紅外熱像儀在鋰電池生產(chǎn)過程監(jiān)測應用

國家規(guī)劃愿景,2025年新能源汽車銷量有望突破500萬(2020年130萬),處于快速發(fā)展階段。由于核心零部件的研發(fā)與車企逐漸分離,車企獲得更大發(fā)展空間。
預計到2035年,汽車產(chǎn)業(yè)或將基本實現(xiàn)電動化轉型。動力電池成本有望儲持續(xù)下探,高鎳、低鈷為發(fā)展方向。電池質量和穩(wěn)定性為車主購車時關注的主要因素。
溫度是鋰電池的關鍵性能參數(shù),在外部短路、充電、放電、過充電等性能指標中均有溫度檢測規(guī)定。鋰電池的溫度安全性能一直是電池生產(chǎn)廠商和使用者重點關心的內容,所以加強鋰電的各項溫度性能測試是確保鋰電池安全性能的重點。

鋰電池在進行化成、高低溫老化、充放電測試、電池模組組裝、電池包組裝、電池拆解、性能測試等生產(chǎn)環(huán)節(jié),由于此時的電池是已經(jīng)帶電的,在整個的生產(chǎn)及測試過程中,電池隨時有發(fā)生熱失控的風險。另外,電芯溫度分布不均勻程度,直接影響電池組的電性能和可靠性,需要及時發(fā)現(xiàn)和排除。
行業(yè)常見電池安全監(jiān)測方式有:人工手持測溫槍,點式熱電偶/熱電阻溫度傳感器,光纖測溫,紅外熱像儀監(jiān)測設備。人工手持測溫槍工作強度大,容易出現(xiàn)漏測和誤報的情況,效果也不夠理想。點式熱電偶/熱電阻溫度傳感器布線復雜,檢測點有間斷,響應慢,維護成本也較高。光纖測溫安裝復雜,對安裝環(huán)境的要求也比較高,在潮濕、水中、油中及有毒、有害的化學環(huán)境下無法使用。而使用紅外熱像儀監(jiān)測則沒有以上的不足。
紅外熱像儀監(jiān)測的優(yōu)點:
1.?可視化面/區(qū)域檢測:可以實現(xiàn)目標區(qū)域全覆蓋測量,直觀顯示目標溫度分布;
2.?7×24小時實時性,連續(xù)性監(jiān)控,不受光線、黑夜、照明情況的影響,保證監(jiān)控系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測關鍵目標;
3.?全方位監(jiān)測:紅外測溫告警對電池包進行實時監(jiān)測,既有利于及時發(fā)現(xiàn)電池熱隱患,也用于發(fā)生高溫預警后,及時了解現(xiàn)場狀況;
4.?早期故障預測:設備溫度定時采集,繪制出電池包的溫度熱像圖,分析電池包健康狀態(tài),全面故障檢測,做到早發(fā)現(xiàn),早預防;
5.?安裝操作簡單,不破壞檢測目標本體結構;

電芯溫度監(jiān)測系統(tǒng):
1.?電池包熱成像監(jiān)測方案主要是對生產(chǎn)過程中的電池包狀態(tài)及溫度進行監(jiān)測
2.?在電池包溫度值或者溫度變化率發(fā)生異常時,及時、準確、可靠地發(fā)出預警信號,并可通過熱像儀的報警輸出端口,實現(xiàn)聲光報警和消防聯(lián)動功能(加裝消防滅火裝置)
3.?系統(tǒng)由熱像儀、監(jiān)控軟件兩大部分組成,具有趨勢分析、故障報警、數(shù)據(jù)記錄、24小時實時監(jiān)測和預警等功能
4.?通過熱像儀采集到的可視化溫度圖像,準確發(fā)現(xiàn)溫度異常電池模組或電芯,及早進行處置,確保產(chǎn)品品質和生產(chǎn)安全

在生產(chǎn)及測試工程中除了需要時刻監(jiān)測電池包整體溫度外,電池包內的每個電芯的特定區(qū)域溫度也需要時刻監(jiān)測及采集。

測溫區(qū)域1:每個電芯的兩端(PC片)區(qū)域,每個電芯的兩端各取一個測溫像素。
測溫區(qū)域2:每個電芯的上下兩極鋁片區(qū)域,各選取1個像素點溫度
測溫區(qū)域3:每個串聯(lián)銅排的上下兩側各取一個像素點溫度
測溫區(qū)域4:機箱盒的一端的高壓線路部分,該區(qū)域為用戶感興趣的關注區(qū)域,需取該區(qū)域的最高溫、最低溫及平均溫度

系統(tǒng)通過圖像識別算法自動對電芯輪廓進行識別,從而自動對需要測溫的點進行實時測溫監(jiān)控;當點擊啟動測溫按鈕后系統(tǒng)將開始自動定位測溫點并進行測溫度,并開始將測溫數(shù)據(jù)采集。綠色溫度字體代表正常,紅色代表異常。
