標(biāo)準(zhǔn)簡介
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，動力電池的安全性成為行業(yè)核心議題。近日，工信部最新頒布的GB 38031-2025《電動汽車動力蓄電池安全要求》將于2026年7月1日正式實(shí)施，以熱失控防護(hù)為核心構(gòu)建多重生死防線，被稱為“史上最嚴(yán)電池安全令”。
核心修訂內(nèi)容如下：
?熱失控防護(hù)升級：電池系統(tǒng)在單體熱失控后2小時內(nèi)必須不起火、不爆炸；
?溫度嚴(yán)格管控：所有監(jiān)測點(diǎn)溫度≤60℃；
?報警響應(yīng)提速：熱失控信號需在5分鐘內(nèi)發(fā)出預(yù)警，且報警前后5分鐘內(nèi)乘員艙內(nèi)無可見煙氣；
?新增測試場景：新增底部撞擊及快充循環(huán)后短路測試；
?新增同一型式判定條件，允許部分變更電池包或系統(tǒng)經(jīng)補(bǔ)充測試和審批后視為同一型式，無需重新測試。
熱失控機(jī)理分析
在新能源汽車市場迅速擴(kuò)張的當(dāng)下，動力蓄電池作為核心部件，其安全性備受關(guān)注。作為當(dāng)前新能源汽車領(lǐng)域的兩大主流技術(shù)路線，磷酸鐵鋰(LFP)和三元鋰(NCM/NCA)電池在熱失控的觸發(fā)機(jī)制、氣體釋放特征及防控策略上存在顯著差異。針對這兩種電池的不同特性，需采用差異化的監(jiān)測手段和傳感器配置，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警和有效防控。
磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性相對較高，熱失控觸發(fā)溫度通常在200℃以上。其反應(yīng)以釋放氫氣為主(50-70%)，并伴隨煙塵早期釋放。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究表明，氫氣是磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э氐淖钤玑尫艢怏w，檢測時間比模組出現(xiàn)濃煙早12分鐘，結(jié)合氫氣監(jiān)測可實(shí)現(xiàn)無煙無火的早期預(yù)警。
磷酸鐵鋰熱失控分析圖(來源：Electronics, 2023, 12(7))
相比之下，三元鋰電池因高活性鎳鈷錳材料特性，熱失控觸發(fā)溫度低至150-200℃，反應(yīng)中釋放氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及乙烯等氣體，并伴隨壓力驟升和顆粒物爆發(fā)?！度囯x子電池?zé)崾Э貧怏w原位分析》研究表明，三元鋰離子電池?zé)崾Э剡^程經(jīng)歷溫升、電解液蒸發(fā)、氣體釋放及壓力峰值檢測、冷卻后毒性氣體警示四個階段。需重點(diǎn)監(jiān)測電解液泄漏和多組分氣體，能更早發(fā)現(xiàn)異常，為響應(yīng)處置提供更多寶貴時間。
三元鋰熱失控階段分析圖(來源：Electronics, 2023, 12(7))
解決方案
四方光電基于NDIR、熱導(dǎo)等提供多種技術(shù)及組合解決方案，可精準(zhǔn)探測電解液、氣體、煙霧、壓力，并通過CAN總線向BMS傳遞預(yù)警信號。其傳感器基于熱失控特征氣體釋放規(guī)律，實(shí)現(xiàn)秒級響應(yīng)與報警，觸發(fā)BMS多級聯(lián)動防控，以滿足GB 38031-2025標(biāo)準(zhǔn)中“5分鐘報警”要求。
針對國標(biāo)新增的內(nèi)部加熱觸發(fā)和底部撞擊測試場景，四方光電電解液泄漏傳感器(ATRS-1050)在該類場景的防控中均發(fā)揮重要作用，當(dāng)電芯因工藝缺陷、擠壓或?yàn)E用導(dǎo)致超過0.1mL電解液泄漏時，該傳感器能快速識別并實(shí)時向BMS發(fā)送信號，實(shí)現(xiàn)極早期預(yù)警。這種“體檢式”監(jiān)測方案通過極早期干預(yù)，有效降低熱失控風(fēng)險。
此外，四方光電傳感器經(jīng)強(qiáng)化濕熱循環(huán)、鹽霧防護(hù)設(shè)計(jì)，提升絕緣性能，確保復(fù)雜工況下穩(wěn)定監(jiān)測。其提供的實(shí)時數(shù)據(jù)可聯(lián)動電池包廠家的泄壓、惰性氣體注入等防控技術(shù)，助力實(shí)現(xiàn)“2小時不起火爆炸”及“監(jiān)測點(diǎn)溫度≤60℃”等核心安全標(biāo)準(zhǔn)。
磷酸鐵鋰電池因產(chǎn)氣溫和，防控側(cè)重于煙霧和氫氣監(jiān)測，借助高靈敏度傳感器實(shí)時追蹤，配合BMS熱管理降溫，有效延緩熱蔓延。三元鋰電池因反應(yīng)劇烈，需多維度參數(shù)同步監(jiān)測，在熱失控早期階段，精準(zhǔn)檢測電解液溶劑蒸氣，以及熱失控多合一傳感器實(shí)時監(jiān)測多種氣體參數(shù)，助力BMS觸發(fā)多級聯(lián)動防控，實(shí)現(xiàn)極早期預(yù)警和多級防控的有機(jī)結(jié)合。
四方光電動力電池?zé)崾Э禺a(chǎn)品矩陣
結(jié)語
新國標(biāo)GB 38031-2025的發(fā)布，標(biāo)志著動力電池安全從被動響應(yīng)向主動防護(hù)的全面升級。四方光電通過煙霧、電解液、壓力及多氣體監(jiān)測的協(xié)同技術(shù)，結(jié)合秒級響應(yīng)與多級聯(lián)動機(jī)制，不僅助力達(dá)成“2小時不起火爆炸”“5分鐘報警”等硬性要求，更為底部撞擊、快充老化等新增測試場景提供了前瞻性解決方案。隨著技術(shù)迭代與標(biāo)準(zhǔn)完善，動力電池安全將邁向更高階的系統(tǒng)化防控時代。
