动力锂电池因其比能量高、可循环使用次数久、清洁安全无污等众多优点,被广泛应用于各个领域。然而,由动力锂电池热失控而引发的火灾爆炸事件日益增多,严重威胁到人民的生命及财产安全。因此,分析动力锂电池热失控火灾发生前的火灾特征参量变化规律,构建预警算法,开发可以做出早期预警的装置具有重要现实意义。本文以32650磷酸铁锂电池为研究对象,研究动力锂电池热失控火灾机理,开发一款早期热失控预警装置,完成了动力锂电池热失控实验平台总体设计,搭建过充及针刺热失控实验台。在20℃(实验室室温)的外温条件下,分别以0.3C、0.5C、1C倍率,对锂电池进行恒流过充实验,获得其火灾特征参量。分析表明,充电开始后,动力锂电池实验舱内温度迅速上升,之后趋于保持不变,在临近锂电池爆破时温度再次上升;可燃气体传感器探测值在初始时保持不变,在热失控发生初期至锂电池爆破前缓慢上升,锂电池爆破后,迅速上升;烟雾传感器探测值在锂电池爆破前保持不变,锂电池爆破后,迅速上升。同样在20℃(实验室室温)的外温条件下,采用针刺机的5mm钨钢针,分别以20mm/s、40mm/s的速度进行针刺热失控实验,获得其火灾特征参量,分析表明,针刺行程结束后,动力锂电池实验舱内温度、可燃气体、烟雾均迅速上升。基于动力锂电池在发生热失控之前温度、可燃气体、烟雾的变化特性,构造了多参量融合的热失控火灾预警算法,并设计开了探测装置。探测装置设计为软件和硬件的组合,文中对其进行了详细的设计。硬件部分包括热失控火灾探测模块和系统信息交互控制模块,探测模块由温度传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器及信号调理电路组成,用于实时检测动力锂电池火灾特征;信息交互控制模块用于实时显示动力锂电池火灾特征参量值、人机信息交互等。探测模块和信息交互控制模块之间通过CAN总线连接。软件部分包含AD采集程序、温度采集程序、串口驱动程序、CAN驱动程序及热失控判别算法。根据动力锂电池热失控过程中有无损坏和损坏程度,将热失控分为初、中及爆破期三个阶段,判别算法根据可燃气体传感器探测值、烟雾传感器探测值、舱内温度探测值及其诸参量变化趋势,识别动力锂电池是否处于热失控,抑或是发生在热失控的初、中或爆破期,并分别标记为一级预警、二级报警和三级报警。论文开展了大量过充热失控和针刺热失控验证实验。过充测试中,装置均能在锂电池爆破前20min内及时发出预警,锂电池爆破后5s内及时报警;针刺测试中,装置均能在针刺行程结束后6s内发出报警。实验结果表明,热失控预警算法合理,装置满足过充及针刺热失控火灾的可靠判断与预警,实现了本文研究目标。