一氧化碳传感器在电动汽车及储能电站中的应用

近年来，我国的电动汽车行业蓬勃发展，各电动汽车品牌如雨后春笋般涌现，大有将传统燃油汽车取而代之的气势，虽然电动汽车的市占率还远远比不上燃油车。

相比较于传统燃油车，新能源电动车有以下几大优势：

1、环境污染小。尽管电动汽车用的电很大程度来源于火力发电，但是相比较燃油车而言确实是污染更小。

2、噪音小。大家都知道燃油车轰油门时候的噪声有多大吧，而电动汽车运行过程中基本是宁静的声音特别小。

3、高效率。特别是在城区道路，城区道路相对拥挤，红路灯多，车速相对要低很多。在低速环境下，电动汽车的能源利用率要比燃油车高得多，怠速情况下燃油车基本都在做无用功。平常开车的朋友们会发现在市区开车的油耗相比于郊外或者高速上要高得多。

4、结构简单、维修保养简便。电动汽车的结构相对燃油车来讲要简单很多，没有内燃机、没有变速箱。我国也掌握了先进的电机技术，不像燃油车的发动机和变速箱的核心技术都受限于国外。

5、电费便宜、耗能低。

基于上述优点，近年来电动汽车保有量越来越多。电动汽车有其优点也有其缺点，电动汽车的的电池基本都是锂电池，无论是三元锂、还是磷酸铁锂，都是通过锂离子得失电子来实现电能储存的。而锂离子作为已知最活跃的元素，只要接触空气，就会和氧气发生反应燃烧、爆炸。近年来电动汽车电池起火的案例也层出不穷。2020年1-12月全年被媒体报道的烧车事故(自燃+冒烟)就有124起。

虽然新能源汽车电池安全的相关法律法规已经逐渐完善，动力电池技术也在逐渐突破、成熟，但是目前为止还没没有办法保证电池不会热失控，从而导致起火甚至爆炸。

不仅仅是新能源电动汽车存在这个困扰，储能电站也存在这个困扰。随着电动汽车数量的增加，对电力的需求也会日益增大，一般电动汽车普通充电的功率有7KW、20KW、30KW，有些品牌的电动汽车有快速充电的最高可达200KW，如果大量电动汽车一起充电的话，可想而知电网的负载压力有多大，这将是难以承受的。储能电站就能很好地解决这个问题，从而减缓电网的负荷。一般成室内的储能电站都是通过超级电池组进行储电的，本质上也是锂电池，既然是锂电池，那么也会存在热失控的危险。并且由于储能电站的锂电池更大更多，所以一旦发生热失控，其所造成的危害会更大，损失更严重。

2021年4月16日下午，北京市丰台区发生一起储能电站热失控起火事故，该事故造成1名值班电工遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤。火灾造成直接财产损失1660.81万元。可见储能电站一旦发生事故是多么的可怕。

韩国，作为另一个锂电池制造大国，自2017年至2021年，共发生32起储能火灾，造成的财产损失达466亿韩元(约合人民币2.49亿元)。在今年的一月份再次发生两起类似事故!

一例例事故，触目惊心。暂时又没有能够保证锂电池不发生热失控的方法，那有没有方法能够及时发现锂电池失控的方法呢?能够及时发现问题，或许可以及时控制住，最不济也能及时疏散人群，是损失减至最低。

我们可以从动力锂电池热失控时产生的大量气体入手，锂离子电池热失控的时候，电池内部会发生一些列的化学反应，其中会有大量的一氧化碳释放出来。一氧化碳不仅是易燃易爆的气体，更可以与人体内的血红蛋白结合，使其失去与氧气结合的能力，从而导致我们缺氧甚至窒息。所以我们可以通过检测一氧化碳的浓度来判断电池热失控。在这里给大家推荐一款纽扣式一氧化碳传感器(CO传感器)TGS5141：

TGS5141一氧化碳传感器CO传感器是费加罗研发的可电池驱动的电化学式传感器，使用一个特殊的电极取代了储水器，由于去除了TGS5042中使用的储水器，TGS5141与TGS5042相比，其外形尺寸缩减到只有后者的10%大小。非常适用于高集成电子产品，对CO的灵敏度高、将CO浓度线性输出，设计方便，自带出厂预标定灵敏度系数，方便用户使用与性能追溯，寿命长达10年以上。

毕竟是事关我们的生命安全，对于精度还是有要求的，测量不准的话又怎么能给出正确的警报呢?TGS5141输出电流与一氧化碳浓度之间在0～1,000ppm范围内显示了± 5%以内偏差的较高直线性。不同浓度CO对应的输出电流可以参考下图。

同时我们也要关注传感器的长期稳定性，毕竟要求车主们频繁更换是不太现实的。这就要求传感器寿命足够长，更要求传感器输出长期稳定，不然会使报警值改变，造成早报晚报甚至不报等情况了。TGS5141的寿命长达十年以上，长期稳定性也是十分优秀，可以参考下图。(Y轴显示的是在任何时间点300ppm一氧化碳中的输出电流(I)和测试第一天300ppm一氧化碳中的输出电流(Io)的比值。)

汽车或者储能电站内会有各种各样的气味，要是传感器抗干扰性不好的话，也是很容易造成误报的，所以这个传感器要求对CO灵敏度高，对其他气体的灵敏度越低越好。TGS5141就很好，对大部分气体的灵敏度都是非常低的，对CO灵敏度又很高的，见下图。

并且考虑到汽车内的温度范围是比较宽广的，基本所有传感器受温度的影响又是比较明显的，所以厂家针对TGS5141做出了温度补偿系数表，OEM客户可以直接利用补偿系数对传感器进行温度补偿，从而使传感器在不同温度下也能有高精度的输出。补偿系数见下图。

由此可见TGS5141是一款十分优秀的CO传感器，性能优异、质量可靠，可以为我们的生命财产安全添加一层保障。以下是TGS5141的一些基本参数：

1)一氧化碳检测范围： 0-5000ppm

2)输出电流：1.2-3.2nA/ppm

3)响应时间表：< 60S

4)工作温度：-10℃ ~ +50℃ (常用) -20℃ ~+60℃(偶尔)

5)工作湿度：10 - 95%RH (不结露)

以下是TGS5141传感器的一些优势：

1)超小体积;

2)可电池驱动;

3)很高的线性输出特性;

4)很好的对一氧化碳的选择性和重复性;

5)校准简便易行;

6)使用寿命长;

7)取得UL认证。

审核编辑：汤梓红