消防產品技術鑒定通用技術要求

CCCF/XFJJ-01

電動客車動力鋰離子電池箱火災防控

裝置通用技術要求

Technical specifications for fire prevent and control equipmentfor lithium ion battery cabin of electric bus  

2018-07-13發布                                                            2018-07-20實施

公安部消防產品合格評定中心發布

前言

本技術要求為電動客車動力鋰離子電池箱火災防控裝置技術鑒定工作的基礎性技術要求。

本技術要求由公安部消防產品合格評定中心提出并歸口。

本技術要求主要起草單位：公安部消防產品合格評定中心、公安部天津消防研究所、公安部沈陽消防研究所。

本技術要求主要起草人：東靖飛、董海斌、馮夢、張影琮、劉連喜、張少禹、李毅、高云升。

電動客車動力鋰離子電池箱火災防控裝置通用技術要求

安全警示：火災防控試驗對人身和財產可能帶來危害，應注意做好防護措施；操作人員應經相關培訓后方可操作！

1　范圍

本技術要求適用于規范磷酸鐵鋰動力鋰離子電池箱火災防控裝置的標準制訂及技術鑒定工作。錳酸鋰、鈦酸鋰、磷酸錳鐵鋰等鋰離子電池可參照執行。

本技術要求不適用于三元體系動力鋰離子電池箱火災防控裝置。

2　規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

《電動客車技術安全條件》

GB3836.1-2010  爆炸性環境第1部分：設備通用要求

GB/T13043  客車定型試驗規定

GB25972-2010  氣體滅火系統及部件

GB 15631-2008 特種火災探測器

GB15322-2003 可燃氣體探測器

GB/T20936.1-2017  爆炸性環境用氣體探測器第1部分：可燃氣體探測器性能要求

GB26851-2011  火災聲和/或光警報器

GB/T28046.1-2011  道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第1部分：一般規定

GB/T34013-2017  電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸

GA 1025-2012   消防產品 消防安全要求

GA499.1-2010  氣溶膠滅火系統第1部分：熱氣溶膠滅火裝置

GA602-2013  干粉滅火裝置

3　術語和定義

GB 25972-2010、GB/T34013-2017、GA 499.1-2010、GA 602-2013中界定的以及下列術語和定義適用于本要求。

3.1　
　　鋰離子電池箱

安裝有多個鋰離子電池單體或電池模組的儲能箱體，通常包括鋰離子電池模組、電池管理模塊、箱體及配套附件等。

3.2　
　　電動客車動力鋰離子電池箱火災防控裝置（以下簡稱“火災防控裝置”）

安裝于電動客車上，在動力鋰離子電池箱箱體封閉狀態下，能對鋰離子電池箱內有可能引發火災的危險源征兆進行探測，并且發出報警，自動和/或手動啟動噴放抑制介質的裝置。

3.3　
　　降溫型火災防控裝置

抑制介質噴放后，能撲滅明火并顯著降低電池箱內可燃物溫度的火災防控裝置。

3.4　
　　非降溫型火災防控裝置

抑制介質噴放后，能撲滅明火，不能顯著降低電池箱內可燃物溫度的火災防控裝置。

3.5　
　　熱失控

由于鋰離子電池放熱連鎖反應導致鋰電池產生不可控溫升的現象。

3.6　
　　熱失控擴展

鋰離子電池包或系統中一個電池或最小管理單元發生熱失控，并觸發該電池系統中相鄰或其他部位電池熱失控的現象。

3.7　
　　荷電狀態SOC

鋰電池中按照規定放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。

3.8　
　　安全限定臨界值

不會引起電池單體、電池模組發生熱失控或火災的臨界限定數據，如溫度、可燃氣體濃度等。

4　分類

4.1　按降溫效果火災防控裝置可分為：

a）降溫型火災防控裝置（以J表示）；

b)非降溫型火災防控裝置（不表示）。

4.2　按充裝抑制介質的種類可分為：

a）氣體類火災防控裝置（以Q表示）；

b)干粉類火災防控裝置（以P表示）；

c）氣溶膠類火災防控裝置（以R表示）；

d）其他類火災防控裝置（以T表示）。

4.3　按安裝位置可分為：

a）內置式火災防控裝置（以N表示）；

b)外置式火災防控裝置（以W表示）；

c)可內外安裝的火災防控裝置（以T表示））。

5　充裝參數

5.1　組成

充裝參數由火災抑制介質質量、容積及火災抑制介質貯存壓力中的一個或多個組成。

5.2　標示

貯壓式裝置應標示火災抑制介質質量與貯存壓力；非貯壓式裝置應標示火災抑制介質質量；其他類裝置應按火災抑制介質性能標示。

5.3　組

充裝在一個容器內的抑制介質為一組。

6　型號編制

型號編制方法如下：

示例：EVFH-Q-W-4/4.2+5/5.7-J表示充裝氣體類抑制介質，安裝于電池箱外部，第1組抑制介質質量4kg，貯存壓力4.2MPa；第2組抑制介質質量5kg，貯存壓力5.7MPa，降溫型電動客車動力鋰離子電池箱火災防控裝置。

7　要求

7.1　一般規定

7.1.1　火災防控裝置組成

火災防控裝置通常由危險源探測產品，數據信息匯集、傳輸、反饋裝置，聲光報警產品，火災抑制裝置、連接管路及附屬配件等組成。

7.1.2　全周期工作要求

除車輛保養外，車輛運行情況下及停車3日內，火災防控裝置應能正常工作。

7.1.3　市場準入要求

7.1.3.1 火災防控裝置的各組成部分，均應符合相關國家、行業標準的規定，尚無國家、行業標準的，應參照國際先進標準制定并執行企業標準。

7.1.3.2 應具備證明能夠持續滿足上述標準要求的技術資料及第三方證明文件。

7.1.3.3 火災防控裝置中使用的執行強制性產品認證或技術鑒定制度的消防產品，應具備相關證書。

7.1.4　火災抑制介質要求

7.1.4.1 火災抑制介質應具備良好的火災抑制能力，不得對保護對象產生危害、損害作用。

7.1.4.2 當不確定因素導致抑制介質誤動作噴放時，不得對電池箱、電池及箱內附屬部件產生損害作用。

7.1.4.3 火災抑制介質噴放后，應易清理、易復原。

7.1.5 保護容量要求

非降溫型火災防控裝置保護單個電池箱容量不應大于18 kWh。

7.1.6 防爆特定要求

通過燃燒產生抑制介質的火災防控裝置，其防爆等級不應低于GB 3836.1-2010中 Exd ia ⅡC T4 Ga，且應提供第三方防爆證明文件。

7.2　危險源探測

7.2.1　功能要求

7.2.1.1 火災防控裝置應具備探測一氧化碳氣體濃度，電池或電池組表面溫度的功能。也可具備探測其他危險源的功能。

7.2.1.2 預警功能采用一氧化碳氣體濃度探測方式。火災抑制介質噴放功能應采用電池或電池組表面溫度確定方式。

7.2.1.3 當采用溫度場測定方式替代電池或電池組表面溫度測定時，其相關算法、判定標準、軟件安全性能均應經第三方驗證確定。

7.2.2　預警功能

7.2.2.1 按9.3規定的方法進行試驗，一氧化碳氣體濃度安全限定臨界值達到190 ppm±50 ppm時，應發出預警信號。

7.2.2.2預警時，應通過聲報警、光報警或聲光復合報警的形式進行警示，聲報警器的最大聲壓級不應小于75 dB（A計權），光報警器的閃光頻率應為1 Hz~2 Hz，并能清晰閃爍。

7.2.2.3 采用其他探測方式進行預警的，應經試驗確認其符合預警要求。

7.2.3　火災抑制介質噴放要求

7.2.3.1 按9.3規定的方法進行試驗，當電池或電池組表面溫度（或溫度場方式測定的等效溫度）達到80 ℃±5 ℃時，應能通過自動/手動方式噴放火災抑制介質。

7.2.3.2 火災抑制介質應在0~10s內自動噴放。10 s內未噴放的，應通過手動噴放。

7.2.3.3 采用電池管理系統（BMS）相關數據作為火災抑制介質噴放依據的，應符合上述要求。

7.2.3.4采用其他探測形式控制火災抑制介質噴放的，應經第三方測試驗證，并確定有關技術要求。

7.3　數據信息管理與控制功能

7.3.1 火災防控裝置應具有數據信息儲存、傳輸、反饋及自動/手動控制功能。

7.3.2 火災防控裝置的數據信息管理與控制功能，以及部件、設備、軟件的可靠性、安全性，應具備第三方合格證明文件。

7.4　電磁兼容性能

火災防控裝置的電磁兼容性能應符合車輛行業相關國家、行業標準的規定，且具備第三方合格證明文件。

7.5　噴射性能

按9.4規定的方法進行試驗，火災防控裝置應能正常啟動噴射火災抑制介質。

7.6　充裝率

按GB 25972-2010、GA 602－2013、GA 499.1－2010規定的相關方法進行試驗，火災抑制裝置充裝率不應大于生產單位公布值。

7.7　高溫性能

按9.5規定的相關方法進行試驗，試驗后火災防控裝置性能應符合7.2、7.5的要求。

7.8　低溫性能

按9.6規定的相關方法進行試驗，試驗后火災防控裝置性能應符合7.2、7.5的要求。

7.9　耐濕熱性能

按9.7規定的相關方法進行試驗，試驗后火災防控裝置性能應符合7.2、7.5的要求。

7.10　檢漏性能

檢漏部件檢漏性能應符合GB 25972-2010中5.14.2（除5.14.2.4）的要求。

本條款不適用于非貯壓式裝置。

7.11　抗振性能

按9.8規定的方法進行振動試驗，試驗過程中火災防控裝置應無誤動作，各部件無松動、脫落和結構損壞。

7.12　強度要求

按GB 25972-2010、GA 602－2013規定的相關方法進行試驗，試驗后火災抑制裝置不應出現滲漏現象。

試驗壓力為1.5倍裝置最大工作壓力，壓力保持時間5 min。

本條款不適用于非貯壓式裝置。

7.13　密封要求

按GB 25972-2010、GA 602－2013規定的相關方法進行試驗，試驗后火災抑制裝置應無氣泡泄漏。

試驗壓力為裝置最大工作壓力，壓力保持時間5 min。

本條款不適用于非貯壓式裝置。

7.14　運行可靠性要求

按9.9規定的方法進行試驗，試驗后火災防控裝置性能應符合7.2、7.5的要求。

8　火災抑制要求

8.1降溫型火災防控裝置

按9.2.3～9.2.5規定的方法進行試驗，降溫型火災防控裝置應滿足下列要求：

a）抑制介質噴射結束后5 s內撲滅明火；

b）明火撲滅后30 min內不應出現復燃現象；

c）明火撲滅后30 min內電池箱未發生爆炸；

d）明火撲滅后30 min內，電池安全膜片未動作；

e）明火撲滅后15 min時，電池箱內測溫點的溫度不大于150 ℃。

8.2 非降溫型火災防控裝置

按9.2.3～9.2.5規定的方法進行試驗，非降溫型火災防控裝置應滿足下列要求：

a）抑制介質噴射結束后5 s內撲滅明火；

b）明火撲滅后30 min內不應出現復燃現象；

c）明火撲滅后30 min內電池箱未發生爆炸；

d）明火撲滅后15 min時，電池箱內測溫點溫度應不大于250 ℃。

9　試驗方法

9.1　火災抑制試驗

9.1.1　基本要求

一般情況下，火災抑制試驗的結果應與電池、電池組種類以及電池箱組成結構等關鍵影響因素相對應。

除另有規定外，試驗應在溫度25 ℃±5 ℃，相對濕度為15%～90%。大氣壓力為86 kPa～106 kPa的環境中進行。

9.1.2　試驗設備

試驗設備應滿足下列要求：

a）溫度測量設備宜選用貼片式K型熱電偶，電偶直徑不大于1 mm；

b）數據采集設備應能連續監測、記錄試驗過程參數，采樣周期不大于1 s；

c）時間測量設備量程不小于60 min，分度值不大于1 s；

d）電池加熱設備功率選擇見表1；

e）電池過充設備充電倍率可在0～5C連續可調，電壓可在0～20 V連續可調。

表1  加熱設備功率

9.1.3　電池模型

一般情況下，鋰離子電池選用方形磷酸鐵鋰鋰離子電池（型號LP2770134-20Ah，標準電壓3.2 V），電池單體長、寬、高為70mm ×27 mm×131 mm，電池單體容量為20 Ah，由電池單體組成數個模組。將電池模組及替代模型按圖1和圖2所示置于電池箱內部，試驗電池模組與相鄰電池組為實體電池組，其余位置用等尺寸模型替代。

9.1.4　鋰離子電池箱模型

    鋰離子電池箱長、寬、高為1060 mm×660 mm×250 mm。電池箱頂部和側部均設有觀察口，觀察口采用耐高溫、高強度的玻璃封擋。電池箱側部開有穿線孔、抑制介質管路安裝口等。電池箱頂蓋可通過人工手動遠程控制開啟或關閉。

9.1.5　特定試驗模型

當出現試驗電池模型、鋰離子電池箱模型與9.1.3和9.1.4不一致時，由委托方提供有關試驗模型。

第三方檢驗機構應對模型進行安全評估，認為其符合消防安全性能測試要求時，方可作為特定試驗模型使用。

特定試驗模型的電池布置應符合9.1.3和9.1.4的規定。

9.1.6　試驗安裝

按制造商設計要求正確連接火災防控裝置與電池箱。火災防控裝置的各項參數應與設計值一致。

9.2　試驗步驟

9.2.1　基本要求

火災抑制試驗分為基礎功能試驗、加熱工況試驗和過充工況試驗。

9.2.2　試驗觸發方式

試驗采用加熱和過充兩種觸發方式使鋰離子電池發生熱失控。基礎功能試驗與加熱試驗時，選如圖1所示的電池單體進行加熱，電池單體的SOC均為100%；過充試驗時，選如圖2所示的電池進行過充，充電倍率為1C。

9.2.3　基礎功能試驗

將電池按圖1所示布置于電池箱內部，并在圖1所示的電池單體處安裝加熱設備，并使加熱設備與電池緊密接觸。按制造商設計設置危險源探測部件、聲光報警裝置與火災防控裝置其他部件，并在試驗電池周圍布置多個測溫裝置（如圖1、圖3所示）。關閉電池箱頂蓋，啟動加熱裝置對電池加熱，觀察危險源探測部件、聲光報警裝置及火災防控裝置在滿足7.2.3時的警示情況、自動、手動啟動情況、火災抑制介質噴放情況。同時記錄各測溫裝置的數據。

9.2.4　加熱工況試驗

將電池按圖1所示布置于電池箱內部，并在圖1所示的電池單體處安裝加熱設備，并使加熱設備與電池緊密接觸。在試驗電池周圍布置多個測溫裝置（如圖1、圖3所示），監測與其相鄰位置處電池的溫度和電池箱內溫度。關閉電池箱頂蓋，啟動加熱裝置對電池加熱，至電池發生熱失控，電池安全閥開啟。待與其相鄰的1只電池單體也發生熱失控且安全閥開啟后，關閉加熱裝置電源，迅速開啟電池箱頂蓋，點火。起火后繼續燃燒60 s，人工遠程關閉電池箱頂蓋，手動啟動火災防控裝置。每隔3 min在電池箱內點火一次，觀察電池箱是否有爆燃現象。記錄滅火時間，明火撲滅后規定時間內電池箱各測溫點的溫度數據。

9.2.5　過充工況試驗

將電池按圖2所示布置于電池箱內部，過充2只電池單體為并聯，其余電池單體間處于斷開狀態，對圖2所示的2只電池單體進行過充至電池發生熱失控。在試驗電池周圍布置多個測溫裝置（如圖2、圖3所示），監測與其相鄰位置處電池的溫度、電池箱內溫度。關閉電池箱頂蓋，啟動過充設備對電池過充，至電池發生熱失控，待試驗2只電池單體均發生熱失控且安全閥開啟后，關閉過充設備電源，迅速開啟電池箱頂蓋，點火。待起火后繼續燃燒60 s，人工遠程關閉電池箱頂蓋，手動啟動火災防控裝置。每隔3 min在電池箱內點火一次，觀察電池箱是否有爆燃現象。記錄滅火時間，明火撲滅后規定時間內電池箱各測溫點的溫度數據。

9.3　安全限定臨界值試驗

9.3.1試驗電池、電池箱模型及試驗條件與9.1規定的一致。將火災防控裝置按設計要求與電池箱相連。在火災防控裝置溫度測量部件、一氧化碳氣體濃度測量部件或其他探測參量部件相鄰位置布置用于同步測量的溫度、一氧化碳氣體濃度等的監測裝置，溫度測量裝置應盡可能覆蓋電池箱內全部電池。溫度、一氧化碳氣體濃度等監測裝置應具有數據采集、存儲功能，數據采集周期不大于1 s。

9.3.2按9.2.3～9.2.5規定的方法進行試驗，記錄溫度、一氧化碳氣體濃度等試驗數據及火災防控裝置動作情況。

9.4　噴射試驗

常溫環境條件下，火災防控裝置處于正常準工作狀態，手動啟動火災防控裝置，觀察火災防控裝置動作情況及火災抑制介質噴射情況。

9.5　耐高溫試驗

   將火災防控裝置置于溫度為85 ℃±2 ℃的試驗箱中，保持6 h，試驗后進行裝置功能試驗，記錄試驗裝置動作情況。

9.6　耐低溫試驗

   將火災防控裝置置于溫度為-40 ℃±2 ℃的試驗箱中，保持6 h，試驗后進行裝置功能試驗，記錄試驗裝置動作情況。

9.7　耐濕熱試驗

將火災防控裝置置于濕熱試驗箱中，試驗箱溫度為80 ℃±2 ℃，相對濕度為93%～97%，試驗時間6 h。記錄試驗裝置動作情況。

9.8　抗振試驗

按表2和圖4規定的條件進行隨機振動試驗，振動過程中試驗樣品按GB/T 28046.1-2011的要求布置，工作模式為3.2。對試驗樣品進行X、Y、Z三個軸向振動，每個軸向試驗時間8h。

表2 頻率和功率譜密度

圖4 功率譜密度和頻率對應關系

9.9　運行可靠性試驗

試驗車輛選用按GB/T 13043通過定型試驗的車輛。將火災防控裝置按設計要求安裝于客車上并使其處于準工作狀態。試驗道路應清潔、平坦，用瀝青或混凝土鋪裝，寬度不小于8 m。

    試驗車輛運行試驗總里程不應小于5000 km，且每日試驗里程不應低于300 km。試驗車輛每運行1000 km應對火災防控裝置進行檢查，并記錄裝置各項運行參數。試驗結束后，對火災防控裝置進行功能性試驗，并記錄相關試驗數據。

10　試驗報告

試驗報告應包括以下內容：

a）技術鑒定委托方名稱；

b）生產企業名稱；

c）產品名稱；

d）產品型號規格；

e）試驗依據；

f）試驗數據；

g）試驗過程及現象描述；

h）試驗結論；

i）試驗人員。

11　生產單位公布信息

生產單位應公布下列信息：

a）探測器使用有效期、量程與精度；

b）電池組類型、規格型號及其他基本信息；

c）火災防控裝置數據存儲裝置容量；

d）火災防控裝置記錄的信息類型、數據傳輸方式；

e）火災抑制介質的儲存量；

f）技術鑒定機構規定的其他信息。

12　其他

12.1 技術鑒定單元劃分要求

   電池單體種類、形狀、容量不同、電池組包含的電池單體個數不同、箱體結構不同的電池箱不能作為同一單元技術鑒定。

12.2 火災抑制介質使用方式要求

火災抑制介質釋放時應與電池箱一一對應，火災抑制介質儲存量應為所有被保護電池箱所需抑制介質量的總和，不得采用組合分配方式。