汽车|电动汽车用动力电池热扩散测试项目解析( 二 )
1.3 GBXXXX 热扩散测试
项目名称为热扩散；项目要求如下：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 min ， 应提供一个热事件报警信号（服务于整车热事件报警 ， 提醒乘员疏散）；如果热扩散不会产生导致车辆乘员危险的情况 ， 则认为该要求得到满足 。 进一步明确了对于人员保护的要求 ， 明确了热扩散测试项目的目的和应用场景 。
由于该项目仅在标准中给出了参考的试验方法和部分关键参数的建议取值 ， 给制造商较大的空间针对各自产品的特点进行产品开发设计、试验验证 。 同时为了能够确保产品质量 ， 制造商应按照标准要求提供“制造商定义的热事件报警信号说明”“说明电池包或系统安全性技术文件” ， 同时在第三方检测机构依据制造商提供的技术文书、试验程序进行结果验证的检测报告 ， 如表1所示 。
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对于热扩散试验项目而言 ， 尽管企业具有一定的空间设置试验程序 ， 但是试验项目的基本流程是不能改变的 。 热扩散试验的流程如图1所示 。
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图1 热扩散试验流程
对于一款电池包 ， 选择其中的某个电池单体作为热失控触发对象 ， 触发电池单体发生热失控 ， 一般情况下电池管理系统会在电池热失控发生的情况下发出报警信号 。 当一只电池单体发生热失控之后 ， 由于电池的设计、电池材料体系特点等影响 ， 电池可能会发生热扩散（即其他电池发生热失控） ， 也可能未发生热扩散 。 但是不论是哪一种情况 ， 仍然会产生两种不同的结果 ， 电池包最终表现出了对人员的危险（如起火、爆炸）或者电池包未表现出对人员的危险 。 在这个测试中的关键参量就是从报警信号发出到发生危险的时间间隔 ， 也就是人员的有效逃生时间 。
热扩散测试中的关键点
虽然目前已经有多个标准提出了热扩散试验项目的方法和要求 ， 但是也正是由于电池系统设计的复杂性和多样性 ， 导致热扩散试验中存在较多的变量和不确定性 ， 所以在GBXXX《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中才提出技术文件与试验验证相结合的方案 ， 既给企业提供了足够的空间避免干预企业的产品设计和技术的发展 ， 同时又坚守住动力电池系统安全性的底线 。 在动力电池系统热扩散测试过程中 ， 有若干个值得注意的关键问题 ， 如图2所示 。
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图2 热扩散测试中的关键问题
2.1 豁免条件
虽然目前广泛应用于电动汽车的锂离子电池大多存在发生热失控的风险 ， 但是随着技术的进步及产业对安全性的关注 ， 相信一定存在或者未来会出现一些特别安全的电池 ， 此类电池不发生热失控 。 那么针对这类电池 ， 该设置何种条件进行豁免呢？一种思路是通过对产品的构成或者特征参数来进行限定 ， 但是这种方法并不能解决所有问题 ， 尤其对未来新技术产品 ， 具有较大的局限性；另一种思路是通过一定的测试项目来判断电池是否具备豁免条件 ， 该方法具有一定的普适性 ， 且不存在技术局限性 。 因此企业在实际开展研发试验工作时 ， 应该根据实际情况选择合适的方法 ， 并对产品安全性做出合理评估 。
2.2 触发方法的选择
触发方法首先应该基于电池热失控的原理 ， 在失效原理上应该最大限度地保持一致；其实该方法还应该具备高重复性和可操作性；再次 ， 该方法在参数的选择上具有较大的容错能力 ， 在较大的范围内均不会影响试验结果 。
2.3 触发位置的选择
从试验验证的目的触发 ， 触发位置应该选择在最严苛的试验条件下 ， 以确保样品在最严苛的情况下的安全性表现 。 但是在实际的测试工作中 ， 可操作性决定了实际可选择的范围是有限的 ， 这往往导致不能穷尽所有的方案进行测试验证 。 触发位置的选择难点在于如何平衡严苛的测试条件和试验可操作性这两个问题 。 对企业进行产品性能验证而言 ， 可以通过高精度的仿真模型的搭建 ， 结合有限的试验数据 ， 实现对动力电池系统各种试验条件下安全性能的评估 。
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