新能源汽车电池安全国标颁布 聚焦中科中涣的“行与思”
栏目:客车行业资讯 发布时间:2020-05-18

  2020年5月13 日,由工信部组织制定的GB 18384-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》、GB 30381-2020《电动汽车安全要求》和GB 38032-2020《电动客车安全要求》三项强制性国家标准由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布,将于2021年1月1日起开始实施。

  电动汽车安全是消费者关注的焦点,也是新能源汽车产业持续健康发展的根本保障。三项强制性国家标准是我国电动汽车领域首批强制性国家标准,与国际标准法规进行了充分协调,进一步提高和优化对电动汽车整车和动力电池产品的安全技术要求。

新能源汽车电池安全国标颁布 聚焦中科中涣的“行与思”(图1)

  电池“热失控”是新能源汽车自燃的“罪魁祸首”

  作为我国汽车工业实现“弯道超车”的重要抓手,我国新能源汽车创下了全球罕见的市场增速,特别是新能源公交,已在全国范围内实现了大规模、批量化、市场应用。但不容避讳的是,新能源汽车大繁荣的背后,问题和隐忧依旧存在。

  据不完全统计,自2020年4月30日以来,全国各地陆续发生了10余起新能源汽车起火自燃事故。调查事故成因,大部分都将问题归结于一点,即动力电池热失控而引发的起火。

  《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的主要起草人,教授级高级工程师王芳博士表示:“电动汽车最终起火形态从大的概念上来说都是电池热失控,电池的综合安全技术及评价是一个系统工程。电池是电化学载体,在全生命周期内的状态是不断变化的,发生热失控的可能也是永远存在的。”

  那么,如何定义电池“热失控”呢?这就要从动力电池模组构成与工作原理方面来阐述。

  根据《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》中的定义,热失控是电池单体放热连锁反应引起的电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。

  从电池的内部结构来看,由于单个电池自身有一定的内阻,在充放电的过程中必定伴随热量的产生。当电池自身温度超出其正常工作温度范围时,电池的性能和寿命会受到影响。同时,电池在过充、过放、针刺、碰撞等情况下都有可能引起连锁放热反应,造成热失控,形成冒烟、失火甚至爆炸等现象。

新能源汽车电池安全国标颁布 聚焦中科中涣的“行与思”(图2)

  从系统构成层面来看,新能源汽车的动力电池系统由电池模组、电池管理系统BMS、热管理系统以及一些电气和机械系统等构成。系统在不同工况下也会产生大量的热。在狭小的电池箱体中,热量如果不能够及时散出也会影响系统内的电池寿命,甚至引发热失控,导致电芯起火爆炸。

  2020年,300Wh/kg的锂离子电池能量密度目标已不足以成为企业吹嘘产品性能的噱头。随着电池能量密度的快速提升,电池发生热失控的节点也在提前。如何去改进,如何防护,这是全行业需要考虑的问题。

  因此,《电动汽车用动力蓄电池安全要求》在优化电池单体、模组安全要求的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求,试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温过充等。

  此外,国标中特别增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

  保驾电池系统安全需政企协同群策群力

  任何行业的良性发展都需要群策群力,新能源汽车锂电安全更是如此。不管是国家政策导向还是行业专论断,种种迹象表明,新能源汽车锂电安全防护是一项系统工程,除行业主管部门科研所言的“顶层设计”,新能源汽车锂电安防配套供应商的技术升级与产品推陈出新同样是新能源汽车防患于未然的关键。

  在公交优先政策的大力推动下,国内新能源公交推广应用基本实现了全覆盖。公交车作为大众出行的主要交通载具,体积大、载客多,一旦出现电池起火等安全事故,后果不堪设想。正因于此,如何加强新能源客车锂电池箱安全防护能力一直是困扰广大公交企业的共性问题。

  对此,长期致力于智慧城市公共安全系统的开发设计的中科中涣则为行业提供了智能、高效的解决方案。

  安徽省高层次团队、中科中涣常务副总经理郭玉坤向中国客车网表示:锂离子电池箱火灾防控研究分为主、被动两方面,其根本是捕捉温度变化值,实现提前预警,从源头切断火灾发生的可能性;并对电池箱进行实时监测,在发生热失控时及时灭火、持续降温防止复燃,从而有效抑制火灾。中科中涣泵组式全氟己酮火灾抑制装置通过全国首创的首创的持续降温抑制机制实现对动力电池精准、高效、持续、友好的安全防护及火灾抑制。

新能源汽车电池安全国标颁布 聚焦中科中涣的“行与思”(图3)

  系统依托高灵敏的传感器,能实时监测整车各动力电池箱内因电池内部短路、过充过放、外部短路而引起的温度变化、烟雾、特殊气体等火灾早期现象,并利用动力电池热控模型综合判断燃烧阶段,通过汽车CAN总线向显示模块和手控模块发生信息,实现早期火灾感知、智能判断、提前干预并高效灭火。紧急情况下,系统能自动启动灭火,最大限度地保护司机及乘客的人身财产安全。

  据中国客车网了解,中科中涣全氟己酮火灾防控装置已通过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心型式检验,且锂离子电池(箱)的监测和防护装置已相继取得公安部消防产品合格评定中心的消防产品技术鉴定证书。

新能源汽车电池安全国标颁布 聚焦中科中涣的“行与思”(图4)

  安全始终是公共交通行业的核心关键词,中科中涣也始终遵循“以客户为中心”的企业价值观,针对公共交通安防的实际需求,研发并提供高效、可靠、智能的解决方案,同时与科院院所与相关机构群策群力,共同为我国新能源汽车锂电安防描绘出一条可以借鉴的发展路径。