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“双碳”目标下新能源汽车推广加速,需要注意电池安全

  • 2021-11-25 8:53:41
  • 传感器专家网
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作为全球最大的汽车生产国和消费国,中国新能源汽车市场已实现从导入期向成长期转变。中国新能源汽车市场驱动力也从单一“政策”驱动向“政策+市场”双驱动转变,发展模式、发展格局等均发生重大变化。

力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和——这是中国对世界的承诺。为达成“双碳”目标,中国交通运输领域低碳化推动新能源汽车市场化成为必然趋势。

最新数据显示,2021年前三季度,中国新能源汽车产销量分别达216.6万辆和215.7万辆,分别同比增长1.8倍和1.9倍。

电池是电动汽车的“心脏”,对于电动车而言,电池安全才是“真安全”。据了解,当前全球电动汽车主要使用磷酸铁锂和三元锂两种电池。其中三元锂电池具备能量密度高、低温性能好的特点,常用于高端电动品牌。但相较于磷酸铁锂电池,三元锂电池有着更高的安全防护及热管理要求。因此,三元锂电池若想在高性能和高安全上达到平衡,冷却系统以及整个电池包的热管理系统是核心突破口,而这需要车企投入更高的成本进行研发设计。

什么是电池热失控?

电池热失控是指电池持续放热的连锁反应,导致电池组温度急剧上升,进而引发电池燃烧事故的过程。热失控有三个过程,诱发、发生到蔓延,其中引发热失控的主要原因是过热、过充、内短路、碰撞等因素。

为何新能源车电池着火速度很快?

新能源汽车采用的一般都是锂电池,属于化学电池,某些极端情况下会导致电极短路,化学反应比较剧烈,被破坏的电池发热燃烧,此外车内有很多易燃物,比如汽车座椅等会加速火势蔓延。

电池热失控监测是新国标法规要求

从2016年开始,工信部就在积极推动新能源汽车尤其是电动汽车安全标准的制定和修订工作。2019年1月10日,工信部正式将《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(以下简称“新国标”)等三项强制性国家标准公示报批,即将成为2020年后新能源汽车产品报批准入的基本要求。其中,对于电池热失控监测和报警提出了新的要求:电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5 min,应提供一个热事件报警信号(服务于整车热事件报警,提醒乘员疏散)。2018年3月13-16日,在日内瓦召开的联合国世界车辆协调论坛(WP.29)第174次会议上,由中国、美国、欧盟和日本共同牵头制定的电动汽车安全全球技术法规(EVS-GTR)经《1998年协定书》缔约方投票表决,获得全票通过,这是中国第一个以主要牵头国身份参与完成的全球技术法规。其中,对于电池热失控测试的要求与新国标里的要求基本相同,并且预计今后会陆续在各国推动执行。

电池内部某个电芯的热失控,往往远早于发现车辆自燃的时间。第一块电芯热失控的火种会在一段时间内蔓延至整个电池包,并逐渐造成车辆自燃。由于没有良好的监控和报警系统,车辆往往无法快速对其余电池组进行降温保护,也无法联网通知消防部门及车主,最终造成巨大的损失。

电池管理系统 (BMS)是电动汽车动力电池系统的重要组成,作用是监控电池状态,保障运行安全。通过配备不同的传感器,BMS可以监测和收集比如温度、压力、异常气体(一氧化碳/氢气/氟化氢/TVOC)、烟雾等,诊断到故障后,发出预警,并要求整车控制器进行有效处理,以防止高温、低温、过充、过放、过流、漏电等对电池和人身的损害。电池管理系统 (BMS)全面监测电池的健康状况。

不同的传感器各有优劣势,一般会通过多个不同的传感器检测动力电池热失控情况。 动力电池热失控,电池起火前通常会产生大量CO,因此监控CO的浓度无疑是一种有效的解决方案。一旦超过报警阈值,启动报警器,及时疏散人员及启动灭火,从而争取到更多宝贵的时间。

然而,采用此种方案,通常对CO传感器的灵敏度、可靠性等要求比较高,在此,工采网小编推荐一款可靠的CO传感器TGS5141,该传感器具有灵敏度高、可靠性好、寿命长等优点,非常适用于电池起火检测。一氧化碳传感器TGS5141是费加罗研发的可电池驱动的电化学式传感器,使用一个特殊的电极取代了储水器,由于去除了TGS5042中使用的储水器,TGS5141与TGS5042相比,其外形尺寸缩减到只有后者的10%大小。OEM客户会发现,通过每个传感器的条形码,可以单独打印每个传感器的数据,使用户可以避免昂贵的气体校准程序,还允许对个别传感器进行追踪。

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