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动力电池安全验证要求要更进一步----新能源汽车电安全技术发布会观后感

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这周四,我在线上的NESTA电安全公众 号上,观看了CATARC中汽中心线上举办的新能源汽车电安全技术发布会。总共有四个报告:

1动力电池年度测试报告(2024)——主要是拆解和分析测试了现在行业好多最新的方形和圆柱电池单体电芯,了解了行业目前的技术水平

2新能源汽车火灾安全技术验证FSTA

3 电池全场景技术验证体系BSTA发布

4行车控制安全技术验证VCTA——这个和电池甚至关系都不大

不难看出1、4号报告和电池系统安全关系不大,而2、3两个就是这次发布里最重磅也最有意思的内容了,我在这里试着总结一下,与大家分享。文中图片来自CATARC的直播截屏内容,特此声明。



电池全场景技术验证体系BSTA发布——多种机理/因素耦合反映实际失效复合工况

目前新能源汽车的起火原因,以及电池失效诱因下图有统计——可以看出实际上有各种诱因,电池本身的故障当然是一大块,但是碰撞、电子电器、充电桩、浸水等都同样有可能是罪魁祸首。

而对于电动汽车的应用-验证来说,目前我们的(强制)国标更侧重于一些常规的测试,而不够精细化——家用车、商用车,或者越野车,工况一样不?即使对于我们最常用的家用车,目前的验证是不是够全面覆盖足够的各种情景?比如目前讨论比较多的涉水、底部工况。

所以,是需要基于实际使用场景需求,推出更加精细化的覆盖动力电池全应用场景的工况库的——这样可以促进行业技术持续提升。

所以,CATARC推出了BSTA动力电池全场景技术验证,旨在完善多工况场景建设,保证电池系统在实际应用场景下安全可靠——极端工况方面:涉水、碰撞、火灾、托底是被重点提及的。

进一步举例,他们这次重点针对夏天涉水这一安全验证需求推出了更细的验证测试:把涉水+颠簸振动+底部防护的情景做了结合,要求汽车能够经受住这种复合风险的考验。其实仔细想一下,就不难发现这样的要求完全合理,这就是我们目前夏天家用车能经受的最严苛考验之一,而且遇见的可能性绝对不低。

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总结一下:实际工况常常比目前的国标中的标准测试更严苛,多种工况复合以更接近真实高要求情景是未来电池安全验证发展的方向。




新能源汽车火灾安全技术验证体系(FSTA)发布

其实和刚才报告的基本思路类似,背景还是要通过全方位的更全面验证来提升行业信心,毕竟电池的热失控实际情况下是多因素、复杂工况场景的耦合,而新车做热扩散试验(即使根据38031-2025),也是一个最理想的工况——实际使用中新能源汽车面临的工况因素比这要复杂的多,所以还要进一步提升验证的要求,更全面的覆盖各种场景,以尽量贴近真实使用的工况。

所以说一句题外话:看看这些综合因素共同作用的实际复杂工况,再看看有些人天天叫嚣的单纯靠一个化学体系就可以解决安全问题,你可以看出这种观点(或者这种宗教)有多可笑了吧。电池安全是一个系统工程,要实事求是的综合考虑各种因素和优化设计系统形成安全的合力,不是放个相对所谓惰性点的化学体系就可以万事大吉了的。

更具体的:在这里介绍了几个案例,比如快充循环后的短路测试(已经体现在了38031-2025中)中,的确有不少电池快充后安全性能明显下降(而据我所知,不少外资企业比如BBA早就比较重视这种验证,会做EOL end of life 验证,保证生命末期的电池也有很好的安全性);再比如底部安全——电池包刮底,这已经是现在的最常见的一大安全问题诱因了,电芯因此变形损伤后,会如何在短期内和中长期内体现出安全风险?这都是要重点评估验证的内容。

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甚至包括热失控安全——常温测是不是太过温和?毕竟夏天晒着车电池50度不是什么太罕见的情景,而在这方面宁德时代的麒麟电池已经有了可以保证不起火不爆炸的实例,应该也会是一个未来要求的演进方向。

所以这次中汽中心推出了FSTA火灾安全验证要求,是基于之前NESTA消防安全验证项目升级来的,增加了各种各样的更严苛的验证场景,比如热安全场景中的底部/侧面灸烤 /暴晒,用于模拟一些对一个方向/多个方向热源暴露的极端情景;比如机械损伤安全场景中的各种形状障碍物刮底测试,用于模拟各种实际情况中的常见情景,比如各种马路牙子,比如不平的路面(不过钢针我觉得还是算了,概率实在太低);以及电气安全场景等。包括在热扩散在系统内部的一些行为等,也会记录更精细的数据,比如触发边界、扩散速率等——当然是为了更精细全面的记录整个过程的各种信息,用以积累数据和帮我们加深对于动力电池安全的理解。

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在场景方面,BCSTA场景库会重点考虑底部防护、涉水、越野、高温、商用车几个工况领域。而在收集数据方面,FSTA就会收集更多的维度的信息,比如整车中的各点温度、各种烟气成分的浓度、报警信息、热流和火焰等,以及和乘员逃生相关的车门、锁打开方面的信息。

结合到前面说的更贴近真实复合-严苛工况的背景,就要做一些更严苛的热失控测试,比如整车刮底后的热扩散、夏天高温暴晒后的热扩散测试,并记录各种详细的数据信息,以更好的评估电池/整车的热安全。

包括整个过程中对于人员防护安全的一些核心指标,都要重点评估,比如绝缘、防火隔热、密封以及烟气等。还有次生危害防控,也要研究。最后会基于多个维度的指标进行打分,包括报警、逃生救援、烟气危害、燃烧危害等。

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最后则会根据这些综合测评表现,给出FSTA证书,来评定这种更严苛验证下的安全表现。



全文总结

目前的GB38031-2025的电池安全新国标要求当然很高(在国际也走在前列),但是它仍然是一个偏理想、简化的安全入门要求。对于动力电池来说,考虑到其服役领域、应用场景等因素,实际使用起来的工况环境常常比较复杂,失效也伴随着多种机理/因素的耦合(比如这次举例的振动+涉水+托底),比如在热安全上的更高的温度条件,以及刮底后的热安全等。这些复杂的实际情况无疑都很有必要做更详细的研究等,都是真实会遇见的不太罕见的极端工况。

所以整个的安全测试标准向这个方向去,期望更好的反映电动汽车实际使用中遇到的安全风险,通过构建更完善精细的验证体系、获得更全面的信息来提高要求,指导行业技术进步,进一步给消费者、市场更强的信心,无疑是非常重要和有意义的发展方向。



来源:弗雷刘
振动碰撞燃烧化学汽车电子新能源消防CST爆炸
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首次发布时间:2025-07-22
最近编辑:1年前
弗雷刘
博士 动力电池 新能源行业科普
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如何看待安全强制新国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》GB38031-2025

一张图看懂(以下链接)已经足够, 直观的看出38031新版强制国标相比于原版2020版的变化了。那在这里咱们可以延伸一下做一些简单的点评。https://wap.miit.gov.cn/jgsj/zbys/qcgy/art/2025/art_7148fc8feb2f489a81f6bd26d0751210.html 单体:整体来说变化不大,对普通初始状态电芯并没有特别严苛的安全项增加(比如针 刺:)),但是对于快充后的安全要求增加了。原因很简单:刘博也在前面强调了,天天纠缠于针 刺这个事是没意义的,即使贵为所谓安全的磷酸铁锂,很多电芯容量大了、内阻低了后也不能保证只只可以过针 刺,天天拿这个拉踩三元也不会让自己就一定好看到哪里去。而且完全判三元死 刑对于中高端车型、轻量化-能耗控制方向简直就是直接说没法搞了。因此,想逼着38031去加贯穿针 刺基本就是白日做梦 。(文章: 为什么纠结于电池能否过针 刺意义不大)以及有些别有用心的人,在这里还不停的鼓吹无限制外推扩张单体安全的意义,基本都是有所图想夹带私货,根本没有从行业发展的角度去考虑问题,对38031的解读的角度也是有问题的。而增加快充循环后安全就很针对性了。这两年快充车型不断增多,相信初始新鲜状态下的基本验证大家都做了,但是老化后呢?本来国内车企在这方面就因为相对快的推出产品节奏而整体验证做的不太够,而这也是广大外资企业相对严谨,可靠性高的一个重要方面(所以我还是图可靠更喜欢传统品牌的新一代产品)。而各种老化中,目前看肯定快充挑战是最大的,毕竟这个会更多的挑战析锂边界极限,循环个几百周后,电芯还安全不?这个必须通过快充循环后安全测试。 不过在这再强调下:快充循环后安全测试目前还只是电芯级的,其实对于快充老化后的安全的要求也这就是个最低标准。因为整包做快充,保证温控等一致性,只会比单体更难。但是整包可能做起来就比较麻烦费时,所以暂时没有体现也是可以理解的——希望各家努力在这些方面多卷卷吧。 另外,宁德时代最近和比亚迪对快充这事的撕基本也指向了这个方面——快充技术目前是在快速发展,但是成熟度可能还是需要完善的(可靠性,成本,实际循环寿命等),要不然这次为什么比亚迪的10C受的争议这么大,宁德直接绷不住了呢?当然这几个技术怎样,我们还是再让子弹飞一会吧。还是希望技术被不断的优化和验证,最后达到真正的高成熟度,推向市场。系统:主要看热扩散和底部防护 热扩散这个大家其实应该已经看了很多说明和解读了,我在这里再总结和延伸一下:1)毫无疑问,要求越来越高,很高兴国标采用了最严格的无热扩散NTP(不起火不爆炸, No thermal propagation)的标准,对于上电状态,触发条件等都有了更细致严格的要求,这在国际上也是领先的——欧美国家后面在法规上还得跟在咱们屁 股后面学咱呢,这也说明了安全是大事,国家希望行业健康长远发展的期望是很直接明显的。 2)三元的末日?有一些磷酸铁锂的莫名粉丝开始大喊说三元完蛋了,宁德时代要完蛋了——首先你看最近这两年宁德起码在麒麟系电池上已经有多少个无热扩散的产品了,起码它们应对新38031是肯定没问题的;其实你们最好也注意到人家宁德时代一样是GB38031的起草单位(可能不在里面么你们在想什么……);再然后其实各家企业早就知道 GB38031强制国标在路上(这都已经制定了多少年了),各家企业只要不是太迟钝的早就开始做技术储备了(当然特别迟钝的大品牌也不是没有,但是很少),比如隔热,泄气,水冷,以及其它的预警措施等,甚至上到高镍都有新的方案来解决——所以,别吃饱了撑的天天叫别人是末日,都各自做好自己的事更重要。三元和铁锂对于中国动力电池行业的发展都很重要,二者缺一不可。而底部安全也很重要。新能源汽车现在底盘磕了碰了立即导致安全事故/长时间后逐渐导致安全事故的情景非常多,在这一个方面,底部撞击测试可以说是非常及时。这会导致新能源汽车以后对于离地间隙、底护板材质厚度、防护抬升结构等一系列底盘电池结构和材料要求上的提高,而且个人认为,对于倒置-极耳向下的这个电芯排布方案,底部安全可能尤为麻烦 —— 因为你电芯最脆弱的极柱-汇流排-泄气结构朝下了,一不容易挤了碰了可是容易变形导致问题,所以倒置电芯从一开始我就没认为是什么好方案,电芯本来就要做更麻烦的优化,生产更费劲,还有这底部防护的问题。 个人认为若不考虑Z向利用率的话,应该还是上极柱,下泄气的电芯正置方案在安全性上是最优的。总结一下的确是更严格的要求,对于电池的安全的指标提升会很明显。但是它也不是说就能100%一定解决所有的电池安全问题,比如过分飙车带来的剧烈碰撞(整车上可能要多做些工作),比如刚才说的生命周期末期的安全——也得看各家企业自己的理解(各家企业得更严谨的开发车型,做好EOL end of life的验证)。但是无论如何,GB38031安全强制国标无疑可以让行业的安全更上一层楼,帮助市场给消费者带来更好的产品,促进中国的动力电池、新能源汽车行业更为良性的发展。来源:弗雷刘

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