動力電池熱失控原因分析以及熱失控預警和滅火系統(tǒng)原理的解析

編者按

動力電池工作后是必然要發(fā)熱的，常態(tài)下是可控的，但是非常態(tài)下會失控。如果失控，必然會發(fā)生火災。技術(shù)上必須要搞清楚，對失控原因分析是必須的。

動力電池組熱失控機理，許多大學和研究機構(gòu)在專門立項研究，而客車企業(yè)目前急需要的是，有一個理論基礎(chǔ)，已經(jīng)通過權(quán)威機構(gòu)認可，同時有技術(shù)含量的產(chǎn)品。目前客車企業(yè)對此比較困惑，主要原因是動力電池組的一個總成件是客車廠采購，而目前動力電池組產(chǎn)品離客車企業(yè)的要求有較遠的距離。

一、動力電池熱失控原因分析

動力電池工作后是必然要發(fā)熱的，常態(tài)下是可控的，但是非常態(tài)下會失控。如果失控，必然會發(fā)生火災。技術(shù)上必須要搞清楚，對失控原因分析是必須的。歸納起來，有內(nèi)、外2個方面的基本原因：

(1)外因：過充電觸發(fā)熱失控、外力導致熱失控、過熱觸發(fā)熱失控；

(2)內(nèi)因：電池內(nèi)部短路觸發(fā)熱失控。

動力電池是能源系統(tǒng)，工作一定會發(fā)熱。要保障絕對安全，必須從工程上，有可靠技術(shù)來保障它的發(fā)熱是可控的。

保障基本途徑有兩條：一是事前有預警，可提前進行人員干預，但是如果預警功能失效，必須有自動效滅火功能。如果以上兩條做到了，動力電池組的安全，自然就有保障了。

二、動力電池組熱失控預警及滅火是一個整體

主要由單體式動力電池火情預警控制裝置和動力電池專用新型氣體自動滅火裝置兩部分組成。干預控制及火情發(fā)生緊急狀態(tài)下自動高效滅火，具有多傳感器復合探測，全周期火情探測，熱失控監(jiān)測分析預警，緊急控制滅火等特征，以探測預警智能控制的方式解決動力電池組火災隱患，最大限度保護電動汽車及司乘人員安全。

實際車載產(chǎn)品必須要求，裝置體積小巧、安裝靈活、運維便捷、綠色環(huán)保、適應性強等優(yōu)勢特點，在功能（性能）上要求，有火災探測預警、自啟、人工啟動等，滿足滅火效率和效果要求。

三、動力電池組熱失控預警的基本功能

針對動力電池熱失控進行智能化管理，要實現(xiàn)電池火災初期探測、智能分析、提前預警， 主要功能要求：

火情早期準確識別

全周期火情探測記錄

智能判斷，聯(lián)動滅火

數(shù)據(jù)黑匣子功能，數(shù)據(jù)追蹤

滅火劑無殘留，對電器設備無損害

長壽命，輕維護

開放接口，信息共享。

四、動力電池熱失控預警與滅火系統(tǒng)原理

（一）動力電池熱失控預警系統(tǒng)

系統(tǒng)通過監(jiān)測電池箱內(nèi)部類CO氣體、煙霧、溫度、火焰各探測點的實時參數(shù)及其變化值，使用數(shù)據(jù)監(jiān)測模型對參數(shù)變化進行動態(tài)分析處理，智能判斷是否存在熱失控火情風險。動力電池火情預警控制系統(tǒng)如下：

（1）工作原理如下：

當動力電池出現(xiàn)故障并開始泄壓、發(fā)熱等，探測器可探測到異常變化，將火情發(fā)生的潛在階段、發(fā)煙階段、高溫階段及明火階段通過CAN總線或線束向駕駛員發(fā)出預警信號，實現(xiàn)分級預警及控制啟動滅火裝置，系統(tǒng)可以智能判斷并自動啟動滅火裝置以防止火情惡化，也可在緊急狀態(tài)下由人工啟動滅火裝置。滅火裝置通過高效滅火劑在數(shù)秒內(nèi)控制火情，最大限度保護電池組安全。

（2）產(chǎn)品實例介紹

裝置具有體積小巧易于安裝布設，品質(zhì)優(yōu)異環(huán)境適應性強，多重探測分階段多樣化，數(shù)據(jù)分析模型科學先進，控制精準快速響應到位、管理動態(tài)程序化智能化等優(yōu)勢特點。

失控預警裝置為集主動探測、數(shù)據(jù)分析研判、控制、管理多重功能為一體的集成化設計，內(nèi)含高靈敏度溫度傳感器、氣體傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?，安裝于動力電池組電池箱內(nèi)，與自動滅火裝置及BMS管理系統(tǒng)對接，探測電池箱內(nèi)因內(nèi)部短路、過度充放、外部短路等導致火災初期所產(chǎn)生的氣體、熱量、煙霧、明火，通過系統(tǒng)智能分析電池熱失控階段并進行自動干預控制。

（二）動力電池組專用氣體自動滅火裝置

動力電池組專用氣體自動滅火裝置日常為無壓力儲存，滅火藥劑具有防潮、耐溫、抗腐蝕等優(yōu)異性能。火災發(fā)生時，裝置通過電啟動或感溫啟動方式引發(fā)滅火藥劑發(fā)生作用，迅速產(chǎn)生大量亞納米級固相微粒和惰性氣體混合物，以高濃度煙氣狀立體全淹沒式作用于火災發(fā)生的每個角落，通過物理降溫、化學抑制、稀釋氧氣多重作用，快速高效撲滅火災，對環(huán)境及人員無毒害。

動力電池組專用氣體自動滅火裝置在體積、重量、滅火效率、環(huán)保性能和便捷易用性等方面有顯著優(yōu)勢。產(chǎn)品立足國家及行業(yè)標準，依據(jù)動力電池系統(tǒng)保護空間環(huán)境及其自身特點，經(jīng)過大量試驗研制成型，具有體積小巧、快速高效、安全易用、運維便捷、綠色環(huán)保等特點。

（一）滅火機理說明：

（二）滅火裝置啟動模式說明：

（1）電啟動

火災發(fā)生時，探測器傳遞信號給消防控制器，控制器通過電信號啟動滅火裝置滅火；或人工控制電啟動按鈕啟動裝置滅火。

（2）熱敏線感溫線啟動

當溫度達到170℃，或遇明火時，熱敏線感溫自燃，并迅速傳遞啟動信號給滅火裝置快速撲滅明火。