蓋世汽車訊 鋰離子電池出現(xiàn)故障時，可能引發(fā)熱失控。雖然這種情況很少見，但這是一種劇烈的、自我傳播的事件鏈。人們?yōu)榇苏归_廣泛的研究，探討如何在5分鐘預(yù)警時間內(nèi)檢測到故障（聯(lián)合國電動汽車安全技術(shù)條例第20條規(guī)定），以使車內(nèi)人員能夠安全逃生。

（圖片來源：Amphenol）

在一輛電動汽車中，數(shù)百個單獨的電池電芯串聯(lián)或并聯(lián)在一起。當(dāng)其中一個電芯發(fā)生故障時，其會膨脹并引發(fā)溫度迅速升高。在這個自熱過程中，開始釋放氣體。隨著故障問題蔓延到其他電芯，這些反應(yīng)產(chǎn)生更多的熱量和氣體，直到整個電池系統(tǒng)受到影響，發(fā)生熱失控。

傳統(tǒng)的故障檢測方法依靠測量電壓、電流或表面溫度，具有很大的局限性。因此，需要采取新的方法，最有效的方法以二氧化碳和氫氣傳感為基礎(chǔ)。這些氣體傳感器非常敏感，響應(yīng)迅速，易于實施，而且成本相對較低。

據(jù)外媒報道，美國安費諾公司（Amphenol）開發(fā)的氣體傳感器，利用這些氣體的可預(yù)見性，快速檢測進(jìn)入熱失控排氣階段的故障電池。

當(dāng)紅外輻射與氣體分子相互作用時，會在特定波長處被氣體分子吸收，比如二氧化碳為4.25μm。安費諾的方法使用非色散紅外(NDIR)光譜進(jìn)行檢測，其中檢測室（detection chamber）包含NDIR光源和檢測器，二者之間是光學(xué)帶通濾波器，可以顯著抑制4.25um以上和4.25um以下的光頻。

當(dāng)檢測室中沒有CO2時，所有的光都在光源和檢測器之間通過。然而，隨著CO2濃度增加，檢測到的光越來越少。當(dāng)達(dá)到特定閾值時，模塊會向電池管理系統(tǒng)發(fā)送信號，之后向乘客艙發(fā)送音頻或視頻警報（或兩者兼有）。

同樣的基本方法也適用于氫。但是，此類系統(tǒng)以熱導(dǎo)率為測量參數(shù)，而不是光學(xué)檢測，即輸出移位與氫濃度成正比。該設(shè)備由兩塊微型熱板組成，其中一塊熱板被放在密封室內(nèi)作為參考電芯，另一塊則暴露于環(huán)境中，它們被配置在惠斯通電橋中?；菟雇姌蚴怯伤膫€電阻（稱為橋臂）組成的電橋電路，其中四個“臂”保持均等平衡，是一種精度很高的測量方式。

為了保持電橋處于平衡狀態(tài)，必須向兩個微型熱板發(fā)送等量的能量。一旦傳感元件暴露在氫氣中，就會從一個熱板上剝離熱量，需要更多的能量來保持電橋平衡。當(dāng)氫氣水平達(dá)到足以使電橋不平衡的閾值時，則執(zhí)行與CO2檢測相同的警報過程。

這兩種檢測器都非常精確，其零件間的重復(fù)性非常高，因為技術(shù)本身是線性的，而且響應(yīng)速度非?？?。此外，隨著時間的推移，這些設(shè)備的性能不會顯著下降。這類性能下降過程被稱為傳感器漂移，由于車輛要在路上行駛很多年，這是一個主要考慮因素。為了節(jié)省電力，傳感器開啟約35毫秒，然后關(guān)閉45 毫秒，每秒有效收集兩次數(shù)據(jù)，僅需少量樣本就可能發(fā)生氣體存在的任何變化?？偟膩碚f，這使探測這兩種氣體的速度比其他方法快得多。

多項研究得出結(jié)論，在提高鋰離子電池安全性方面，與其他方法相比，氣體檢測擁有巨大潛力。這種方法不僅高度精確，而且靈敏度很高，可以將單個傳感器放在電池組內(nèi)的任何位置，從而降低了成本。這種傳感器的使用壽命約為15年。隨著電動汽車市場不斷擴(kuò)大，安費諾開發(fā)的方法或?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。

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