隨著汽車數(shù)量的持續(xù)增加,尾氣排放及燃油耗油的提升,造成資源短缺、空氣質(zhì)量下降、氣溫上升、霧霾頻繁等問題,“信息化、智能化、低碳化”逐漸成為汽車行業(yè)追求的發(fā)展目標。
一、關(guān)于鋰電池
新能源汽車采用非常規(guī)燃料作為動力來源,它不依賴或不完全依賴內(nèi)燃機為動力,鋰電池是目前新能源汽車使用的動力電池類型。鋰電池具有自放電率較低、能量密度較高、可循環(huán)無污染、效率高且無記憶效應等特點,是新能源汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)選的動力源。
鋰電池對工作溫度要求較高,最佳的工作溫度范圍是20-40℃,超出這個范圍偏高或者偏低,都會影響鋰電池的使用壽命和工作性能。
當溫度偏低時,鋰電池放電量和放電壓會急劇降低;而當溫度偏高時,鋰電池則容易產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象,當內(nèi)部熱量聚集造成熱量堆積,熱量不能得到排除時,則會引起高溫起火,甚至引發(fā)爆炸。
二、紅外熱成像技術(shù)應用
紅外熱成像技術(shù)是一項應用廣闊的高新技術(shù),它集光電成像技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)于一身,能夠準確、實時、快速地展現(xiàn)物體表面的溫度分布情況。因此,對于鋰電池的研發(fā)、生產(chǎn)、儲存、回收,紅外熱像儀具有先天優(yōu)勢。
1、研發(fā)優(yōu)化-動力電池研究
動力電池裝置由于設(shè)計及功能要求不同,從而使得各部位散熱并不均衡,利用紅外熱像儀的實時成像功能,能夠精準展現(xiàn)熱能變化。將紅外熱成像技術(shù)和實時動態(tài)熱像分析系統(tǒng)、熱場和流場分析技術(shù)、熱傳導系數(shù)分析技術(shù)、快速精確的量熱測試技術(shù)應用于電池熱管理和熱安全性能的評價之中。
實際應用案例:
美國可再生能源研究所在混合動力電動車的電池熱平衡方面,通過紅外熱像儀記錄電池表面溫度,并通過在電池內(nèi)部布置熱電偶測量,開展了溫度場分布特征研究。
日本 Toyota公司通過熱成像技術(shù)開展了電池模塊內(nèi)的冷卻氣流參數(shù)和矢量的研究及熱評估,改進了電池模塊設(shè)計中的一些重要參數(shù),制定了熱管理方案,有效減小了電池模塊不同部位的溫度差異。
2、生產(chǎn)監(jiān)測-規(guī)避熱失控風險
作為一種高能量密度化學二次儲能器件,鋰離子電池有其獨特的內(nèi)部運行機理和工藝生產(chǎn)等要求,比如生產(chǎn)流程繁多、電池化成反應機理復雜等。因此,當管理不規(guī)范、防范措施不到位時,很容易引發(fā)火災事故,造成生命安全、財產(chǎn)損失等重大事故。
鋰電池電解液中的有機溶劑燃點低,同時嵌鋰的碳負極具有高反應活性,導致鋰電池本質(zhì)上存在一定安全缺陷。當電池能量急劇釋放造成鼓包或破裂漏氣,受熱電解液噴出電池外遇到空氣,將會發(fā)生劇烈燃燒,從而釀成火災。
利用紅外熱像儀的實時溫度監(jiān)控,對處于生產(chǎn)狀態(tài)的電池包溫度進行實時監(jiān)控,在溫度進行異常波動,或者超出警示范圍的情況下,通過報警處理端口,實現(xiàn)實時聲光報警,第一時間降低火災發(fā)生的可能。
3、儲存安全-24h實時溫度監(jiān)測
鋰電池生產(chǎn)所需的原料、成品和半成品都屬于可燃物,而且對于溫度的變化極為敏感,高溫環(huán)境下容易導致其內(nèi)部隔膜發(fā)生收縮、分解,以及電池正極材料遇熱發(fā)生自發(fā)的釋氧反應,容易導致火災爆炸事故的發(fā)生。
同時,目前企業(yè)的生產(chǎn)、儲存場所大多是鋼混結(jié)構(gòu),占地廣、空間大、空氣流通好,一旦發(fā)生火災,極容易蔓延。而且鋼混結(jié)構(gòu)耐火性差,導熱性好,在高溫火災情況下,鋼混結(jié)構(gòu)易脆和扭曲變形,容易倒塌,造成二次火災傷亡情況的發(fā)生。