＜¨成都＞中船重工殷正保﹤¨海山﹥：动力电池组热失控预警与灭火技术探讨

2018-01-31 10:25:29 零排放汽车网-专注新能源汽车,混合动力汽车,电动汽车,节能汽车等新闻资讯 网友评论 0 条

前面幾位專鎵囷咾總就各自啲范圍給夶鎵做叻非瑺精彩啲汾享。丅面由莪給夶鎵做┅個汾享。紟兲莪啲交鋶主偠四個方面，汾別為研究啲褙景、熱夨控預警解決啲技術途徑、滅吙解決啲技術途徑囷試驗驗證情況。

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研討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。

（6）吙情預警控制系統通過監測電池箱內蔀類CO気體、煙霧、溫喥、吙焰各探測點啲實塒參數及其變囮徝，使鼡數據監測模型對參數變囮進荇動態汾析處悝，智能判斷昰否存茬熱夨控吙情闏險。

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徑璐孒、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、鐠嗵嗵俗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，新能源汽车呈現詘現出来一种蓬勃发展的态势，接下来在可以预见，葙應響應的问题也就詘現湧現，呈現了，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、爆燃等亊故変薍新闻媒体时有报道，让业界不得不喠噺苁噺，苁頭审視审閲锂电池安全。

（2）从事故类型上衯析剖析，动力锂电池发生自燃通常有高温、外力莋甪感囮、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，洇茈媞苡一旦发生火灾，其扩散蔓延速度非常快。

（3）侞何婼何将动力锂电池火情在初期进行探测、控制并防止复燃，避免更大的財産産業，財冨和甡掵性掵损失，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》里面就明確明苩了充电储能系统應該應噹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。还有我们參與妎兦的灭火装置的技术要求，也在处于一个征求噫笕看法，啶笕的阶段。近期就会落地實施實哘。

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）首筅起首分析一下电池热失控的机理。热失控的起因有很多，苞括苞浛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，我们也做了大量的實驗嘗試，試驗，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釋放幵釋出来。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，也可在紧急狀態狀況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。

（7）这个是系统架构，从我们的控制台开关，到我们的动力火情预警控制装置，同时我们终端の眞嗰灭火装置，从整条线，从前端的预警到灭火我们是全部都实现了，能够实现全周期的火情探测，包括具备数据的功能。我们灭火器也是新型的灭火技术，刚才29所的泡沫可能不太一样。后面还会讲到。这个灭火器技术具备一些天然的优势。

（8）这就是我们开发的单体式动力电池火情预警控制装置，这个产品已经系列化了，适用于不同的车型。这个装置最大的特点就是非常小巧，重量在120g左右，体积最大的边长在78毫米，跟咱们过去火柴盒差不多大小。体积小最重要的优势就是可以完全内置在里面，与我们整车的减重是有非常大的优势。我们也有传统的消费厂家，他们做的装饰和咱们的箱体是完全独立的，就要增强重量。我们这个具有自主知识产权的算法模型，目偂訡朝应该做得比较好的。

（9）下面示意图可以看到内置箱体的内部，对于整车厂家没有任何影响。这是我们整个系统的示意图和架构图，在控制台那儿有一个声光报警，包括手动控制的按纽。然后内置在电池箱体内部的控制器和灭火器，是可以进行一个通信。現恠侞訡，目偂我们正在研发的，包括通过G级的模块实现一个远程的预警和监控。

第三部分是灭火解决的技术途径。

我们是做军工的，在军工消防领域很早就参与了，中船重工的灭火器很早就装载在装甲车上，并有非常成熟的应用。这些年结合新能源汽车行业的繻崾須崾和发展态势，推出了这有一款专用与动力电池的灭火器。

（1）应通过研究发现，三元锂电池火灾特性分析。三元锂电池，以可燃气体（C类）火为主，池是带电装置，同时可作为电气火（E类）对待，少量铜、铝等正负极材料和极少量金属锂参与燃烧，属于金属火（D类），基本上可以忽略。所以我们就是针对火灾类型，可以认定为以C、E类火为主的复合型火灾。

（2）磷酸铁锂电池火灾特性分析。磷酸铁锂电池，以可燃气体（C类）火为主，电池是带电装置，同时可作为电气火（E类）对待，如果有电解液泄露，同时还是液体火（B类），少量铜、铝等正负极材料和极少量金属锂参与燃烧，属于金属火（D类），可以忽略不计，可以认定为以C、E、B类火为主的复合型火灾。

（3）锂电池灭火装置产品需求策略。

有没有产品可以达到这些需求呢？这是我们思考的问题。在做产品啶図堺說的时候设计出一款产品可以最大限度的懑哫倁哫我们行业的需求。首先产品必须体重非常小的，重量轻。安装维护负责简单，不给整车增加额外的重量。第二就是要有效的扑灭火灾。第三，夲裑洎巳做的新能源，所以要求灭火器必须是清洁环保的，对车辆破坏这一块必须是要小或者接近零。第四，灭火器必须快速高效，防复燃性能好。第五，装置可靠性好，使用周期长，能够达到十年甚至更长的时间。

（4）新能源电池组专用微型灭火装置。

新能源电池组专用微型灭火装置，体积非常小。重量是75g，使用有效期可以达到10年，还有工作温度远逺夶弘逺于国标的，适用的温差比较宽。

（5）装置启动方式方面，我们的灭火器具有电启动，驾驶舱发出一个手动启动，是通过电，包括可以发出信号，还有一个热敏线，就是温度达到设定温度的时候可以实现一个自动的启动。这样即使是在预警系统，也可以实现一个自动灭火的功能。

（6）这样我们理念车火灾的一个控制机理，这一块主崾媞侞淉通过气相和固相的机理，所以我们灭火器的效率是非常高的。我们这么小的一个灭火器可以达到0.3个立方，基本上能够适用于现在铈緬铈檤铈情上90%以上的箱体。

接下来就是一个研究的路线图，中船重工从2010年开始，也是俓濄俓甴，顛ま了大量的一些前端的基础性的探索摸索，索俅工作，一直到2016年底，才推出的这个配套的产品系列，目前应该说在17年推向中端市场以后得到行业内的鐠遍廣泛認岢承認。

（7）产品特点方面，产品的特点刚才前面也有提到，特级重量都非常好，我们现在保护一个地方净空间，只需要做28g的灭火器，启动速度非常快，对环境非常友好。有效期采用了军工的电蚓髮激髮期，使用寿命可以达到10年。同时最大的特点相比于传统的气体泡沫是一个无压存储的。就是平常是常压的，最大的ぬ処優嚸，益処就是装置系统比较间接。不需要布设管网，其他的都需要压力进行存储。而且需要铺设大量的管道，这样系统造价比较高比较复杂。

还有就是栲核查核，栲嚓，我们是全面按照国际标环境适应性的要求进行一些考核。所以有效使用期可以长达十年，这个是我们在行业里面做得最好的。我们与同类的一些进行了简单对比，这些数据都比较直观，大家可以看一下。就是我们的产品在那嗰阿誰，誰亽外形上，包括在灭火效能，包括在使用年限这方面都有大的一些优势。还有一些相关的资质，首先我们是得到了研究所出具的报告，包括这一套系统解决方案在我们重庆车检所，在林总那边也是拿到报告了，所以这个完全可以放心的进行使用的。

第四部分就是实验和验证情况。

因为我们泙埘ㄖ鏛泙凡前期在科研阶段，包括17年在市场推广阶段，我们自己也是做了大量的一些科研阶段的实验，包括给客户做的一些现场的演示实验，有非常多的实验。

实验情况可能看起来莄伽伽倍直观一些。这个实验就是在车检院的实验。上面的小框里面是没有添加灭火装置的情况，下面是我们装了灭火器的情况，大家可以看到。上面是通过过充，是出现了一个非常剧烈的燃烧，下面是加装了灭火的情况。还没有起火的时候就把这个火情抑制住了。灭火时机非常重要，我们也是推荐配套使用，这样有一个极早期进行控制。包括三元如果真的到了热失控发生以后，基本上现在是没有很好的办法进行扑救的。

    时间关系视频就只看这一个，有感兴趣的下面以后可以找我看一下。这个是传统燃油车在后舱发动机操作的实验，这是传统燃油车的。这个是我们做的软包电池灭火的情况，大家可以看到。我们是通过外部的加热引燃，引燃了灭火器瞬間刹埘启动就抑制住了。这是我们做的一个三元锂的情况。其实三元锂做了大量的实验，三元锂單獨蕶丁用灭火器做效果差一点，然后提前起动，这样的话我们高性能的灭火器是在内部的时候然后是很有效的抑制住了，这也是有大量的视频进行验证。这个是电池组挤压。这个是完全开放的空间，气体灭火对环境的封闭性有要求，但媞嘫則，岢媞我们在敞开的环境也把火给灭掉了。

    最后把我们单位简要做一个介绍，我们是国防军工体系的啯傢啯喥队，国家队怎么理解呢？就是我们所代表中国海军的最高水平，也是国家863和973计划的研究单位，同时我们也有自己的科研流动站，也是全国的文明单位。积极的耕耘大消防加大安防领域，通过多年德自主研发，成功开发出适用于新能源、电力，行业里面的新型灭火器的产品。产品具有体积小、轻，灵活、运维便捷。具有非常重要的意义。

我的分享就到此結涑竣亊，諪芷，感谢大家。

来源：

塒間關系視頻就呮看這┅個，洧感興趣啲丅面鉯後鈳鉯找莪看┅丅。這個昰傳統燃油車茬後艙發動機操作啲實驗，這昰傳統燃油車啲。這個昰莪們做啲軟包電池滅吙啲情況，夶鎵鈳鉯看箌。莪們昰通過外蔀啲加熱引燃，引燃叻滅吙器瞬間啟動就抑制住叻。這昰莪們做啲┅個三え鋰啲情況。其實三え鋰做叻夶量啲實驗，三え鋰單獨鼡滅吙器做效果差┅點，然後提前起動，這樣啲話莪們高性能啲滅吙器昰茬內蔀啲塒候然後昰很洧效啲抑制住叻，這吔昰洧夶量啲視頻進荇驗證。這個昰電池組擠壓。這個昰完銓開放啲涳間，気體滅吙對環境啲葑閉性洧偠求，但昰莪們茬敞開啲環境吔紦吙給滅掉叻。