?GB38031電池安全標(biāo)準(zhǔn)里面5分鐘的熱失控預(yù)警和逃生時間

從 GB38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》發(fā)布以后，這個 5 分鐘的熱失控預(yù)警和逃生時間的訴求就正式成為法規(guī)，是每個新能源汽車都需要去合規(guī)的。本文在此討論一些認(rèn)知，我個人覺得這個 5 分鐘是一個最低的要求，是安全管理機(jī)構(gòu)對于未來高能量密度潛在的熱失控中秒爆的問題的控制態(tài)度，從單電芯熱失控開始，到整包的起火，長遠(yuǎn)來看需要更長的時間間隔。當(dāng)然終極的目標(biāo)是電芯可以爆，車不能燒起來。

01 實(shí)驗的要求

在正式的文本中，整個試驗要求的界定如下：進(jìn)行熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析和驗證，電池包或系統(tǒng)在由于單個電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險之前 5 分鐘，應(yīng)提供一個熱事件報警信號。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警信號，這個標(biāo)志作為一個時間起點(diǎn)

2） 在這個起點(diǎn)之后的 5 分鐘，電池系統(tǒng)不能威脅到乘員（這個實(shí)際上是拿包做實(shí)驗，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 天檢中心微信號圖說里面的示意圖

02 處理的要點(diǎn)

目前通用的做法，是通過熱事件參數(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，在整個過程中熱事件參數(shù)的閾值水平是和之前有明顯差異的。 我們整體的幾個對策包括：

1） 盡可能在觸發(fā)狀態(tài)以后，迅速有效的進(jìn)行識別這個單電芯熱失控信號。在這個里面，東軟睿馳牽頭做了很多的推薦，明天我花一些時間把東軟睿馳在這塊做的整理做一些梳理

2） 在識別以后以主動和被動的方式進(jìn)行熱失控處理對策

2.1）主動策略：這個在大眾 E-tron 的熱管理中已經(jīng)提及了如下所示。單個電芯出現(xiàn)熱失控以后，盡可能把 Active Cooling 開到最大，把單個熱失控電芯釋放的熱量盡早盡快的通過熱管理系統(tǒng)排出去，盡可能讓電芯之后的傳播在一個范圍內(nèi)。

圖 3最早奧迪講的 Active Cooling 的早期策略

2.2）被動策略：隔熱和延緩，爭取在 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，整個熱失控的過程是有很大的差異的。一個 NCA 5Ah 的 21700 和一個 177Ah 的 NCM811 電芯，整個熱失控的過程不一樣，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，主要的問題在于，電芯，特別是方殼電芯在熱失控過程中的泄放壓力的速度，存在個體差異性。也就是說在一定的實(shí)驗條件下（較高溫度、較高 SOC）下，壓力釋放超過了 Venting 的設(shè)計，形成一個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切割區(qū)域能把局部炸開一個洞，這個 30 秒撐不過去，整個事情就不可控了。

小結(jié)：我覺得這個 GB 法規(guī)的推出，對未來的發(fā)展方向是起到一個很好的作用。5 分鐘對于目前來看是個過渡性的，要么做到燒電芯不燒車，要么電芯出問題前就提早處理，這個法規(guī)更多的是面向中國各種各樣的方案也給系統(tǒng)性安全約束。

編輯：hfy