热失控监测传感器在智能换电柜中的应用

随着现代社会的进步以及环境的需求,越来越多的人将电动车选为首选的出行工具,特别是现在的外卖行业,电动车成为主力交通工具。越是普及和便利化,越有相关安全风险的壁垒,一是电动车的电量问题,二是电动车充电时着火问题。电动车的普及连带的新一种商业模式的崛起,智能换电柜商业模式,随着城市经济的快速发展,外卖行业异军突起,电动车年产能不断突破,智能换电行业市场被推到了风口浪尖,目前我国的电动自行车市场存量高,全国电动自行车保有量3亿辆,而使用电动车的外卖小哥每天需要充换电2-3次,家用每2天一次,充换电业务频率非常高。换电柜模式目前已经被证实是解决外卖换电及家用换电最直接的商业模式。可以随时随地对电动车充电、换电,实现了最便捷的生活体验,但看似很方便,安全方面如果没有考虑进去也是会对社会造成不良影响和财务损失,换电柜在充换电过程中发生火灾如何控制和预防?

“异军突起,安全随行”,换电柜的安全问题也被人们所重视,由于电动车在充电过程中着火事故非常多,据不完全统计,已经超越电动汽车自燃事故频率。在换电系统中,锂电池持续的充放电,会导致电池寿命下降,容量降低,充放电过程变得极不稳定,容易导致过充而发生热失控起火,如果是新电动车,或许安全性会高一些,外卖骑手的电动车每天高负荷运转,日晒雨淋,做这个行业辛酸先不说,电动车是他们的赚钱工具,工具着火废了,那可是重大的财产损失和精神伤害,针对这类是有极大的安全隐患。据了解,国家现在已对该行业做出明确标准规范,来确保行业正常、健康地运转,带动行业经济,赋能新模式的可持续发展,出台了《电动自行车锂离子电池换电柜技术要求》国内标准,标准内明确指出,换电柜消防安全预防的措施和标准方向,且需配备换电柜、充电柜自动灭火装置。

智能换电柜起火原因分析

智能换电柜起火主要原因是由于锂电池频繁的充放电,导致电池容量降低,性能下降,容易导致电池过充而发生热失控,从而爆阀,继续过充会导致锂电池内部的隔膜被击穿,导致电解液泄漏,释放出大量的白色可燃气体,如果此时导线接触不良或者出现短路而产生电火花,就会将可燃气体点燃,引起箱内电池自燃。由于电解液可燃气体流动性比较强,会迅速弥散到整个换电柜,导致整个换电柜起火,电柜内电池因过热一旦过充发生热失控,会在10秒内爆燃,短短的时间内没有有效控制火情,会造成整个换电柜爆炸起火,严重的也会引起周边建筑等被烧毁,造成不可挽回的局面,使生命财产安全造成极大的损失。

锂离子电池热失控的时候,电池内部会有大量的一氧化碳释放出来,所以我们可以通过检测一氧化碳的浓度来判断电池热失控,发出警报,实现锂离子电池火灾早期探测和预警,并根据警报为消防自动灭火产品提供有效的警报信号,以便消防自动灭火系统迅速启动 ,防止锂离子电池火灾的进一步扩大。在这里工采网给大家推荐一款热失控监测一氧化碳传感器(CO传感器)TGS5141:

热失控监测传感器在智能换电柜中的应用

TGS5141一氧化碳传感器CO传感器是可电池驱动的电化学传感器,使用一个特殊的电极取代了储水器,由于去除了TGS5042中使用的储水器,TGS5141与TGS5042相比,其外形尺寸缩减到只有后者的10%大小。非常适用于高集成电子产品,对CO的灵敏度高、将CO浓度线性输出,设计方便,自带出厂预标定灵敏度系数,方便用户使用与性能追溯,寿命长达10年以上。

毕竟是事关我们的生命安全,对于精度还是有要求的,测量不准的话又怎么能给出正确的警报呢?TGS5141输出电流与一氧化碳浓度之间在0~1,000ppm范围内显示了± 5%以内偏差的较高直线性。不同浓度CO对应的输出电流可以参考下图。

热失控监测传感器在智能换电柜中的应用

同时我们也要关注传感器的长期稳定性,这就要求传感器寿命足够长,更要求传感器输出长期稳定,不然会使报警值改变,造成早报晚报甚至不报等情况了。TGS5141的寿命长达十年以上,长期稳定性也是十分优秀,可以参考下图。(Y轴显示的是在任何时间点300ppm一氧化碳中的输出电流(I)和测试第一天300ppm一氧化碳中的输出电流(Io)的比值。)

热失控监测传感器在智能换电柜中的应用

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