新能源汽車電池安全國標頒布 聚焦中科中渙的“行與思”
2020年5月13 日,由工信部組織制定的GB 18384-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》、GB 30381-2020《電動汽車安全要求》和GB 38032-2020《電動客車安全要求》三項強制性國家標準由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批準發布,將于2021年1月1日起開始實施。
電動汽車安全是消費者關注的焦點,也是新能源汽車產業持續健康發展的根本保障。三項強制性國家標準是我國電動汽車領域首批強制性國家標準,與國際標準法規進行了充分協調,進一步提高和優化對電動汽車整車和動力電池產品的安全技術要求。
電池“熱失控”是新能源汽車自燃的“罪魁禍首”
作為我國汽車工業實現“彎道超車”的重要抓手,我國新能源汽車創下了全球罕見的市場增速,特別是新能源公交,已在全國范圍內實現了大規模、批量化、市場應用。但不容避諱的是,新能源汽車大繁榮的背后,問題和隱憂依舊存在。
據不完全統計,自2020年4月30日以來,全國各地陸續發生了10余起新能源汽車起火自燃事故。調查事故成因,大部分都將問題歸結于一點,即動力電池熱失控而引發的起火。
《電動汽車用動力蓄電池安全要求》的主要起草人,教授級高級工程師王芳博士表示:“電動汽車最終起火形態從大的概念上來說都是電池熱失控,電池的綜合安全技術及評價是一個系統工程。電池是電化學載體,在全生命周期內的狀態是不斷變化的,發生熱失控的可能也是永遠存在的。”
那么,如何定義電池“熱失控”呢?這就要從動力電池模組構成與工作原理方面來闡述。
根據《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》中的定義,熱失控是電池單體放熱連鎖反應引起的電池自溫升速率急劇變化的過熱、起火、爆炸現象。
從電池的內部結構來看,由于單個電池自身有一定的內阻,在充放電的過程中必定伴隨熱量的產生。當電池自身溫度超出其正常工作溫度范圍時,電池的性能和壽命會受到影響。同時,電池在過充、過放、針刺、碰撞等情況下都有可能引起連鎖放熱反應,造成熱失控,形成冒煙、失火甚至爆炸等現象。
從系統構成層面來看,新能源汽車的動力電池系統由電池模組、電池管理系統BMS、熱管理系統以及一些電氣和機械系統等構成。系統在不同工況下也會產生大量的熱。在狹小的電池箱體中,熱量如果不能夠及時散出也會影響系統內的電池壽命,甚至引發熱失控,導致電芯起火爆炸。
2020年,300Wh/kg的鋰離子電池能量密度目標已不足以成為企業吹噓產品性能的噱頭。隨著電池能量密度的快速提升,電池發生熱失控的節點也在提前。如何去改進,如何防護,這是全行業需要考慮的問題。
因此,《電動汽車用動力蓄電池安全要求》在優化電池單體、模組安全要求的同時,重點強化了電池系統熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全要求,試驗項目涵蓋系統熱擴散、外部火燒、機械沖擊、模擬碰撞、濕熱循環、振動泡水、外部短路、過溫過充等。
此外,國標中特別增加了電池系統熱擴散試驗,要求電池單體發生熱失控后,電池系統在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。
保駕電池系統安全需政企協同群策群力
任何行業的良性發展都需要群策群力,新能源汽車鋰電安全更是如此。不管是國家政策導向還是行業專論斷,種種跡象表明,新能源汽車鋰電安全防護是一項系統工程,除行業主管部門科研所言的“頂層設計”,新能源汽車鋰電安防配套供應商的技術升級與產品推陳出新同樣是新能源汽車防患于未然的關鍵。
在公交優先政策的大力推動下,國內新能源公交推廣應用基本實現了全覆蓋。公交車作為大眾出行的主要交通載具,體積大、載客多,一旦出現電池起火等安全事故,后果不堪設想。正因于此,如何加強新能源客車鋰電池箱安全防護能力一直是困擾廣大公交企業的共性問題。
對此,長期致力于智慧城市公共安全系統的開發設計的中科中渙則為行業提供了智能、高效的解決方案。
安徽省高層次團隊、中科中渙常務副總經理郭玉坤向客車網表示:鋰離子電池箱火災防控研究分為主、被動兩方面,其根本是捕捉溫度變化值,實現提前預警,從源頭切斷火災發生的可能性;并對電池箱進行實時監測,在發生熱失控時及時滅火、持續降溫防止復燃,從而有效抑制火災。中科中渙泵組式全氟己酮火災抑制裝置通過全國首創的首創的持續降溫抑制機制實現對動力電池精準、高效、持續、友好的安全防護及火災抑制。
系統依托高靈敏的傳感器,能實時監測整車各動力電池箱內因電池內部短路、過充過放、外部短路而引起的溫度變化、煙霧、特殊氣體等火災早期現象,并利用動力電池熱控模型綜合判斷燃燒階段,通過汽車CAN總線向顯示模塊和手控模塊發生信息,實現早期火災感知、智能判斷、提前干預并高效滅火。緊急情況下,系統能自動啟動滅火,最大限度地保護司機及乘客的人身財產安全。
據客車網了解,中科中渙全氟己酮火災防控裝置已通過國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心型式檢驗,且鋰離子電池(箱)的監測和防護裝置已相繼取得公安部消防產品合格評定中心的消防產品技術鑒定證書。
安全始終是公共交通行業的核心關鍵詞,中科中渙也始終遵循“以客戶為中心”的企業價值觀,針對公共交通安防的實際需求,研發并提供高效、可靠、智能的解決方案,同時與科院院所與相關機構群策群力,共同為我國新能源汽車鋰電安防描繪出一條可以借鑒的發展路徑。
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