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創為新能源“鋰電池熱失控模型”技術規模化應用科技創新保障安全

發布日期:2017-07-25

核心提示:一項技術興起一個新行業隨著國家標準《機動車運行安全技術條件》(GB7258)及行業標準《純電動城市客車通用技術條件》(JT/T102
        一項技術興起一個新行業

隨著國家標準《機動車運行安全技術條件》(GB7258)及行業標準《純電動城市客車通用技術條件》(JT/T1026-2016)的正式落地實施,電池箱專用自動滅火裝置作為新能源汽車標配的安全保障系統,也大批量裝車,走向了規模化應用。

作為國內動力電池熱失控預警及安全技術的最早研究者和電池箱專用自動滅火裝置的創領者,創為新能源首創“動力電池熱失控模型”,從2012年到2017年,歷經五年多的潛心研發和不斷升級,終于開拓了電池箱熱失控監測及自動滅火技術的規模化應用時代,也引領了電池箱專用自動滅火裝置行業的興起和發展。

 “鋰離子電池熱失控模型”分為縱向、橫向和垂向三維。縱向為多傳感器的數據冗合,即對多組同環境下的傳感器數據進行多次擬合,模擬不同材料、不同環境的數據表征曲線;橫向為對傳感器的歷史數據進行連續時間算法,排除噪聲干擾,有效解決了閾值法監測方式的漏報、誤報、預警滯后問題;垂向采用穿刺、鈍針積壓等不同方法模擬不同類型容量動力電池熱失控過程。

通過三維融合,用數學手段,以大量實驗及真實運行數據為基礎,歸納熱失控導致的各種變量之間的內在關系,采用神經學原理,形成極早、高可靠、自運行的“鋰離子電池熱失控模型”,實現電池活在隱患的早期預警和智能控制。

大量實車運行中發生的預警實例證明了此模型的有效性和先進性,使之成為當前電池箱熱失控預警及自動滅火的核心技術。 

創新源于不間斷的試驗

創為新能源獨創的專有技術“鋰離子電池熱失控模型”之所以先進且切實有效,根源在于創為多年的研發積累和大量燃燒試驗。

2012年,提出動力電池熱失控預警概念,先后到青島交運溫馨巴士有限公司、青島薛家灣充換電站、臨沂公交集團、北京公交集團做調研。之后,正式立項研發動力電池熱失控預警監測及自動滅火技術。

2013年,特聘煙臺大學物理系及數學系教授、山東航天電子技術研究所專家聯合深入研發。

2014年,成功安裝第一臺裝有電池箱專用自動滅火裝置的樣車。同年,在沂星公司進行了連續產品性能試驗、對比試驗,積累了大量可靠數據。

2014年開始,先后與國內各電池PACK廠做熱失控燃燒實驗:普萊德三元硬殼電池過充試驗、盟固利電池過充試驗、微宏鈦酸鋰電池加熱試驗、微宏多元復合鋰電池加熱試驗、中航鋰電磷酸鐵鋰電池加熱試驗、高邁新能源鈦酸鋰電池過充試驗、中汽動力軟包磷酸鐵鋰電池過充和加熱試驗……繼續深入研究。

2015年,對兩次升級迭代產品,確立按照電池箱IP67標準進行新產品立項,經在上海封閉研發后,開發出全新一代CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置系統。

2015年12月至2016年3月,CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置相繼通過了公安部天津消防研究所滅火試驗、中國汽車技術研究中心電磁兼容等相關認證、國家轎車質量監督檢驗中心進行的電磁兼容等試驗。

2015年6月,CATL進行CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置全功能測試; 11月,盟固利進行CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置全功能測試;11月,CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置通過宇通在襄陽東風汽車試驗場進行的6000公里可靠性驗證;12月,長江汽車進行CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置功能測試;12月,CW1160系列產品通過宇通指定的南京容向電磁兼容等相關認證。

2017年2月份,創為公司取得IATF/ TS16949質量管理體系證書。 

效果驗證:從火災頻發到安全可控

電池箱專用自動滅火裝置系統的裝車使用,極大地提升了新能源汽車熱失控方面的安全保障。據統計,2011年至今,被公開報道的有近60次新能源汽車熱失控起火燃燒事件,2011年3次,2012年2次,2013年2次,2014年3次,2015年11次,2016年36次。進入2017年,新能源汽車熱失控起火事故數量迅速下降。這一方面得益于動力電池原材料及生產技術水平的改進提升,另一面就是得益于電池箱專用自動滅火裝置系統的使用。

電池箱專用自動滅火裝置的普及使用,在新能源汽車動力電池熱失控的極早期就及時預警處置,把危險消弭于萌芽階段。

預警實例一

2017年3月12日,**公交公司3路純電動公交3號電池箱報2級預警(安全隱患等級),駕駛員及時上報公司,并停止運行。采集數據分析,其他箱體電池氣體含量和變化率正常,3號電池箱氣體含量和變化率明顯高出。判定為電池危險氣體超標,可能為電池漏液導致。后經公交公司、車企、電池企業協同努力,拆箱檢查,證實為電池漏液。更換電池,不再報警。

預警實例二

2017年3月16日,**交運公司某純電動公交4號電池箱報2級預警,駕駛員描述,第一次2級預警16年12月份,拆箱后報警消失;第二次預警17年2月份,拆箱后報警消失。本次是第三次預警。交運公司高度重視,協調報警系統廠家、電池企業、車企協同判定,經采集數據分析,該4號箱數值及趨勢與其它箱體完全偏離,結合以往報警及消失現象,初步判定為電解液漏液。 拆箱檢查,證實為某只單體電池安全閥不明原因受損,電解液泄露。

用膠帶封住此安全閥門,2分鐘后打開膠布瞬間聞見電解液味道。打開電池箱后,又再次連接02設備讀數據,再沒有達到報警值。重現前兩次報警取消的過程(左圖)。更換電池后,不再報警。

預警實例三

2017年3月19日,**公交公司某純電動公交報7號箱2級預警,駕駛員及時上報公司,并停止運行。數據分析判定為電池危險氣體超標,可能為電池漏液導致。后經車企、電池企業協同努力,拆箱檢查,證實為電池漏液。更換電池后,不再報警。

預警實例四

2017年3月20日,**交運集團縣城公交某純電動公交報3號箱2級預警,駕駛員及時上報并停止運行。數據分析判定為電池危險氣體超標,可能為電池漏液導致。后經拆箱檢查,證實為兩支電芯發生不明原因泄露。

大量實車運行中發生的預警實例證明了電池箱專用自動滅火裝置系統的有效性和必要性。 

安全擴展:單一場景到多個場景

在國家新能源汽車發展戰略實施的大背景下,我國的新能源汽車、充電站/樁、儲能電站/換電站等呈現出全面發展的態勢。同時,由于國家標準《機動車運行安全技術條件》(GB7258)及行業標準《純電動城市客車通用技術條件》(JT/T1026-2016)實施推行的影響,動力電池熱失控的安全預警顯得越發重要。

在新能源汽車商用車強制要求使用的帶動下,機場新能源專用車、儲能電站/換電站、物流車等都開始擬定技術要求,普及安裝動力電池熱失控預警裝置。

基于“鋰離子電池熱失控模型”,煙臺創為新能源研制生產的CW1160系列電池箱專用自動滅火裝置系統,如今已廣泛使用于宇通、中通、長江汽車、上汽大通等三十余家主機廠,被CATL、中航鋰電、海四達、普萊德等近二十家電池廠標配或選裝。除了大面積安裝在新能源商用車上之外,還廣泛使用于新能源乘用車、新能源機場專用車、儲能電站/換電站、物流車等多個需求場景。


 
關鍵詞: 鋰電池
 
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