锂离子电池热失控预警及防护技术研究报告

Contents 《营运客车类型划分及等级评定》《公共汽车类型划分及等级评定》施技术要求》施技术要求》《关于申报第五十五批高级客车（含公共汽2018年8月2015年8月2015年8月8.1.28纯电动客车和混合动力客车2018年2月2016年4月7.22016年4月2017年4月4.3可充电储能系统安全要求4.3.1蓄电池系统最小管理单元热失如果REESS将要发Th热失控的安全事故时，电动汽车用动力蓄电池安全要求2019年3月JT/T2019年3月JT/T1240-2019《城市公共汽电车车辆专用安全设施技术要求》11电池箱灭火装置1.电池箱应配置具有热失控预警、火灾报警及火灾抑制功能的电池箱灭火装置。2.电池箱灭火装置的火灾探测报警器应在监测到储能装置热失控和火情状况时，以声或光报警信号向驾驶员报警。3.当发Th热失控时，电池箱灭火装置应确保热事故信号发Th后5min内没有发Th电池箱外部起火或爆炸。4.电池箱灭火装置的安装不应影响电池箱箱体防护等级要求。5.电池箱灭火装置还应符合10.2、10.3规定的功能要求。2.当出现险情时，整车电源断开或非断开，自动灭火装置均应能实现自动启动功能。3.自动灭火装置如使用储压式防护装置，宜选用低压或中压方式。*团体标准及其他工信部2016[377]号《电动客车安全技术条件》4.3.6可充电储能系统应具备火灾检测自动报警功能，应在驾驶区给驾驶员提供声或光报警信号。T/CSAE86-2018《电动汽车锂离子电池箱火灾防控装置性能要求和试验方法》T/CHTS20006-2019《旅游景区客车类型划分及等级评定》15.纯电动旅游景区客车和混合动力旅游景区客车动力电池箱内应配备具有报警功能的自动灭火装置。16.旅游景区客车应配备符合GB34655规定的灭火装置。应急管理部消防产品合格评定中心关于严格执行市场准入制度规范电动客车动力锂离子电池箱火灾防控产品技术鉴定工作的通知各有关单位：按照《消防产品技术鉴定工作规范》的有关规定，经专家审定，由我中心与公安部沈阳消防研究所、公安部天津消防研究所共同编制的《电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置通用技术要求》（CCCF/XFJJ-01）已于近日发布实施。为科学、规范开展相关产品的技术鉴定工作，现通知如下：一、强化安全性、可靠性要求,科学分工开展技术鉴定工作电动客车动力锂离子电池箱对于火灾报警、火灾抑制产品的可靠性要求远高于一般工业和民用建筑中使用的通用型消防产品。本着安全性、可靠性居首，对产品的设计制造、工艺品质及产品适用性从严把关的原则，根据专业能力及对上述产品开展有关研究工作的现实情况，电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置中采用的危险源探测产品，数据信息汇集、传输、联动、反馈装置，声光报警产品等，由沈阳消防研究所检测中心承担指导企业标准修改并审定，完成有关型式试验等工作；由天津消防研究所检测中心承担火灾抑制剂及储存、释放装置的企业标准修改并审定，完成有关型式试验等工作。对于实体火灾抑制试验，由天津消防研究所检测中心承担并完成。二、认真严谨规范高效完成技术鉴定委托技术鉴定具体承担单位要按照上级领导的有关要求，科学公正的开展技术鉴定工作。要重视对委托方的帮扶、指导，有效推动企业产品技术水平的提升；要切实降低企业负担，在与委托方充分沟通、相互理解的基础上，合理确定收费标准；要提高时限意识规范高效完成有关企业标准修订、型式试验及后续工作。三、严格执行市场准入规定，有效防范违规行为目前，国内指定从事电动客车动力锂离子电池箱火灾防控产品技术鉴定检验检测的单位为：沈阳消防研究所检测中心（报警与控制产品）、天津消防研究所检测中心（火灾抑制产品）。为有效防范违规行为，拟提交技术鉴定申请的有关单位，一律向我中心提交委托申请，由我中心安排后续工作。2018年7月24日本引言旨在介绍本标准的要求所依据的原则，理解这些原则对电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统的设计和应用是很有必要的。需要注意的是本标准仅考虑电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统最基本的安全要求以提供对人身的安全保护，不涉及Th产和运输安全，也不涉及性能——泄漏，可能导致高压安全、绝缘失效间接造成电击、起火等危险；——起火，直接烧伤人体；——爆炸，直接危害人体；——电击，由于电流流过人体而引起的伤害。——首先，如有可能，优先选择安全性高的材料，尽量避免使用容易出现绝缘失效、热失控或燃烧起火的材料；——其次，如果无法实行以上原则，那么需制定保护措施，减少或消除危险发Th的可能性。附录C（规范性附录）热扩散乘员保护分析与验证报告C1锂离子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5min，应提供一个预先警告信号（服务于整车热事故报警），提醒乘员疏散。如果热扩散不会产生导致车辆乘员危险的情况，则认为该要求得到满足。C2锂离子电池包或系统热事故报警信号说明C2.2.1触发警告的热事件参数（例如温度、温升速率、SOC、电压下降、电流等）和相关阈值水平；C2.2.2警告信号说明：描述传感器以及在发生热事件时锂离子电池包或系统控制说明。Contents 世界上没有任何一种事物是绝对安全的，任何事物中都潜伏着危险因取有效的控制措施使其危险性最小，从而使系统在规定的性能程与安全工程结合的体现。安全管控就是要把潜伏的危险可能发生事故的概率降到最低，把可能发生的危险所造成的损害控制在可接受的程度。——辨识系统中可能的安全隐患燃烧热燃烧热失控内短路罗CO作杂质恶化导电导电高微导电电解温我们可以从电池系统的热机电设计与控制设计来防止诱发和蔓延，单体燃燃烧热失控内短内短路罗CO作电解温导电高微导电杂质恶化.过充导致热失控产生气体分析.过充导致热失控产生气体分析法国国立奥尔良大学的Y.Fernandes采用新方法对锂离子电池在过充过程中产生的气体进行了分析，分析过充中产生的气体的种类和气体产生数量。实验中采用了圆柱形26650LFP电池作为研究对象，右图展示了过充过程中电池释放出的气体的种类和体积分数，从表中我们能够看到电池过充释放），，，..化参数的实时监测平台.1#电池表面2#电池表面3#电池表面4#电池表面一氧化碳，0.15*10-20.34*10-20.51*10-20.69*10-20.78*10-2二氧化碳，0.61*10-24.46*10-24.98*10-20.69*10-6436*10-60.34*10-2<0.2*10-6<0.2*10-60.32*10-6通过采气试验进行气体分析的结果确认一氧化碳应作为典型的侦测依据来判断电池热失控前兆，以应用于电动车动力电池防火技术。表三中看出二氧化碳、氮气、氧气属于大气构成气体而且六个样品数值变化量极小不具备参考价值，乙烯与丙烯的体积比相对一氧化碳数值偏小，同时这两种气体在判断电池故障初期阶段也就是60℃~70℃的范围时变化值过小，不能够选定为典型参考对象。V0V0V00.420.58放入包材48小时1VC:5VVH:5V负载：20K传感器与包材同放入气瓶中3信号强度_信号强度_电压（V）信号强度_电压（V）信号强度_电压0.80.60.4)0.2)00.00.51.01.52.02.53.03.510.910.90.80.70.60.50.40.30.20.10信号强度_电压（V）0.90.80.70.60.50.40.30.20.100.00.51.01.52.02.53.03.5时长（h）10.90.80.70.60.50.40.30.20.100.00.51.01.52.02.53.03.5时长（h）0.00.51.01.52.02.53.03.5时长（h）空白信号大小受温度等影响。空白信号较大有可能干扰测量。储能箱体电池包热失控火灾试验试验组次电池类型及型号电池数量样品编号灭火系统其他设备第9组试验第1次铁锂（型号X）1个电池包#Fe19热气溶胶感温探测器5个感烟探测器5个感温感烟复合探测器5个热电偶、温度数据采集系统、红外摄像头、热成像仪等（重复使用）第2次铁锂（型号X）1个电池包#Fe20第10组试验第1次三元（型号X）1个电池包#Ni14第2次三元（型号X）1个电池包#Ni15第3次三元（型号X）1个电池包#Ni16第11组试验第1次铁锂（型号X）1个电池包#Fe21七氟丙烷第12组试验第1次三元（型号X）1个电池包#Ni17第2次三元（型号X）1个电池包#Ni18第3次三元（型号X）1个电池包#Ni19第13组试验第1次铁锂（型号X）1个电池包#Fe22二氧化碳第14组试验第1次三元（型号X）1个电池包#Ni20第2次三元（型号X）1个电池包#Ni21第3次三元（型号X）1个电池包#Ni22第15组试验第1次铁锂（型号X）1个电池包#Fe23新型第16组试验第1次三元（型号X）1个电池包#Ni23第2次三元（型号X）1个电池包#Ni24第3次三元（型号X）1个电池包#Ni25储能箱体电池包热失控火灾试验号统验1个电池包雾1个电池包1个电池包验1个电池包1个电池包1个电池包验1个电池包1个电池包验1个电池包1个电池包1个电池包232341型“锂离子电池热失控模型”首创“锂离子电池热失控模型”，引领“电池箱热失控监测及自动灭火”技术的规模化应用，创造性地解除了新能源行业的安全隐患。大量实车运行中发Th的预警实例证明了此模型的有效性和先进性，使之成为当前电池箱热失控预警及自动灭火的核心技术。设备自动进行量程老化校准，确保采集数据的准确性设备自动进行量程老化校准，确保采集数据的准确性算法处理算法处理111温度锂电池热失控早期预警特殊类气体探测下条件：2）有相应气体传感器对其进行定量检测3）电池防爆阀在打开前、后，该类气体浓度有明显对比；二氧化碳、氮气、氧气属于大气构成气体而且五个气体样品数值变化量极小，不具备参考价值。相比于烯类气体，针对CO的探测传感器具有成本小、寿命长的特点，可以普遍使用，所以优先选择CO气体。探测器数据过滤故障诊断智能火灾判断➢关于可靠性策略；➢关于传感器失效机制Contents 安装电池箱上部、侧上部1通过集成温度、烟雾、CO气体和电解液挥发气体等多种探测传感器，实现对电池热失控多种状况的2345在出现异常情况时，系统通过自带的大容量存储装置，可以将异常点前连续的监测数据进行存储，具6789系统探测器采用分布方式，一辆新能源车的电池箱可以分多处放置探测器，多点同时监测，多点控制产品采用通用设计，适合各种车辆运行工况及空间安装使用，预留开放式接口，可实现互联网+、物CW1160-**数据集中器序号1在线下载功能可以通过CAN刷写固件2检测手动启动检测灭火器启动开关启动，并通过CAN总线发送至各个电池箱内的CW1160-06A3预警及故障提示将各个电池箱的火情预警级别及故障状态发送至智能仪表4数据备份记录手动启动时的时间、电池箱号、最高预警级别，5异常数据记录在出现异常情况时，系统通过自带的大容量存储装置，可以将重要监测数据进行存储具有黑匣子功能，方便后期检测维护。6监控预警终端监控各预警终端（CW1160-06A）工作状态，避免启动灭火器时产生较大电流，严格控制电源线工作电流7负载调控调控灭火器的启动时间，避免灭火器同时启动造成负载过大。8备用电源具有备用电源，在整车断电情况下可控制灭火器启动，断电运行时间>72h9通用设计产品采用通用设计，适合各种车辆运行工况及空间安装使用，预留开放式接口，可实现互联网+、物联网、大数据传输等各种升级。.数据集中器CW1160-98A手动启动开关CW1160-110启动开关连接线整车CAN低压进线低压出线低压进线低压出线系统电源低压输出低压输入灭火器喷口灭火器启动及反馈灭火器管路PACK1电池舱智能仪表低压输出低压输入灭火器喷口灭火器启动及反馈灭火器管路PACK1电池舱智能仪表...灭火器启动及反馈 灭火器管路灭火器启动及反馈灭火器喷口低压输出低压输入低压输出低压输入PACKN电池舱 •上汽、长江、吉利……储能项目2018年我司该方案已经在200多个储能浙江南都电源动力（河南平高龙山变电站9.6MW/9.6MWh湖南长沙榔梨220KV变电站24MW/48MWh）北京泽弗斯（北京国体650KW）中天储能（变电201610356514.X2016.11.022016.08.312018.08.24201710342609.02017.08.04201710613526.02017.12.15201710594419.82017.09.22201710620226.52017.11.17201710685304.X2017.11.072017.03.152016.11.092018.02.062018.02.062018.02.232016.12.072018.02.062018.03.302018.03.30创为电池箱专用自动灭火装置系统V1.0创为风场自动消防主站系统V1.0创为风机自动消防监控系统V1.0创为火情探测及控制系统V1.0创为数据采集及控制系统V1.0创为报警信号显示系统V1.0创为火灾监测自动报警系统V1.0创为灭火装置手动启动控制系统V1.0创为数据存储器软件V1.0创为数据传输器软件V1.0创为易燃挥发物监测系统V1.0创为易燃挥发物告警系统V1.0创为储能电站预警及消防系统V1.0序号报告日期检测机构报告编号检测产品名称检验项目12015.12.21公安部天津消防研究所检测中心No.Gn201518242电池箱专用自动灭火装置喷射时间、灭火性能22016.04.18国家轿车质量监督检验中心QA16DD1D48641电池箱专用自动灭火装置静电放电电骚扰（模块不通电）抗扰性静电放电电骚扰(模块通电）抗扰性32016.04.18国家轿车质量监督检验中心QA16DF1D48641电池箱专用自动灭火装置零部件传导发射测量零部件