要具备高效的灭火装置。如果这两条做到了动力电池组的安全问题自然会有保障。
(1)首先分析一下电池热失控的机理。热失控的起因有很多,包括一些外部的过温过压,还有由于交通事故导致的穿刺挤压,外部的短路,都可以导致温度积聚升高。热失控一旦产生以后这个发展速度是非常快的,我们也做了大量的实验,锂电池一旦发生爆燃是非常可怕的一件事。
(2)动力电池热失控的规律总结。我们收集的一些数据,实现三级预警。首先在内部的电阻在变小,这个时候内温就升高,升高达到80度左右,化合物会逐渐的聚集和释放出来。当温度达到130和250度的时候,隔膜就会出现一个分解,同时会释放出大量的温度。温度超过250度以后基本上就处于热失控的一个边缘了。所以我们一定要在事实监测整个动力电池内部温度的变化情况,实时的做出预警判断和一些控制。
(4)我们提出的热失控应对策略就是四步,早期预警、智能判断、提前干预、主动灭火。
(5)第一个在早期进行预警,然后根据我们的预警情况和传感器的判断和分析做出一个智能的判断,提醒我们的人员进行一个人工的干预,或者在无人值守的其他控制器发出一个信号,结合我们自主研发的一个灭火器来达到一个灭火的目的。
(6)火情预警控制系统通过监测电池箱内部类CO气体、烟雾、温度、火焰各探测点的实时参数及其变化值,使用数据监测模型对参数变化进行动态分析处理,智能判断是否存在热失控火情风险。
当动力电池出现故障并开始泄压、发热等,探测器可探测到异常变化,将火情发生的潜在阶段、发烟阶段、高温阶段及明火阶段通过CAN总线或线束向驾驶员发出预警信号,实现分级预警及控制启动灭火装置,系统可以智能判断并自动启动灭火装置以防止火情恶化,也可在紧急状态下由人工启动灭火装置。灭火装置通过高效灭火剂在数秒内控制火情,最大限度保护电池组安全。
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