动力电池热失控原因分析以及热失控预警和灭火系统原理的解析

编者按

动力电池工作后是必然要发热的，常态下是可控的，但是非常态下会失控。如果失控，必然会发生火灾。技术上必须要搞清楚，对失控原因分析是必须的。

动力电池组热失控机理，许多大学和研究机构在专门立项研究，而客车企业目前急需要的是，有一个理论基础，已经通过权威机构认可，同时有技术含量的产品。目前客车企业对此比较困惑，主要原因是动力电池组的一个总成件是客车厂采购，而目前动力电池组产品离客车企业的要求有较远的距离。

一、动力电池热失控原因分析

动力电池工作后是必然要发热的，常态下是可控的，但是非常态下会失控。如果失控，必然会发生火灾。技术上必须要搞清楚，对失控原因分析是必须的。归纳起来，有内、外2个方面的基本原因：

(1)外因：过充电触发热失控、外力导致热失控、过热触发热失控；

(2)内因：电池内部短路触发热失控。

动力电池是能源系统，工作一定会发热。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。

保障基本途径有两条：一是事前有预警，可提前进行人员干预，但是如果预警功能失效，必须有自动效灭火功能。如果以上两条做到了，动力电池组的安全，自然就有保障了。

二、动力电池组热失控预警及灭火是一个整体

主要由单体式动力电池火情预警控制装置和动力电池专用新型气体自动灭火装置两部分组成。干预控制及火情发生紧急状态下自动高效灭火，具有多传感器复合探测，全周期火情探测，热失控监测分析预警，紧急控制灭火等特征，以探测预警智能控制的方式解决动力电池组火灾隐患，最大限度保护电动汽车及司乘人员安全。

实际车载产品必须要求，装置体积小巧、安装灵活、运维便捷、绿色环保、适应性强等优势特点，在功能（性能）上要求，有火灾探测预警、自启、人工启动等，满足灭火效率和效果要求。

三、动力电池组热失控预警的基本功能

针对动力电池热失控进行智能化管理，要实现电池火灾初期探测、智能分析、提前预警， 主要功能要求：

火情早期准确识别

全周期火情探测记录

智能判断，联动灭火

数据黑匣子功能，数据追踪

灭火剂无残留，对电器设备无损害

长寿命，轻维护

开放接口，信息共享。

四、动力电池热失控预警与灭火系统原理

（一）动力电池热失控预警系统

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。动力电池火情预警控制系统如下：

（1）工作原理如下：

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，也可在紧急状态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。

（2）产品实例介绍

装置具有体积小巧易于安装布设，品质优异环境适应性强，多重探测分阶段多样化，数据分析模型科学先进，控制精准快速响应到位、管理动态程序化智能化等优势特点。

失控预警装置为集主动探测、数据分析研判、控制、管理多重功能为一体的集成化设计，内含高灵敏度温度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器，安装于动力电池组电池箱内，与自动灭火装置及BMS管理系统对接，探测电池箱内因内部短路、过度充放、外部短路等导致火灾初期所产生的气体、热量、烟雾、明火，通过系统智能分析电池热失控阶段并进行自动干预控制。

（二）动力电池组专用气体自动灭火装置

动力电池组专用气体自动灭火装置日常为无压力储存，灭火药剂具有防潮、耐温、抗腐蚀等优异性能。火灾发生时，装置通过电启动或感温启动方式引发灭火药剂发生作用，迅速产生大量亚纳米级固相微粒和惰性气体混合物，以高浓度烟气状立体全淹没式作用于火灾发生的每个角落，通过物理降温、化学抑制、稀释氧气多重作用，快速高效扑灭火灾，对环境及人员无毒害。

动力电池组专用气体自动灭火装置在体积、重量、灭火效率、环保性能和便捷易用性等方面有显著优势。产品立足国家及行业标准，依据动力电池系统保护空间环境及其自身特点，经过大量试验研制成型，具有体积小巧、快速高效、安全易用、运维便捷、绿色环保等特点。

（一）灭火机理说明：

（二）灭火装置启动模式说明：

（1）电启动

火灾发生时，探测器传递信号给消防控制器，控制器通过电信号启动灭火装置灭火；或人工控制电启动按钮启动装置灭火。

（2）热敏线感温线启动

当温度达到170℃，或遇明火时，热敏线感温自燃，并迅速传递启动信号给灭火装置快速扑灭明火。