正式實施,電動汽車動力電池熱擴散標準的”國際化“之路

電池熱擴散,也稱電池熱失控,指的是電池單個電芯由於放熱連鎖反應引起溫度上升,同時引發其餘電芯接連發生溫度不可控的現象。11月12號,工信部發布標準,在電動汽車新車公告申報中增加了動力電池熱擴散的檢測項目。

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雖然該規範目前並非是新車公告申報流程中的必檢項目,但這是熱擴散實驗在進入強制國標前的過渡性方案,開始進入了實施階段。

電池熱擴散,是由我國在全球第一次提出,並逐步得到國際認可的有關電動汽車安全性的汽車法規。其從無到有的過程,也是我國從國際汽車標準法規“跟隨者”向“主導者”轉變的縮影。

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聯合國世界車輛法規協調論壇(WP.29),主導了全球性汽車技術法規的制定、修改、協調、統一與實施。該組織下設了噪聲(GRB)、燈光及光信號(GRE)、汙染及能源(GRPE)、制動及底盤(GRRF)、一般安全性(GRSG)和被動安全性(GRSP)六個框架。

2011年11月由美國、日本和歐洲提出在被動安全GRSP和汙染及能源GRPE框架下,設置電動汽車安全(EVS)、氫燃料電池汽車(HFCV)和電動汽車與環境(EVE)三個非正式工作組,來處理與電動汽車有關的安全和環境問題,中國在2012年3月成為了共同提案國之一。

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WP.29 電動汽車法規工作組織框架

在電動汽車安全(EVS)工作組中,美國國家公路交通安全管理局(NTHSA)為主席,中國工信部(MIIT)和歐盟(EU)為副主席,日本國土交通省(MLIT)為秘書處,其主要目標是為電動汽車建立一個涵蓋高壓電氣安全和電氣部件安全的全球一致性技術法規(GTR, Global Technical Regulation)。

電動汽車安全全球技術法規(EVS-GTR)的核心內容主要由乘用車整車安全、商用車整車安全和電池安全三部分組成。由於課題複雜和涉及利益方眾多,工作組將任務分為兩個階段,並在2014年10月至2016年9月期間,成立了9個專項項目組(TF),中國成為了TF1電動汽車整車防水安全、TF5電池熱擴散安全和TF8商用車安全這3個項目組的組長。

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由中國提出的動力電池熱擴散提案是整個EVS-GTR第一階段討論的焦點議題,國外方堅持電池包和整車級別已有大量的安全防護措施,而中方基於我國已開展的大量熱擴散研究和數據分析,進行了十餘次的國際提案。

最終,電池包熱擴散安全5min逃生時間要求和廠家提供設計驗證說明寫入了第一階段的法規正文中,具體試驗流程,這裡不再詳細介紹,見下圖。

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(電池包熱擴散流程以及判定,點擊可圖片放大)

目前針對於電池熱擴散,工作組在第一階段過程中主要遺留了以下問題:

1. 排氣

電池受到碰撞之後的排氣量,目前並不作為安全試驗的要求,需要進一步評估與排氣有關的安全風險,包括是否需要設定排氣限值以及如何測量等,將在法規第二階段予以考慮。

2. 電解質的有毒氣體

動力電池中非水電解質存在釋放或者蒸發有毒氣體的風險,目前還沒收到電動汽車在使用過程中電解質有毒氣體釋放的報道,需要更多研究數據來確定用於檢測電解質有毒氣體的技術。

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3. 報警信號

3.1 需要相關測試規範來判定報警信號在動力電池發生安全事故是否失效;

3.2 確立了在以下三種情況需要發出報警信號,發生一個或多個與控制有關的操作故障,動力電池內部發生熱擴散,動力電池處於低能狀態;

3.3 熱擴散測試程序會因電動汽車結構和汽車製造商的不同而有所不同,無法開發統一的測試程序,因此,要求車企根據要求提交技術文件進行說明;

3.4 由於公眾對警告的感知方式存在地區差異,以及車輛運行和設計的差異,無法就警告的顏色、樣式、符號或文本達成共識。因此,未規定報警信號的特性。

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4. 測試程序

全球各國針對於熱失控都提出了自己的方案,目前在第一階段推薦採用由中國和日本提出的測試程序:

4.1 需要進一步研究熱失控觸發方法,評估其可行性、重複性和再現性;

4.2 減少對被測裝置的使用,以降低對結果的影響;

4.3 評估通過/不通過的標準,例如如何區分從電芯發出的煙霧/火焰與在傳播過程中產生的煙霧/火焰的區別;

2018年3月,電動汽車安全全球技術法規(EVS-GTR)第一階段在聯合國世界車輛協調論壇(WP29)第174次會議上,經《1998年協定書》締約方投票表決,獲全票通過。

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