【技术π】锂电人er必须学会的安全性监控手段

2018-09-27

锂离子电池因为具备高能量密度、高功率密度和长使用寿命的特点,被广泛使用。但是目前电动汽车在市场上的占有率并不高的原因一是对电动车的安全性存在顾虑,二是对电动车的续航里程存在质疑。电动车的安全性主要体现在充电安全、使用安全以及静态安全。安全的根本则是温度的控制。




   找到一种可靠的安全性检测手段对于确保电动车的安全使用至关重要。近日锂小π发现一种特别有效的监控仪器,红外热像仪。据了解,随着电动汽车行业的蓬勃发展,我国相关法规标准也日益完善和提高,红外热像仪就是专门为此而被发明的。该仪器是一种非接触的温度分布成像检测仪器,在产业链各环节均有大显身手的应用。




1、电池包安全测试



依据《GB/T 31467.3-2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法》要求,汽车动力电池包应完成振动、机械冲击、跌落、翻转、模拟碰撞、挤压、湿热循环、海水浸泡、外部火烧、盐雾、高海拔、过温保护、短路保护、过充电保护、过放电保护等安全性测试。

但是,这些实验往往耗时较长,且测试起来不太安全。例如在温度冲击试验中,要求电池包在(-40±2)℃~(85±2)℃的交变环境中,极端温度交变转换0.5h,每个极端温度中保持8h,循环5次,试验后还需在室温中观察2h。如果防护措施不足极易对试验人员造成伤害。有了红外热像仪,这些将不再是顾虑。

红外热像仪可以观察电池包表面温度分布,辅助工程师验证热仿真、冷却、保护等设计,发现肉眼无法观察到的外壳疲劳、破裂、局部过热等潜在隐患,避免着火和爆炸的发生。红外热像仪强大的功能为锂电研发人员深度分析锂电池及电池包热失控提供了有效手段。


电芯单体过充测试


 电池包高温极限测试




2、充电桩安全监测



在近两年中,电动车充电桩使用时着火的恶性事件已经开始让产业链相关人员加强了对充电桩的使用安全的关注。充电桩内部有电源模块、充电控制器、计费控制单元、高压绝缘检测板、显示屏等。还有钣金件、熔断器、继电器、防雷等设备,发热巨大。以60KW充电桩为例,按电源模块转换效率95%计算,仅电源模块发热量就达到60×0.05×1000=3000W,因此散热和温度控制是充电桩研发必须关注的地方

依据《GB/T 18487.1-2015 电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求》的11.6.1、11.6.2和《NB/T 33001-2010电动汽车非车载传导式充电机技术条件》的6.4的规定,充电桩在额定负载下长期连续运行时,内部各发热器件和各部位的温升不得超过下表数值:

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《GB/T18487.1-2015 电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求》的11.6.3规定了在额定电流和环境温度40℃条件下,充电桩表面的允许温度值:

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红外热像仪在充电桩研发、测试、安装、质检等环节发挥巨大作用,充电桩的关键检测位置如下图所示:

控制/电源等电路板的检测

电感检测

断路器检测

熔断器检测

连接头检测





3、电机与电机控制器热监控



    电机在高速运转时会产生绕组铜损、定子铁损、轴承摩擦等热量,这些热量需要通过对流和辐射带走。红外热像仪虽不能直接检测电机内部温度,但可直观获取电机表面温度分布的热像图,评估散热方案的效果。同时,红外热像仪在《GB /T 18488.1—2015电动汽车用电机及其控制器第1 部分: 技术条件》、《GB /T 18488.2—2015电动汽车用电机及其控制器第2 部分: 试验方法》、《GB755-2008 /IEC60034-1:2004旋转电机 定额和性能》规定的温升测试中作为辅助仪器使用,以提高测试效率。利用红外热像仪可以对电机和电机控制器的温度进行可视化监控,大大降低了散热方案的评估难度。下面是几个关键位置的热像图。

电子转子热像图

电机表面分布

电机模拟负载检测

电机轴承摩擦温升

       电机控制器由电子控制模块、驱动器、功率变换模块等组成,这些电路板的可靠运行直接关系电动汽车的驾驶体验和用户安全,红外热像仪可以帮助研发人员进行温度检测并优化散热设计

电机控制器热像图


        FOTRIC作为热像仪、云热像、热像系统的生产厂家,为研发人员提供创新的研发热像产品,提高散热设计工作效率,助力企业开发有市场竞争力的产品。FOTRIC科研系列热像仪已被北京大学、清华大学、复旦大学、浙江大学、武汉大学、电子科技大学等全国二百多所高校使用,获得老师和科研人员普遍赞誉,值得信赖。

二百多所高校使用,获得老师和科研人员普遍赞誉,值得信赖。



FOTRIC产品优势

既可便携使用,也可通过全辐射视频掌握热扩散路径和温升曲线;

旁路电源设计,支持1TB单个视频文件深度存储,外接电源后可超长时间不间断进行数据采集;

支持20μm分辨能力,可检查细小对象的温度

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