红外热成像在新能源行业的应用

一、项目背景

新能源汽车产业在我国已经进入了飞速发展时，巨大的产业链背后有一项关键技术领域——动力电池。

动力电池的安全稳定性直接影响着整车的安全和车上人员的安全，因而动力电池的安全检测与状态监测成为了整个产业链中至关重要的一环。

1.电池安全主要包括以下几个方面：

1）电芯生产安全2) 模组集成安全 3) 存储安全 4) 运输安全 5) 使用安全

红外热成像智能感知技术能实现非接触式的远距离测温、能直观的显示目标物体的温度场分布、可以全天时进行在线监测，其诸多的优势恰好可以用于动力电池在生产、存储、运输和使用过程中的安全检测和状态监测。红外热成像技术集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，能够准确、实时、快速地展现物体表面的温度分布情况。因此，对于锂电池的研发、生产、储存、回收应用红外热像仪具有先天优势。

红外热像仪提供可视化、全覆盖、非接触式温度监控方案，充分满足锂电池仓储安全、生产过程安全监测、可靠性试验过程温度监测、锂电池危化品仓库安全监测等场景应用需求。

2.锂电池仓储安全监测

客户痛点：锂电池在生产、存储、搬运过程中存在起火爆炸隐患；当前人工巡检的方式效率过低且无法及时发现隐患；发生火灾等事故后，无法精确定位起火点，进行事故追溯。

3.红外热成像优势：

仓储货架空间狭小，热像仪进行仓储货架全覆盖监测；

针对临时存放区，选择大视场、适合远距离监测的热像仪进行监控；

24小时实时监测，温度信息可视化，温度异常不遗漏；

支持组网实时监控，解放巡检人力，提升安全检查效率；

现场一旦有温度异常，启动声光报警器和软件报警功能，提醒工作人员及时撤离或进行安全处置。

二、红外应用

1.红外热成像在电池充放电过程中的监测

半成品电池组（多个电池片组合）的充放电过程中进行检测，一般充电时间是5-6h，此过程中对电池的引脚进行检测，如果发现温度超过55℃，报警；超过70-80℃，说明这块电池片故障，需要处理。

电池组及其红外图像

2.红外热成像在电池成品仓储中的应用

成品电池在存放和转运过程中可能存在物理破损，同时由于电池组存储过程中可能出现局部短路或温度突升等异常情况，甚至会导致灾情和事故的发生，所以在电池组存放区域需要对其进行实时监测，做到及时预警并迅速将事故扼杀在萌芽状态。

电池存储过程的红外热像图

3.锂电池生产测试过程安全监测

客户痛点：锂电池在进行高低温老化、充放电测试等生产环节，随时有发生热失控的风险。另外，电芯温度分布不均匀程度，直接影响电池组的电性能和可靠性，需要及时发现和排除。当前监控方案存在如下问题：只能实现电池局部温度监测，无法准确找到高温点；每个电池需要进行单独埋点，操作繁杂，效率低。

红外热成像可进行大范围温度监测，可以高效的监测锂电充放电过程的温度变化，及时的找出温度异常区域。

图3 红外热成像监测电芯

4.电池包电性能测试环节

• 电池包红外热像仪监测方案主要是对生产过程中的电池包状态及温度（绝对值与变化率）进行监测，在电池包温度值或者温度变化率发生异常时，及时、准确、可靠地发出预警信号，并可通过红外热像仪的报警输出端口，实现声光报警和消防联动功能（加装消防灭火装置）。
• 高温静置/化成/充放电老化
• 为及时发现电池热失控的隐患，需要对货架上锂电池状态进行温度监控与预警，将红外热像仪安装到自动化机械垛手内，进行7×24小时巡航，实现温度的及时监测与预警。
• 锂电池可靠性试验过程温度监测
• 落球试验
• 通过红外热像仪对电池包撞击进行实时温度监控，铁球在撞击电池包时，设备实时监测电池包撞击点温度变化。当电池包温度异常时，报警提示工作人员及时处理，防止危险发生。整个监测过程，工作人员只需要在监控室观察屏幕画面即可得知电池包的温度，充分保障工作安全。
• 针刺试验
• 锂离子电池组在进行针刺试验过程中，为确保其试验安全性，采用红外热像仪监控每颗电池的表面温度，电池表面有异常升温时，系统立即启动安全保护机制；研究电池在试验过程中温度变化及温度扩散过程，建立分析模型，用于开发研究。

5.电解液储存监测

• 锂电池电解液存储安全监测
• 电解液一般具有易挥发性，易燃性，一旦发生电解液泄露，遇明火，高温极易产生火灾、爆炸的危险，因此对存储环境具有较高的要求。
• 锂电池生产制造过程中，从原材料存储到生产制造，电池拆解报废等环节中，都会涉及各种危化品存储。传统的可见光监控方式，对于火点的发现过于延后，不能提前预知并防患于未然。
• 红外热像仪应用点
• 通过红外热像仪，对电解液存储间进行24h实时监控，一旦出现温度异常，及时发送报警信号给监控室，第一时间排除隐患。

三、产品方案

1.在线式红外热成像测温仪—功能特性

（1）超高的响应范围

采用分段式测温参数调取，测温范围多档可选，涵盖-20℃~1600℃，在这个范围内可以实现正常测温，测温精度可达±2%，超出这个范围也可以正常成像。

（2）采用高帧频设计

可以观测快速移动的目标，常规产品帧率25Hz/50Hz，特殊的应用场景还有100Hz高速红外成像测温产品。

（3）采用高透过率无热化镜头

前片镀碳膜，不加装锗窗的情况下也可以起到一定的保护作用，另外也有高透过率的锗窗保护罩可以选配，适应各种恶劣使用场所。

（4）采用千兆网设计网线传输

既保证了远距离传输又保证了传输的可靠性，同时也可让人原理现场环境。

（5）输出全码流无损16Bit温度数据

提供客户端软件及SDK开发包，便于客户进行二次开发和系统集成，充分对被测目标进行个性化温度分析。

2.产品推荐方案

在线式红外测温系统由红外热成像测温仪、网络交换机和终端显示设备等组成。红外热成像采集图像和温度信息，在终端显示设备显示各摄像机视频信号及报警信息。系统可实现对电池的在线精准温度监测，并具备分区监控、自动预警、远程控制和手动测温等功能。可根据不同使用场景配置不同焦距红外镜头。

（1）FD300A在线式红外热成像测温仪

产品适用于仓库、锂电池生产线、测试实验室等使用环境。

（2）BS2Z25KN在线式红外热成像测温仪

采用304不锈钢材质，耐腐蚀；产品适用于有防爆要求的仓库、针刺测试实验室等使用环境。

（3）H23E15手持式红外热像仪

H23E15是一款智能手持式红外热像仪，能帮助用户快速清晰呈现热图像细节，并智能跟踪热点。用于实验测试，生产线流动测温场景。

适用机型