5月27日,工信部對于國家標準《電動汽車用動力蓄電池安全要求》征求意見,此次征求意見稿對于動力電池安全要求大幅提升,測試方法也更為嚴苛。編制說明指出,隨著新能源汽車保有量快速增加,電動汽車起火事故仍時有發生。通過對近年來電動汽車安全事故的經驗總結,行業對于動力電池在實際應用場景下的失效機制也有了進一步的認識。基于此對國家標準修訂完善,進一步提升安全要求,筑牢動力電池安全底線,維護消費者生命財產安全。
在本文件范圍內電動汽車用動力蓄電池單體、電池包或系統導致的危險是指:
——泄漏,可能導致電池系統高壓、絕緣失效間接造成人員電擊、電池系統起火等危險;
——起火,直接燒傷人體;
——爆炸,直接危害人體,包括高溫燒傷,沖擊波傷害和爆炸碎片傷害等;
——電擊,由于電流流過人體而引起的傷害。
編制說明指出,行業調研顯示,截止至2024年2月,已有78%的企業已具備“不起火、不爆炸”技術儲備,基于上述情況,研究組一致認為將熱擴散要求提升至“不起火、不爆炸”具備技術可行性。

圖1. 企業“不起火、不爆炸”技術儲備情況統計
從測試執行角度,需要明確熱擴散“不起火、不爆炸”的觀察時間。
表1:GB 38031中系統級別測試項觀察時間

根據行業調研情況,90%企業認為只要電池單體發生了熱失控,即使不發生熱擴散,也應發出報警信號。因此,要求只要觸發熱失控,無論是否發生熱擴散,均需要提供報警信號。另外,標準中對熱事件報警信號的發出時間也作了要求,即“報警信號的發出時間應不晚于觸發電池熱失控之后的5min”。
在觸發方法方面,研究小組經過充分研究討論,對現有的針刺、外部加熱方法進行了修改,同時新增內部加熱方法作為熱失控觸發方法進行補充。
針刺觸發方法中,將針刺速度由“0.1mm/s~10mm/s”改為“0.1mm/s~1mm/s”,補充了針刺停止條件:直至熱失控,或者針刺深度達到觸發電池單體的90%。另外,為了盡可能避免由于針刺孔排氣而影響到試驗結果,標準中對電池包針刺孔位置的密封要求也作了補充。
表2:加熱片規格說明及使用指南

研究小組分別選用額定能量~550Wh的三元電池(NCM)與磷酸鐵鋰電池(LFP)電池作為試驗對象,并以300W加熱功率對電芯進行加熱,試驗結果如圖2。實驗結果顯示,NCM電池在32s內發生熱失控,額外注入能量<0.5%,監控點溫度在觸發前溫升<0.5℃。LFP電池可在90s內發生熱失控,額外注入能量<1%,監控點溫度在觸發前溫升<0.5℃。

(a) NCM電池

(b) LFP電池
基于表2中推薦的加熱片參數條件,研究小組統計了LFP/NCM電池包樣品中采用內加熱觸發方法的驗證情況,見表5。統計結果表明,在不同容量及體系的電池包樣品中,內加熱均可成功觸發電池熱失控。
表5:不同電池包產品的內加熱方法表現統計

c)判定邏輯
在將內加熱觸發方法作為推薦方法之后,標準中規定的觸發方法擴大到三種。試驗時,制造商可自行選擇其中一種觸發方法,也可自行選擇其他方法來觸發熱失控。當采用推薦的三種觸發方法均未觸發熱失控,則認為電池產品無法被觸發熱失控,試驗通過;若電池單體發生了熱失控,則應觀察電池包或系統在不晚于熱失控發生后的5min內是否發出熱事件報警信號,如未發出,則判定試驗失效;如發出熱事件報警信號,則應觀察①電池包或系統是否發生起火、爆炸,② 煙氣在報警信號發出之前,以及之后5min內是否進入乘客艙,若以上任一種情況發生,則認為試驗失敗,只有兩種情況均未發生,則可判定試驗通過要求。

圖5. 熱擴散試驗判定流程圖
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