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《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T325-2018):具有報警功能的自動滅火

發布時間:2018-07-02 | 閱讀量:283
一、具有報警功能的自動滅火裝置标配動力電池箱  2018年8月1日起執行
 
        2018年5月22日,由中國公路學會客車分會、安徽安凱汽車股份有限公司、鄭州宇通客車股份有限公司以及中國汽車技術研究中心股份有限公司、煙台創為新能源科技有限公司等十幾家單位聯合起草的《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T325-2018)正式發布。
        《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T325)标準,自1997年實施以來,經過了五次重大修改。近幾年來,針對營運客,車重特大事故出現的情況,以及乘客對營運車輛的舒适性及安全性要求的進一步提高,交通部在2016年建通運輸标準化計劃中,将該标準列入修訂項目,由全國汽車标準化技術委員會客車分技術委員會主持承擔該标準的修訂工作。
        《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T325-2018)标準修訂主要根據《營運客車安全技術條件》(JT/T1094-2016)标準對營運客車安全的要求新增安全配置和設施,從而提升營運客車安全整體水平,修訂後的标準,配合前期發布的相關标準,将對提高道路運輸車輛的安全性能産生積極作用。
 
 
 
        《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T325-2018)第8.1.28項
        純電動客車和混合動力客車動力電池箱内應配備具有報警功能的自動滅火裝置。
        《機動車運行安全技術條件》(GB7258-2017)
        車長大于等于6m的純電動客車、插電式混合動力客車,應能監測動力電池工作狀态并在發現異常情形時報警,且報警後5min内電池箱外部不能起火爆炸。
        《城市公共汽電車車輛專用安全設施技術要求》(JT/T)
        锂電池箱應配置具有熱失控預警、火災報警及火災抑制功能的锂電池箱火災報警和防護裝置。
        《純電動城市客車通用技術條件》(JT/T1026-2016)
        艙體内應配置具有高溫預警及自動滅火功能的電池箱專用自動滅火裝置。
        《公共汽車類型劃分及等級評定》(JT/T888-2014)第一号修改單
        純電動公共汽車及混合動力公共汽車應裝配有動力電池箱專用自動滅火裝置。
 
 
        二、動力電池熱失控是大概率事件
 
        近幾年出現的電池熱失控引起的火災的案例中,都是由于電池的生熱速率遠高于散熱速率,且熱量大量累積而未及時散發出去所引起的。從本質上而言,“熱失控”是一個能量正反饋循環過程:升高的溫度會導緻系統變熱,系統變熱後溫度升高,又反過來讓系統變得更熱。
       
        動力電池熱失控發展階段
        第1階段:電池内部熱失控階段
        電池在80~90℃時是安全的,溫度升高到90~120℃之間時 SEI 膜開始分解,釋放熱量,溫度升高。但是當溫度達到120~130℃時保護層SEI膜遭到破壞,負極與溶劑、粘結劑反應,溫度升高,隔膜融化關閉。溫度繼續升高至150℃之上後,内部電解質開始進行分解,繼續釋放熱量,進一步加熱電池。
        第2階段:電池鼓包階段
        電池溫度達到200℃之上時,正極材料分解,釋放出大量熱和氣體,持續升溫。250-350℃嵌锂态負極開始與電解液發生反應。
        第3 階段:電池熱失控,爆炸失效階段
        在反應發生過程中,電解液與正極反應産生的氧氣劇烈反應并進一步使電池發生熱失控。
 
        動力電池熱失控成因
        其實一般電池内短路在電子産品中出現的概率是千萬分之一,也就是說平時生活中用到的單個電池安全性相對較高。但是在電動汽車中,一輛電動汽車的電池組需要幾千個電池組成,這樣發生熱失控的概率就由千萬分之一上升到千分之一。而且電動汽車的電池一旦發生危險,後果将非常嚴重,研究電池熱失控的成因變得尤為重要。
        這是因為,第一,動力電池熱失控導緻燃燒行為複雜,所有的反應都發生在電池内部,其機理研究非常困難;第二,锂電池火災蔓延迅速,易發生二次複燃;第三,沒有公開的大規模锂電池防火測試數據可用于充分評估锂離子電池危害或确定可用于提供锂電池的整體防火抑制策略。
 
 
        三、“動力電池熱失控模型” 引領電池箱熱失控監測及自動滅火技術的規模化應用
 
        煙台創為新能源科技有限公司作為國内動力電池熱失控預警及安全技術的最早研究者和電池箱專用自動滅火裝置行業的創領者,以其領先的技術和性能可靠的産品,受到了衆多新能源整車廠和電池PACK廠的信賴和認可。
       創為新能源首創“動力電池熱失控模型”,引領電池箱熱失控監測及自動滅火技術的規模化應用。
        “動力電池熱失控模型”為創為核心技術。“動力電池熱失控模型”分為縱向、橫向和垂向三維。縱向為多傳感器的數據冗合,即對多組同環境下的傳感器數據進行多次拟合,模拟不同材料、不同環境的數據表征曲線;橫向為對傳感器的曆史數據進行連續時間算法,排除噪聲幹擾,有效解決了阈值法監測方式的漏報、誤報、預警滞後問題;垂向采用穿刺、鈍針積壓等不同方法模拟不同類型容量動力電池熱失控過程。
        通過三維融合,用數學手段,以大量實驗及真實運行數據為基礎,歸納熱失控導緻的各種變量之間的内在關系,采用神經學原理,形成極早、高可靠、自運行的“動力電池熱失控模型”,實現電池火災隐患的極早預警和主動控制。
        大量實車運行中發生的預警實例證明了此模型的有效性和先進性,使之成為當前電池箱熱失控預警及自動滅火的先進技術。
 
        四、深化動力電池熱擴散多米諾效應研究  提升安全防護技術
 
 
 
        基于“動力電池熱失控模型”,創為新能源在前期研發試驗的基礎上,根據電池熱失控的發生、發展及擴散規律,在沈陽消防研究所、大連國家化學工業氣體質量監督檢驗中心等單位的支持下,重點研究了熱失控初期的熱傳導、熱輻射、熱對流等各項因素下,火災(熱失控)主發電池對毗鄰電池的熱傳播貢獻,厘清火災蔓延的主導傳播路徑。通過對PACK内部電池模組、間距、容量、環境溫度以及工作狀态的多次分析拟合,來模拟電池系統火災蔓延的規律,最終形成電池系統火災蔓延的多米諾效應模型。
 

 
        電池系統火災蔓延多米諾效應模型通過對熱失控傳播主要途徑、主控因素、臨界條件等多方面的研究,一方面可以優化現有電池系統熱失控傳播的阻隔方法,有效阻隔電池組内熱失控的傳播,使熱失控阻隔與系統散熱二者協同作用,有利于減少熱失控的發生;另一方面,可以指導設計電池安全防護策略,從電池内部安全設計、外部安全設計到早期熱失控預警、防護技術及控制措施的制定都具有明确的針對性,有利于熱失控的極早期準确預警和處置。
 
        五、聯合國家級專家,技術研發再加碼
 
        當前,在長續航裡程的要求下,乘用車絕大部分使用三元系電池。2018年以來,接連爆出特斯拉在國内外多次起火傷人事故、國内某品牌乘用車4S店電池接連續爆炸事件、國内某品牌乘用車當街爆燃事件、某品牌乘用車電池爆炸事件等幾十起惡性事故,引發了社會和行業人士的廣泛關注,三元電池不可忽視的不安全缺陷不斷暴露出來。
        在針對磷酸鐵锂熱失控監測預警技術相對成熟的基礎上,2017年初,創為新能源即開始悄悄發力研發三元電池的熱失控監測預警技術,至今,已通過多次反複試驗,摸索出了三元電池熱失控的發生、發展及擴散規律,形成了熱失控隐蔽發生、快速發展狀況下的監測及預警技術。
        2018年6月,創為新能源與複旦大學兩位研究正負極材料的國家“千人專家”在“锂離子電池火災防控關鍵基礎問題研究”科研項目上達成合作,拟在未來五年内,投入3000萬研發資金,針對以下課題展開深度技術研發:
        (1)針對锂離子電池的熱仿真研究;
        (2)锂離子電池發生過充過程中的正負極分解的氣體研究;
        (3)研究動力電池的産熱特性、溫度對動力電池性能的影響;
        (4)依據熱失控模型和緻災分析結果,構建熱失控早期表征參數體系,建立電池熱失控預警模型,制定電池系統安全防護技術和防護裝置聯動控制策略,研發面向乘用車的電池系統熱失控預警及控制裝置;
        (5)研究快速充電情況下的瞬時極化現象及負極析锂現象,及其引起電池壽命快速衰減與電池内短路甚至熱失控的機制;
        (6)研發相應多種類的電池系統熱失控預警裝置。
 
        目前,創為産品在新能源客車領域已批量應用,成為宇通、中通、長江、比亞迪、上汽大通、金龍、亞星、安凱、舒馳、中國動力控股(香港)等五十餘家主機廠配套供應商;在新能源乘用車及專用車領域,産品處于市場引領地位,為上汽大通、衆泰汽車、中資國際機場專用車等配套裝車;在儲能領域,目前已為南都電源、科信、力信、高特、中聚、易換騎、國軒儲能等國内主流運營商配套安裝,産品市場份額遙遙領先。