標準簡介

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日正式實施，以熱失控防護為核心構(gòu)建多重生死防線，被稱為“史上最嚴電池安全令”。

核心修訂內(nèi)容如下：

?熱失控防護升級：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；

?溫度嚴格管控：所有監(jiān)測點溫度≤60℃；

?報警響應提速：熱失控信號需在5分鐘內(nèi)發(fā)出預警，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)補充測試和審批后視為同一型式，無需重新測試。

熱失控機理分析

在新能源汽車市場迅速擴張的當下，動力蓄電池作為核心部件，其安全性備受關(guān)注。作為當前新能源汽車領(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，以實現(xiàn)精準預警和有效防控。

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。其反應以釋放氫氣為主（50-70%），并伴隨煙塵早期釋放。鄭州大學電氣工程學院的研究表明，氫氣是磷酸鐵鋰電池熱失控的最早釋放氣體，檢測時間比模組出現(xiàn)濃煙早12分鐘，結(jié)合氫氣監(jiān)測可實現(xiàn)無煙無火的早期預警。

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)。《三元鋰離子電池熱失控氣體原位分析》研究表明，三元鋰離子電池熱失控過程經(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、熱導等提供多種技術(shù)及組合解決方案，可精準探測電解液、氣體、煙霧、壓力，并通過CAN總線向BMS傳遞預警信號。其傳感器基于熱失控特征氣體釋放規(guī)律，實現(xiàn)秒級響應與報警，觸發(fā)BMS多級聯(lián)動防控，以滿足GB 38031-2025標準中“5分鐘報警”要求。

針對國標新增的內(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，當電芯因工藝缺陷、擠壓或濫用導致超過0.1mL電解液泄漏時，該傳感器能快速識別并實時向BMS發(fā)送信號，實現(xiàn)極早期預警。這種“體檢式”監(jiān)測方案通過極早期干預，有效降低熱失控風險。

此外，四方光電傳感器經(jīng)強化濕熱循環(huán)、鹽霧防護設(shè)計，提升絕緣性能，確保復雜工況下穩(wěn)定監(jiān)測。其提供的實時數(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)，助力實現(xiàn)“2小時不起火爆炸”及“監(jiān)測點溫度≤60℃”等核心安全標準。

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。三元鋰電池因反應劇烈，需多維度參數(shù)同步監(jiān)測，在熱失控早期階段，精準檢測電解液溶劑蒸氣，以及熱失控多合一傳感器實時監(jiān)測多種氣體參數(shù)，助力BMS觸發(fā)多級聯(lián)動防控，實現(xiàn)極早期預警和多級防控的有機結(jié)合。

四方光電動力電池熱失控產(chǎn)品矩陣

結(jié)語

新國標GB 38031-2025的發(fā)布，標志著動力電池安全從被動響應向主動防護的全面升級。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)合秒級響應與多級聯(lián)動機制，不僅助力達成“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)迭代與標準完善，動力電池安全將邁向更高階的系統(tǒng)化防控時代。