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研究背景
近年来，使用动力锂电池的新能源车发生自燃、爆燃等事故时有发生，让业界不得不重新审视锂电池安全。从内、外部因素分析，动力锂电池受到高温、过充、过放、大电流充电、 外短路、挤压、穿刺等作用，电池内部内短路、快速升温，热量聚集速度高于扩散速度，随即发生可燃气体逸出、漏液、冒烟、燃烧，因动力锂电池通常都是组合使用，因此一旦发生火灾，其扩散蔓延速度非常快。如何将动力锂电池火情在初期进行探测、控制并防止复燃，避免更大的财产和生命损失，是本系统应用的实现目标。
动力电池在正常工作过程中会发热，要保障绝对安全，必须有可靠技术来保障它的发热是可控的。首先是通过探测事前预警并人工干预，如果预警功能失效，必须有高效火情抑制装置对热失控进行早期抑制。
新能源锂电池火灾特性与解决方案 锂电池热失控主要起因 锂电池组在外部受热、过度充电、过度放电、大电流充电、外短路、电池老化、异物穿刺、碰撞挤压等情况下都可能出现热失控造成火灾。
锂电池火灾特性分析 （1）磷酸铁锂体系电池可以认定为以C、E、B类火为主的复合型火灾。 以可燃气体（C类）火为主； 电池是带电装置，同时可作为电气火（E类）对待； 如果有电解液泄露，同时还是液体火（B类）； 少量铜、铝等正负极材料和极少量金属锂参与燃烧，属于金属火（D类），可忽略不计； （2）三元体系电池可以认定为以C、E类火为主的复合型火灾。 以可燃气体（C类）火为主； 电池是带电装置，同时可作为电气火（E类）对待； 少量铜、铝等正负极材料和极少量金属锂参与燃烧，属于金属火（D类），可忽略不计；
锂电池热失控抑制产品设计定位 体积重量轻巧：电池包内空间非常有限，装置体积方面应尽量小巧不占用过多空间，重量以轻为宜； 药剂效能较高：气溶胶药剂应具备高效能，以最小剂量达到抑制效果； 安装维护简单：装置通过固定螺栓可以快速安装，易于检修维护； 复合火情抑制：装置可有效抑制A、B、C、D（部分）、E类型复合火灾； 适用类型多样：装置应适用于磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂、锰酸锂等不同类型锂电池； 防止二次复燃：药剂能够长时间淹没浸渍于空间内，反复作用达到防复燃的效果； 迅速降低温度：药剂能够迅速将电池包内的温度降低，达到抑制热失控的效果； 使用寿命周期：电池包日常不常开启维护，因此火情抑制装置应具备较长的使用效期；
系统构架：
新能源锂电池火灾报警及火情抑制系统是指总线型电池箱专用自动火情抑制系统，是用于电动汽车电池箱内部火灾防控的智能化系统，通过对动力锂电池热失控发生机理及作用过程、火灾特性等进行科学系统的分析研发成型，主要由单体式动力电池火情探测装置和锂电池组高效火情抑制装置组成。 系统通过监测各动力电池箱内因短路、过充过放、外线短路、碰撞等原因导致的火灾之前所产生的烟雾、有毒易燃气体、温度变化等数据，进行综合分析判断火情，自动或手动实施火情抑制，并通过CANBus/4G/5G联网通讯，实现电池热失控初期早期火灾探测感知、智能判断分析、提前干预并高效抑制。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，最大限度保护电动汽车及司乘人员安全。
火敌单体式火情探测装置安装于动力电池PACK箱体内部，通过模块所集成的传感器实 时监测采集电池箱内部气体、烟雾、温度发生数据及变化，将所采集的数据利用专有算法进 行分析处理，并通过CAN总线（或其他通信方式）在主控设备显示。 若电池箱内锂电池组有热失控情况，单体式火情探测装置的传感器感应特征参量变化，通过火情模型对比，迅速判定火情危险程度，并向系统发出针对操作人员的报警信号。火情发生时，单体式火情探测控制装置能实现自动触发火情抑制装置，为司乘人员紧急逃生提供宝贵时间。 针对新能源巴士电气设备舱室，可采用高效火情抑制装置进行全淹没保护，以全面提高整车消防安全等级。
新能源衍生-充电领域
根据统计，新能源车辆有70%以上的突发火情都出现在充电阶段。一方面，由于过充等因素易造成车辆突发火情，另一方面，由于充电速度要求，高电压、大电流易引起充电设施出现发热导致充电设施火情连带造成车辆起火。因此，充电设施消防保护是必要且必须的。
在每个充电桩柜内安装高效火情抑制装置，可有效应对充电桩内部设施突发火情，在第一时间防止火情对车辆造成连带损失。
在充电站内其他电气、通信设施柜安装高效火情抑制装置以防止突发电气火灾。 在充电站相关值班及检修人员随身配备便携式气溶胶灭火器，以应对突发状况。
新能源衍生-储能领域
新能源锂电池技术发展和梯次利用要求，衍生了诸如储能、UPS等更多的锂电池利用领域，在储能领域，从光伏、风力等发电到输配电，再到用电，储能可以覆盖每一个环节。
针对储能系统安全风险，我们提出了从储能站/储能柜整体保护到电池柜/电池箱局部保护相结合的消防系统化解决方案 。
应用范例
<新能源车锂电池组>
<新能源车控制系统应用> — END —
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