GB38031電池安全標(biāo)準(zhǔn)里面的5分鐘

時(shí)間:2020-05-15 15:34來(lái)源:汽車電子設(shè)計(jì) 作者:朱玉龍
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       引言
 
       從GB38031《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》發(fā)布以后，這個(gè)5分鐘的熱失控預(yù)警和逃生時(shí)間的訴求就正式成為法規(guī)，是每個(gè)新能源汽車都需要去合規(guī)的。本文在此討論一些認(rèn)知，我個(gè)人覺(jué)得這個(gè)5分鐘是一個(gè)最低的要求，是安全管理機(jī)構(gòu)對(duì)于未來(lái)高能量密度潛在的熱失控中秒爆的問(wèn)題的控制態(tài)度，從單電芯熱失控開始，到整包的起火，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看需要更長(zhǎng)的時(shí)間間隔。當(dāng)然終極的目標(biāo)是電芯可以爆，車不能燒起來(lái)。
 
       01 實(shí)驗(yàn)的要求
 
       在正式的文本中，整個(gè)試驗(yàn)要求的界定如下：進(jìn)行熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析和驗(yàn)證，電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5分鐘，應(yīng)提供一個(gè)熱事件報(bào)警信號(hào)。如下圖所示，這里的核心訴求是：
 
       1）在達(dá)到電芯熱失控的標(biāo)準(zhǔn)以后，電池系統(tǒng)內(nèi)采用感知系統(tǒng)進(jìn)行判別，然后發(fā)送到乘員能感知的報(bào)警信號(hào)，這個(gè)標(biāo)志作為一個(gè)時(shí)間起點(diǎn) 
 
       2）在這個(gè)起點(diǎn)之后的5分鐘，電池系統(tǒng)不能威脅到乘員（這個(gè)實(shí)際上是拿包做實(shí)驗(yàn)，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(hào)圖說(shuō)里面的示意圖
 
       02 處理的要點(diǎn)
 
       目前通用的做法，是通過(guò)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(gè)過(guò)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(gè)對(duì)策包括：
 
       1）盡可能在觸發(fā)狀態(tài)以后，迅速有效的進(jìn)行識(shí)別這個(gè)單電芯熱失控信號(hào)。在這個(gè)里面，東軟睿馳牽頭做了很多的推薦，明天我花一些時(shí)間把東軟睿馳在這塊做的整理做一些梳理 
       2）在識(shí)別以后以主動(dòng)和被動(dòng)的方式進(jìn)行熱失控處理對(duì)策 
 
       2.1）主動(dòng)策略：這個(gè)在大眾E-tron的熱管理中已經(jīng)提及了如下所示。單個(gè)電芯出現(xiàn)熱失控以后，盡可能把Active Cooling開到最大，把單個(gè)熱失控電芯釋放的熱量盡早盡快的通過(guò)熱管理系統(tǒng)排出去，盡可能讓電芯之后的傳播在一個(gè)范圍內(nèi)。 
圖3 最早奧迪講的Active Cooling的早期策略
 
       2.2）被動(dòng)策略：隔熱和延緩，爭(zhēng)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(xué)體系、電芯尺寸、電芯類型、容量和熱失控觸發(fā)方式，整個(gè)熱失控的過(guò)程是有很大的差異的。一個(gè)NCA 5Ah的21700和一個(gè)177Ah的NCM811電芯，整個(gè)熱失控的過(guò)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(wèn)題在于，電芯，特別是方殼電芯在熱失控過(guò)程中的泄放壓力的速度，存在個(gè)體差異性。也就是說(shuō)在一定的實(shí)驗(yàn)條件下（較高溫度、較高SOC）下，壓力釋放超過(guò)了Venting的設(shè)計(jì)，形成一個(gè)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(gè)切割區(qū)域能把局部炸開一個(gè)洞，這個(gè)30秒撐不過(guò)去，整個(gè)事情就不可控了。
 
       小結(jié)：我覺(jué)得這個(gè)GB法規(guī)的推出，對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向是起到一個(gè)很好的作用。5分鐘對(duì)于目前來(lái)看是個(gè)過(guò)渡性的，要么做到燒電芯不燒車，要么電芯出問(wèn)題前就提早處理，這個(gè)法規(guī)更多的是面向中國(guó)各種各樣的方案也給系統(tǒng)性安全約束。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池 電池安全標(biāo)準(zhǔn)
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