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工信部印發電動汽車動力電池系統熱擴散測試規范

作者:中國儲能網新聞中心 來源:動力電池熱失控技術研究 發布時間:2019-11-13 瀏覽:
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11月12日,工信部發布關于實施《電動汽車用動力蓄電池系統熱擴散乘員保護測試規范(試行)》有關事項的通知,要求自2019年11月12日起,按本通知要求開展試行工作的車輛生產企業,應加強對相關新能源汽車產品的安全監測。申請《公告》新能源汽車產品準入時,企業可自愿按《熱擴散測試規范》增加熱擴散測試項目,提交由第三方檢測機構出具的檢測報告。

測試規范指出電池包或系統在由于單個電池熱失控引起熱擴散、進而導致乘員艙發生危險之前5min,應提供一個熱事件報警信號。測試規范還指定試驗對象為整車或電池包或系統,并對測試環境以及刺針實驗中的刺針材料、刺針直徑、刺針速度等做了具體定義。

以下為通知原文:

關于實施《電動汽車用動力蓄電池系統熱擴散乘員保護測試規范(試行)》有關事項的通知

各有關車輛生產企業及檢測機構:

為強化電動汽車用動力蓄電池系統安全技術要求,加強新能源汽車《公告》管理,現將《公告》管理中實施《電動汽車用動力蓄電池系統熱擴散乘員保護測試規范(試行)》(以下簡稱《熱擴散測試規范》)有關事項通知如下:

1、自2019年11月12日起,申請《公告》新能源汽車產品準入時,企業可自愿按《熱擴散測試規范》增加熱擴散測試項目,提交由第三方檢測機構出具的檢測報告。對于通過熱擴散測試的動力蓄電池產品,在按GB/T 31485—2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》進行單體蓄電池及蓄電池模塊過充電試驗時,其充電截止條件可按照充電終止電壓的1.1倍或115%SOC進行。

2、有關檢驗檢測機構應盡快完善熱擴散測試相關檢測能力,并完成實驗室資質認定相關工作。

3、按本通知要求開展試行工作的車輛生產企業,應加強對相關新能源汽車產品的安全監測,對其運行情況進行評估、總結,如發現安全問題或隱患,應及時向裝備中心匯報。

附件:電動汽車用動力蓄電池系統熱擴散乘員保護測試規范(試行)

1. 要求

電池包或系統在由于單個電池熱失控引起熱擴散、進而導致乘員艙發生危險之前5min,應提供一個熱事件報警信號。

2. 制造商定義的熱事件報警信號說明

2.1 觸發警告的熱事件參數(例如溫度、溫升速率、SOC、電壓下降、電流等)和相關閾值水平(通常明顯區別于制造商規定的工作狀態)。

2.2 警告信號說明:描述傳感器以及在發生熱事件時電池包或系統控制說明。

3. 說明電池包或系統安全性文件

3.1 在單個電池熱失控引起熱擴散的情況下,在電池單體、電池包或系統或車輛中應具有保護乘員的功能或特性。制造商應提供3.2~3.5中說明電池包或系統安全性文件。

3.2 風險降低分析:使用適當的行業標準方法記錄單個電池熱失控導致熱擴散所引起的對車輛乘員的風險以及降低風險所采用的緩解功能或特征(例如:GB/T 34590、ISO 26262、GB/T 20438、IEC 61508中的故障分析或類似的方法)。

3.3 相關物理系統和組件的系統圖。相關系統和組件是指有助于保護乘員免受由單個電池熱失控觸發的熱擴散所引起的危害影響的系統和組件。

3.4 表示相關系統和組件的功能操作、確認所有風險緩解功能或特征的圖表。

3.5 制造商應提供電池包或系統安全性的風險緩解功能或特征的驗證程序及結果文件,包括以下部分:

a) 對其操作策略的描述;

b) 實現功能的物理系統或組件的標識;

c) 說明風險緩解功能技術文書:分析或模擬驗證的程序和結果數據;

d) 說明風險緩解功能技術文書:驗證試驗的程序和結果數據。包括以下部分:

1) 試驗時間、地點及產品技術參數;

2) 試驗程序:包括試驗方法、試驗對象、觸發對象、監控點布置方案、熱失控觸發判定條件以及對試驗對象所做的改動清單等,制造商可自行提供試驗程序,也可參考5所述程序;

3) 試驗結果:包括試驗關鍵事件(熱失控觸發開啟、熱失控觸發停止、熱事件報警信號、外部煙、火、爆炸等)的照片、數據和時間等。

4. 驗證與資料提供說明

4.1 檢測機構依據制造商提供的技術文書、試驗程序進行結果驗證,并提供試驗報告。

4.2 熱擴散乘員保護分析與驗證報告應包含表1所列3項報告,其中第1項和第2項為制造商提供,第3項由檢測機構出具。

注:3.5 d)與4所述的驗證試驗可為在相同檢測機構進行的同一試驗。

表1 熱擴散乘員保護分析與驗證報告詳細內容

5. 熱擴散乘員保護驗證試驗程序

5.1 試驗對象

試驗對象為整車或電池包或系統。

5.2 試驗條件

試驗應在以下條件進行:

a) 本試驗在溫度為0 ℃以上,相對濕度為10%~90%,大氣壓力為86 kPa~106 kPa的環境中進行;

b) 試驗開始前,對試驗對象的SOC進行調整。對于設計為外部充電的電池包或系統,SOC調至不低于制造商規定的正常SOC工作范圍的95%;對于設計為僅通過車輛能源進行充電的電池包或系統,SOC調至不低于制造商工作范圍的90%;

c) 熱擴散試驗可能需要在測試開始前對電池包或系統進行一定程度的改動,導致可能無法進行充電,需在試驗開始前確認試驗對象的SOC滿足要求;

d) 試驗開始前,所有的試驗裝置正常運行;

e) 試驗盡可能少地對測試樣品進行改動,制造商需提交所做改動的清單;

f) 試驗在室內環境或者風速不大于2.5 km/h的環境下進行。

5.3 試驗方法

5.3.1 推薦5.3.3或5.3.4作為熱擴散試驗的可選方法,制造商可以選擇其中一種方法,也可自行選擇其他方法來觸發熱失控。

5.3.2 熱失控觸發對象:試驗對象中的電池單體。選擇電池包內靠近中心位置,或者被其他電池單體包圍的電池單體。

5.3.3 推薦的針刺觸發熱失控方法如下:

a) 刺針材料:鋼;

b) 刺針直徑:3 mm~8 mm;

c) 針尖形狀:圓錐形,角度為20°~60°;

d) 針刺速度:0.1 mm/s ~10 mm/s;

e) 針刺位置及方向:選擇能觸發電池單體發生熱失控的位置和方向(例如,垂直于極片的方向)。

5.3.4 推薦的加熱觸發熱失控方法:使用平面狀或者棒狀加熱裝置,并且其表面應覆蓋陶瓷、金屬或絕緣層。對于尺寸與電池單體相同的塊狀加熱裝置,可用該加熱裝置代替其中一個電池單體,與觸發對象的表面直接接觸;對于薄膜加熱裝置,則應將其始終附著在觸發對象的表面;加熱裝置的加熱面積都應不大于電池單體的表面積;將加熱裝置的加熱面與電池單體表面直接接觸,加熱裝置的位置應與5.3.5中規定的溫度傳感器的位置相對應;安裝完成后,應在24 h內啟動加熱裝置,以加熱裝置的最大功率對觸發對象進行加熱;加熱裝置的功率要求見表2;當發生熱失控或者5.3.5定義的監測點溫度達到300 ℃時,停止觸發。

表2 加熱裝置功率選擇

5.3.5 推薦的監控點布置方案如下:

a) 監測電壓或溫度,應使用原始的電路或追加新增的測試用電路。監測溫度定義為溫度A(測試過程中觸發對象的最高表面溫度)。溫度數據的采樣間隔應小于1 s,準確度要求為±2 ℃。

b) 針刺觸發時,溫度傳感器的位置應盡可能接近短路點,也可使用針的溫度(如圖1)。

c) 加熱觸發時,溫度傳感器布置在遠離熱傳導的一側,即安裝在加熱裝置的對側(如圖2)。

圖2 加熱觸發時溫度傳感器的布置位置示意圖

5.3.6 推薦的熱失控觸發判定條件:

a) 觸發對象產生電壓降,且下降值超過初始電壓的25%;

b) 監測點溫度達到制造商規定的最高工作溫度;

c) 監測點的溫升速率dT/dt≥1 ℃/s,且持續3 s以上。

當a)和c)或者b)和c)發生時,判定發生熱失控。如果采用推薦的方法作為熱失控觸發方法,且未發生熱失控,為了確保熱擴散不會導致車輛乘員危險,需證明采用如上兩種推薦方法均不會發生熱失控。

關鍵字:動力電池

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