GB38031電池安全標準里面的5分鐘

時間:2020-05-15 15:34來源:汽車電子設計 作者:朱玉龍
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       引言
 
       從GB38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》發(fā)布以后，這個5分鐘的熱失控預警和逃生時間的訴求就正式成為法規(guī)，是每個新能源汽車都需要去合規(guī)的。本文在此討論一些認知，我個人覺得這個5分鐘是一個最低的要求，是安全管理機構(gòu)對于未來高能量密度潛在的熱失控中秒爆的問題的控制態(tài)度，從單電芯熱失控開始，到整包的起火，長遠來看需要更長的時間間隔。當然終極的目標是電芯可以爆，車不能燒起來。
 
       01 實驗的要求
 
       在正式的文本中，整個試驗要求的界定如下：進行熱擴散乘員保護分析和驗證，電池包或系統(tǒng)在由于單個電池熱失控引起熱擴散、進而導致乘員艙發(fā)生危險之前5分鐘，應提供一個熱事件報警信號。如下圖所示，這里的核心訴求是：
 
       1）在達到電芯熱失控的標準以后，電池系統(tǒng)內(nèi)采用感知系統(tǒng)進行判別，然后發(fā)送到乘員能感知的報警信號，這個標志作為一個時間起點 
 
       2）在這個起點之后的5分鐘，電池系統(tǒng)不能威脅到乘員（這個實際上是拿包做實驗，但是是以整車為度量的），最終的意義是看車是否起火的 
圖1 天檢中心微信號圖說里面的示意圖
 
       02 處理的要點
 
       目前通用的做法，是通過熱事件參數(shù)的組合：溫度、溫升速率、SOC、電壓下降、電流、氣體濃度、氣體壓力等的任意組合，在整個過程中熱事件參數(shù)的閾值水平是和之前有明顯差異的。 我們整體的幾個對策包括：
 
       1）盡可能在觸發(fā)狀態(tài)以后，迅速有效的進行識別這個單電芯熱失控信號。在這個里面，東軟睿馳牽頭做了很多的推薦，明天我花一些時間把東軟睿馳在這塊做的整理做一些梳理 
       2）在識別以后以主動和被動的方式進行熱失控處理對策 
 
       2.1）主動策略：這個在大眾E-tron的熱管理中已經(jīng)提及了如下所示。單個電芯出現(xiàn)熱失控以后，盡可能把Active Cooling開到最大，把單個熱失控電芯釋放的熱量盡早盡快的通過熱管理系統(tǒng)排出去，盡可能讓電芯之后的傳播在一個范圍內(nèi)。 
圖3 最早奧迪講的Active Cooling的早期策略
 
       2.2）被動策略：隔熱和延緩，爭取在5分鐘之內(nèi)把熱失控控制在一定范圍內(nèi)。這里核心的差異變化，主要是不同化學體系、電芯尺寸、電芯類型、容量和熱失控觸發(fā)方式，整個熱失控的過程是有很大的差異的。一個NCA 5Ah的21700和一個177Ah的NCM811電芯，整個熱失控的過程不一樣，而附近可能被觸發(fā)的電芯的行為也不一樣 
 
       這里最大的干擾，前幾日和一位友人交流了很久，是存在困難的，主要的問題在于，電芯，特別是方殼電芯在熱失控過程中的泄放壓力的速度，存在個體差異性。也就是說在一定的實驗條件下（較高溫度、較高SOC）下，壓力釋放超過了Venting的設計，形成一個能破壞局部密封的小型燃爆區(qū)，巨大的高溫氣體形成一個切割區(qū)域能把局部炸開一個洞，這個30秒撐不過去，整個事情就不可控了。
 
       小結(jié)：我覺得這個GB法規(guī)的推出，對未來的發(fā)展方向是起到一個很好的作用。5分鐘對于目前來看是個過渡性的，要么做到燒電芯不燒車，要么電芯出問題前就提早處理，這個法規(guī)更多的是面向中國各種各樣的方案也給系統(tǒng)性安全約束。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 電池 電池安全標準
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