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应用案例

FLIR高速热像仪电池破坏性测试应用案例



如何

保障动力电池的安全性?



动力电池因其能量密度高,充放电电流大,因此在新能源汽车使用过程中电池在充放电、夏季高温、碰撞刮擦的时候容易起火燃烧甚至爆炸,对财产甚至人的生命安全可能造成无可挽回的损失。


所以,对汽车动力电池的验证和检测过程是极其严苛的,汽车动力电池包会针对挤压、震动、内部加压、喷水、火烧、腐蚀、浸泡等多种极端工况进行实验验证,确保在装车之后的使用过程中动力电池的安全方面可以万无一失。


图源@网络


动力电池在验证和检测过程中,任何模拟极端工况造成动力电池破坏的开始都是伴随着热的发生、积聚以及传导,因此使用红外热像仪来监测动力电池的破坏性实验,是一种非常有效地观察、记录、分析动力电池破坏过程的方式。


FLIR 高速热像仪可显示其他技术无法捕捉的热成像细节。


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在电池的使用过程中,事故是难免的,而在事故发生时,一定要知道电池会有什么反应,比方说如果电池着火,引起周围材料着火的速度有多快,可能性有多大。模拟最坏的情况以收集数据,然后就知道预期会发生什么情况,FLIR高速热成像仪已成为其收集数据的关键。


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图:高速热成像记录的钉刺电池测试



传统·热电偶的局限性

电偶是一种由两根不同的导线组成的廉价温度传感器,常用于工业领域的温度测试。然而,它们也存在许多局限,热电偶的主要缺点是一次只能测量一个点。如果我只使用热电偶,得到的是接触点的温度读数。这意味着只有热电偶所在位置的读数,热电偶的放置也容易出现偏差。


电池·破坏性测试中的热观察

电池要接受的破坏性测试之一是针刺,该测试用于模拟短路,而短路可能导致电池过热、着火甚至爆炸。如果我们在进行针刺测试时只能使用热电偶,实际上须在整个电池表面放置一千个热电偶,才能清楚地了解整个电池的温度分布。


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图:电池测试期间使用的钉子的特写镜头


了解短路和热量扩散如何导致气体积聚及这些气体和其他电池材料从哪里排出(以及它们有多热)对于工程师来说非常重要。我们不能保证每次都能防止电池着火,但我们可以减轻损害程度,并引导其进入安全的通道。


这是以前用热电偶和普通红外热像仪所无法捕捉到的,虽然它们也能看到碎屑排出,但材料在接触大气时会立即冷却。有了FLIR高速热像仪,就可以放慢速度,并捕捉到这种材料,其温度有时可高达700℃,甚至更高。


FLIR·高速热成像技术可展现全局

热成像技术与热电偶不同,热电偶须直接放置在采集温度数据的点上,而热成像则可同时提供电池上每个点的数据。它可以提供全局视野,并且收集的数据点显然多得多,这有助于对其进行分析,并且可以帮助我们提出下一步要进行的测试。


通过FLIR高速热成像仪监测,工程师不仅可以很容易看到在电池破坏性测试时电池外部发生的情况,还可以看到内部发生的情况,以及热量的变化情况。我们可以立即看到温度是如何传递的,并且可以看到是否出现热点,即使在那个点上没有热电偶。


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图:高速热成像捕捉到针刺测试过程中电池的热扩散


结果是热成像比单纯的通过/失败认证提供了更多的信息。比起系统是否着火,热图谱可以告诉你更多有关热管理系统效果的信息,热成像不仅每一帧都提供大量数据,而且还提供了一种直观了解测试过程中情况的方法。