GB38031电池安全标准里面的5分钟
时间:2020-05-15 15:34来源:汽车电子设计 作者:朱玉龙
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引言
从GB38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》发布以后，这个5分钟的热失控预警和逃生时间的诉求就正式成为法规，是每个新能源汽车都需要去合规的。本文在此讨论一些认知，我个人觉得这个5分钟是一个最低的要求，是安全管理机构对于未来高能量密度潜在的热失控中秒爆的问题的控制态度，从单电芯热失控开始，到整包的起火，长远来看需要更长的时间间隔。当然终极的目标是电芯可以爆，车不能烧起来。
01 实验的要求
在正式的文本中，整个试验要求的界定如下：进行热扩散乘员保护分析和验证，电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟，应提供一个热事件报警信号。如下图所示，这里的核心诉求是：
1）在达到电芯热失控的标准以后，电池系统内采用感知系统进行判别，然后发送到乘员能感知的报警信号，这个标志作为一个时间起点
2）在这个起点之后的5分钟，电池系统不能威胁到乘员（这个实际上是拿包做实验，但是是以整车为度量的），最终的意义是看车是否起火的
图1 天检中心微信号图说里面的示意图
02 处理的要点
目前通用的做法，是通过热事件参数的组合：温度、温升速率、SOC、电压下降、电流、气体浓度、气体压力等的任意组合，在整个过程中热事件参数的阈值水平是和之前有明显差异的。 我们整体的几个对策包括：
1）尽可能在触发状态以后，迅速有效的进行识别这个单电芯热失控信号。在这个里面，东软睿驰牵头做了很多的推荐，明天我花一些时间把东软睿驰在这块做的整理做一些梳理
2）在识别以后以主动和被动的方式进行热失控处理对策
2.1）主动策略：这个在大众E-tron的热管理中已经提及了如下所示。单个电芯出现热失控以后，尽可能把Active Cooling开到最大，把单个热失控电芯释放的热量尽早尽快的通过热管理系统排出去，尽可能让电芯之后的传播在一个范围内。
图3 最早奥迪讲的Active Cooling的早期策略
2.2）被动策略：隔热和延缓，争取在5分钟之内把热失控控制在一定范围内。这里核心的差异变化，主要是不同化学体系、电芯尺寸、电芯类型、容量和热失控触发方式，整个热失控的过程是有很大的差异的。一个NCA 5Ah的21700和一个177Ah的NCM811电芯，整个热失控的过程不一样，而附近可能被触发的电芯的行为也不一样
这里最大的干扰，前几日和一位友人交流了很久，是存在困难的，主要的问题在于，电芯，特别是方壳电芯在热失控过程中的泄放压力的速度，存在个体差异性。也就是说在一定的实验条件下（较高温度、较高SOC）下，压力释放超过了Venting的设计，形成一个能破坏局部密封的小型燃爆区，巨大的高温气体形成一个切割区域能把局部炸开一个洞，这个30秒撑不过去，整个事情就不可控了。
小结：我觉得这个GB法规的推出，对未来的发展方向是起到一个很好的作用。5分钟对于目前来看是个过渡性的，要么做到烧电芯不烧车，要么电芯出问题前就提早处理，这个法规更多的是面向中国各种各样的方案也给系统性安全约束。
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