欢迎来到 节能与新能源汽车年鉴 官网!

搜索

节能与新能源汽车年鉴

节能与新能源汽车行业官方权威性工具书

手机网站

微信网站

版权所有  ©  北京国能赢创能源信息技术有限公司    京ICP备17037723号  京公网安备 11010802025013号                                                                                                                网站建设中企动力 北京

《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室
联系人:王云龙
座 机:010-88110355
手 机:13691117911(微信同号)
邮 箱:chinaev863@126.com

>
>
>
2018年新能源汽车智新峰会-烟台创为新能源科技有限公司技术总工程师李明明-高比能量电池系统热安全及监测预警技术研究

您现在的位置:

2018年新能源汽车智新峰会-烟台创为新能源科技有限公司技术总工程师李明明-高比能量电池系统热安全及监测预警技术研究

作者:
来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2018/11/15 02:08
浏览量

烟台创为新能源科技有限公司技术总工程师 李明明

 

烟台创为新能源科技有限公司技术总工程师李明明带来主题为“高比能量电池系统热安全及监测预警技术研究”的分享。

 

我讲的这个题目比较大,实际上我们做这个电池热失控检测以及这个电池火灾,更容易理解一些,怎么样捕捉到这个火灾信号或者是热安全一些事故的信号,尽可能让它更早期地把这个信号输送出来,给这个驾乘人员,可以获得更快的逃生时间,这是我们做的一个工作。下面我们把这个热失控研究检测语境技术研究和实验跟大家做一些分享。

 

公司背景。我们公司一直致力于热失控电池解决安全方案,有比较多的合作单位,使用单位已经超过了40多万,同时也有千人计划和联合实验室做一些联合性的工作。公司发展实际上是从2012年开始电池热失控和电池热事故的一个检测研究。当时到各个电池厂做交流他们认识比较少。这个电池保有量更多,这个市场关注点越来越多了。结果到目前来说,主要关注点是商用车最多的,尤其是大巴车,包括营运客车,针对这些电池舱的应用。2016-2018年快速发展,随着新能源车推广的保有量的比较多, 事故以及火灾发生的比较多,2018年上半年发生50多起火灾。储能电站也有国内相应大规模的这个储能电站的火灾事故。随着安全标准实施我们也参加了很多标准,和一些单位做一些技术性的储备。

 

三个部分进行介绍:

 

1、热失控安全现状。介绍国内外目前有哪些法规标准是规定了对热失控进行哪些解释。

2、热失控语境研究。

3、这个电池当中的热失控的使用。

 

预警以及防护装置,早期提的是灭火器,现在是改为防护装置。目前包含这个相关产品各这些情景中心也在研究,用什么灭火要更适合于这个电池的火灾,怎么样更有效地抑制住或者是扑灭,发现这个扑灭火灾非常难,因为这个受个体的大小,这种安装位置的或者是空间的影响,装载非常大量的这个需要药剂,或者更多使用降温效果的药剂,这个效果是非常优秀的,也是可以表现出来,但是这个车放不下,有的是放这个电池箱内部,也有在电池箱外部,这个内部药剂也这个干粉、还有1230等等。

 

我们主要是关注预警,就是热失控的预警信息。这个产品属于这个消防产品,界定的时候今年在7月份公安部相关这个产品合格评定中心,负责发3C认证的地方,明确了沈阳消防所对于这个电动客车动力这个火灾防控装置一个通用技术要求,因为没有相应的国标和行标,需要做一个技术鉴定,把这两个装置分开了,预警装置,一个是灭火器,在不同的所进行不同的鉴定然后技术认证。

 

电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求,包括泄露、起火、爆炸以及热失控的参数。包括SOC、电压下降电流或者是其他的阀值水平。

 

除了电池本体之外还可以借鉴储能方面,目前相当于是调查联盟,包括美国、日本关于储能安全一些落实的安全标准以及相应的出台。

 

美国为例,纽约的标准,美国消防协会有这个认证公司,有不同的出台标准。9540A是2020年发布,现在正在处于征求意见稿的状态。主要是针对储能安全,9540A主要是针对这个电池防护以及参数的标准,大家可以搜索以及下载,这里面有更详细的介绍。

 

国内的标准,主要选择锂电池,主要也是应用于锂电池,铅酸电池这个应用比较少,应用比较多还是磷酸铁离。

 

国内外对于热失控电池探测运用哪些技术?

 

1、双生隔膜,正副级如果隔膜短路,这个肯定是电压为主。如果是使用一个双向的隔膜,那么当它到隔膜一半的时候,正负级这个电机的不会形成短路,但是测量我的正级与这种隔膜之间的状态,肯定是一个短路的状态,这是一个非常好的方法,这个想法非常优秀,这个生产商这个难度非常大,因为这个隔膜要做成本身非常薄,要进行这种双向隔膜可能有一定的难度。

 

2、非侵入性参数测量。主要是BMS,在座都是相应专家,就不再做过多的描述。还有相应的一些机械应变,因为这个锂电池热失控肯定要膨胀,不管是软包还是钢壳都有一个碰撞状态,会进行一个模组的挤压,挤压了之后,再研究这个应用变化的数据。

 

基于内力的变化,也是一直在研究,像难度电源在铅酸里面用的比较多,对于磷酸铁离电池肯定有一定的难度。一直致力于这些方面的研究,可能也学到了不少的进步。目前内组来说,在这个电池企业来说认为是非常难的一个工作。

 

通过热失控气体分析。我们也是从事基于这个气体分析,应用什么合适传感器,对你产生热失控的一瞬间或者是更接近的时候,起到发生巨变。只有发现单节的时候,形成预警,不要让这个单节的形成蔓延,不要影响到另外一个热蔓延导致一个更大的火灾。这个相应的气体研究的结合,网上也有相应的论文,大家可以搜索一下。

 

知道通过这个电池过充或者是加热方式下分析了热失控产生的哪些气体,把它的气体做了一个分类,主要是一氧化碳和二氧化碳,在控制比占的是比较多,同时还有一些大量氢气产生,针对不同电池产生不同比较多。这也是我在网上搜集到的,主要还是国家实验室他们之间的分析,分析电池发生漏液、氧化之后产生哪些气体,得出的结论是二氧化碳、一氧化碳、氢气等等的气体。

 

有一个专门介绍,法国国立奥尔良大学的报告,对磷酸铁离进行一个扩充,对这个补充的时间抽取不同的气体,对这个气体进行分析,后来发现整个这个结论,会形成主要二氧化碳占47%,氢气大概占到23%,还有一氧化碳的数据。我们基于所有目前大家做的这些技术研究,我们开展了基于气体的认识和研究。

 

我也是按照它的方法做了一个热失控箱,这个图表当中分析比较多,我只是针对这个气体,包括一氧化碳、二氧化碳做了一个定量的分析,也是在热失控发生前抽取了一下技术,之后在每隔十秒钟之内返回这个气体,对这个气体有一个送样,委托了国家化学检验中心做了一个检验,明显可以区分出来在一氧化碳的这个数据量这个变化非常大,原先这个里面是11.5%PPM,到后期一旦发生热失控这个迅速达到了400PPM以上,我们认为这个一氧化碳是完全可以识别的信号,对于一氧和氮,这个空气含量比较多,这个数据量没有什么大的变化,很难区分,是这个是不是产生异常,还有一个二氧化碳的这个情况也是不好区分的,针对这个乙烯还是非常好区分的。二氧化碳没有燃烧,导致这个烟雾状态,如果产生热蔓延导致这个电池起火之后,可能会有大量的二氧化碳。

 

对于这个电池测量来说,大部分需要是要求在做,不管是做加热或者其他的这种实验的时候,只允许冒烟,不允许起火。我们做这个实验的目的就是为了验证这个上面是否所说的正确,我们找出一个可识别的信号,对它基于一个气体信息这样一个判别。

 

现在控制电池的时候,在55恩度或者65度之间可能会关停掉你的电池。从65度一直到100摄氏度,每隔十个摄氏度进行扩充。我就测它的每隔十度,抽一袋剂,这个延迟确实没有发生爆炸,我用的是一毫米的这个电路,一般到了1350度的之后这个磷酸铁铁离发生爆炸,都进行测试。如果到热失控发生再把这个信号报警出来,如果使用这种传感器报警出来就有点太晚了,能否发现在这个上升形成热失控趋势当中,有一种拐点的时候,把这个信号打出来,有的时候到了70度或者是80摄氏度,我要把这个可以识别的信号进行识别。

 

后期我们整个结论,通过一氧化碳以及乙烯这两个信号是完全可以识别,特别是在70摄氏度,70摄氏度的时候,150PPM这个数据量,后期就认为他可以在200PM这个有效报警,而在这个78摄氏度的时候就是80,这个温差,这个时候磷酸铁离会释放出来一氧化碳,对于其他电池我正在研究可能有相应的氢气释放,这个实验是针对磷酸铁离。

 

这个电池里面不但有本题还有隔膜,就要测量这个隔膜还是有你的这个碳酸二甲,对这个传感器等等这种影响,做了一些相应的数据判例,防止这个误报的状态。

 

还有电解液泄露,在电池包内部还是非常危险,本身就有可燃性,一定有火花产生,会导致这个爆炸。我就在想,如果是作为这个热事故信号,我们不可能只是因为这个起火就报警,而是因为可能形成火灾的一些不确定的因素,都需要进行预警出来。电解液是一个因素,还有一个变线过热的分解,有一个箱子老是在报警,这个车子运行一年多,不到一年两个月,后来一直在报警,不知道为什么,到最后因为时间很长了,这个司机就打开了,最后发现这个线柱,这个螺丝周围的表皮的电缆和塑料层全部熔化掉了,因为这个电压电流其他这些数据都是准确的,但是因为这个螺丝进行松脱导致这个周围发热,把这个周围的电池模组塑料进行熔化了,这样一个火灾。

 

电解液状态下需要区分出来,因为这个电池组装完毕之后可能会有这种残存的电解液,还有因为硅胶类型发出这个气味的类型,对这个传感器形成影响,本身不是做传感器,我是需要选择出来一个什么样的传感器,或者制造出来一个什么传感器可以分析这个信号。我的目的,就是需要对电解液需要具有灵敏性的反应。比如说使用这个半导体会容易形成硅中毒。

 

我们做的实验要想做好,热失控所有危险点要检测出来,就需要通过温度参数,温度传感器目前这个内部已经暴了,有一些相应的这个点测出来这个表体温度,还需要做的这个气象参数的参量,我指的这个气象是气体,不但这个包含烟雾还可以包含这个气体有效成分,某一个一氧化碳或者乙烯这些传感器都需要进行增加,或者是通过PM2.5也可以发现它的漏液。通过各种传感器的联合应用,如果使用这个移动感温、感烟的传统传感器是测不出来,是非常滞后的。

 

这是电解液检测情况。我们需要通过烟雾对一氧化碳以及温度类的传感器,可以实施整个电池包内部,从热失控、热事故的这个危险点状态一直到它的热传播都需要进行一个检测。当然了,同时这个火焰也是一个检测火灾的一个非常明确,但是这个火焰传感器经过实验比较敏感,这个内部比较紧凑,这个内部可能有这种火苗产生才是这个测量是准确的。后面做的工作,直在研究是不同成组方式还有单一模块到锂电池这个温度的分布规律,还有形成热传播之后的行为。这是我们目前正在做的一些规律。

 

总而言之,我们做的工作是一个使用安全、动安全。这个电池箱内部也好增加热失控预警提前增加了一个时间,针对这个灭火装置,可以抑制一段时间,不要让它产生污染,更好地保护乘客安全。

 

整个设计,早期预警装置是非常重要的预警,这里面是灭火预警,必须要有一定探测器,加灭火器。这个探测器和灭火器之间进行联动,我在什么时启动这个灭火器,但是这个两个产品,我们认为早期预警这一套装置,使用这个灭火器。目前整车方案有温度类的传感器,根据这个数据共享的,我们这个通过勘测器,我们自己就是总体一个空气量的温度传感器,这个应用数据进行检测,同时进行这个综合数据的判断。语境方式通过仪表,主要提供给这个司机得到一个使用就可以了。我们主要这个传感器标定工作还有这个算法,什么时候启动灭火装置,什么时候报警,同时这个失液报警还是着火报警,分不同的级别。这样可以给司机提供好的非常缓冲时间,这是露液报警发出比较短暂或者长时间检测的报警状态,司机可以慢慢地靠边停车,这个车速就是随便控制了,就是不需要降速,如果是在使用这种高频率的报警或者是三级报警达到了之后,跟这个汽车的汽车联动,而且看到了这个五公里以下,同时这个车门自动打开,当达到了三级预警的时候必须启动灭火器,这个时候要通知EMS进行这个电源的管理,同时把这个灭火装置启动,同时板这个车速预警下降。

 

高耐用性,目前这个电池一般都是八年、十年,所以这个里面原器件怎么样选择,同时还需要考虑低功耗的这个休眠策略,因为有的车要求是供电长电,这个包含充电12和你行驶24伏这个状态需要进行连续不断的工作,要做一个低功耗的策略,还有一个这个传感器,不应该某一个传感器坏了影响这个车的功能,需要这个降级处理。

 

电池箱内部,安装这个电池上部,而这个灭火器一般比较随意了。无线,个别有一个用了无线,实际上是用的勘测器。还有用这个电池硅,还有电池室,以及整个成站的做防护,还有二次消防署的接口,对于这个储存来说。我们正在实施是一个长沙48兆瓦式的储能电站,同时这里面就涉及到一个水,因为毕竟是不动,我就设计成水板可以使用大剂量可以直接喷水,一旦发生这种热失控抑制补助,可以采用雨淋式。

 

这是储能电站的设计,这是我们在的一些项目,目前还有这个电网测的这个示范性的工程。目前做了接近200兆瓦时这个储能电站的这个防护。目前整车企业用的比较多,电池企业也有很多,今天来了很多我们的客户。我的分享就到这儿。

 

以上内容据峰会现场速记整理,未经嘉宾本人审阅。

活动报名

关于举办“汽车行业标准必要专利领域热点问题”研讨会的通知
活动地点:
北京裕龙国际酒店
活动时间:
2023-10-27 09:00 ~ 2023-10-27 17:30
报名时间:
2023-09-05 00:00 ~ 2023-10-27 07:30
《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室于2023年10月27日“汽车行业标准必要专利领域热点问题”研讨会。本次会议我们邀请到领域相关专家,结合欧盟等国家全球法规及实践经验,帮助我国企业更好地应对机遇及挑战。

专家发言

相关附件

暂时没有内容信息显示
请先在网站后台添加数据记录。