消防产品技术鉴定通用技术要求

CCCF/XFJJ-01

电动客车动力锂离子电池箱火灾防控

装置通用技术要求

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

2018-07-13发布                                                            2018-07-20实施

公安部消防产品合格评定中心发布

前言

本技术要求为电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置技术鉴定工作的基础性技术要求。

本技术要求由公安部消防产品合格评定中心提出并归口。

本技术要求主要起草单位：公安部消防产品合格评定中心、公安部天津消防研究所、公安部沈阳消防研究所。

本技术要求主要起草人：东靖飞、董海斌、冯梦、张影琮、刘连喜、张少禹、李毅、高云升。

电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置通用技术要求

安全警示：火灾防控试验对人身和财产可能带来危害，应注意做好防护措施；操作人员应经相关培训后方可操作！

1　范围

本技术要求适用于规范磷酸铁锂动力锂离子电池箱火灾防控装置的标准制订及技术鉴定工作。锰酸锂、钛酸锂、磷酸锰铁锂等锂离子电池可参照执行。

本技术要求不适用于三元体系动力锂离子电池箱火灾防控装置。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

《电动客车技术安全条件》

GB3836.1-2010  爆炸性环境第1部分：设备通用要求

GB/T13043  客车定型试验规定

GB25972-2010  气体灭火系统及部件

GB 15631-2008 特种火灾探测器

GB15322-2003 可燃气体探测器

GB/T20936.1-2017  爆炸性环境用气体探测器第1部分：可燃气体探测器性能要求

GB26851-2011  火灾声和/或光警报器

GB/T28046.1-2011  道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分：一般规定

GB/T34013-2017  电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸

GA 1025-2012   消防产品 消防安全要求

GA499.1-2010  气溶胶灭火系统第1部分：热气溶胶灭火装置

GA602-2013  干粉灭火装置

3　术语和定义

GB 25972-2010、GB/T34013-2017、GA 499.1-2010、GA 602-2013中界定的以及下列术语和定义适用于本要求。

3.1　
　　锂离子电池箱

安装有多个锂离子电池单体或电池模组的储能箱体，通常包括锂离子电池模组、电池管理模块、箱体及配套附件等。

3.2　
　　电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置（以下简称“火灾防控装置”）

安装于电动客车上，在动力锂离子电池箱箱体封闭状态下，能对锂离子电池箱内有可能引发火灾的危险源征兆进行探测，并且发出报警，自动和/或手动启动喷放抑制介质的装置。

3.3　
　　降温型火灾防控装置

抑制介质喷放后，能扑灭明火并显著降低电池箱内可燃物温度的火灾防控装置。

3.4　
　　非降温型火灾防控装置

抑制介质喷放后，能扑灭明火，不能显著降低电池箱内可燃物温度的火灾防控装置。

3.5　
　　热失控

由于锂离子电池放热连锁反应导致锂电池产生不可控温升的现象。

3.6　
　　热失控扩展

锂离子电池包或系统中一个电池或最小管理单元发生热失控，并触发该电池系统中相邻或其他部位电池热失控的现象。

3.7　
　　荷电状态SOC

锂电池中按照规定放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。

3.8　
　　安全限定临界值

不会引起电池单体、电池模组发生热失控或火灾的临界限定数据，如温度、可燃气体浓度等。

4　分类

4.1　按降温效果火灾防控装置可分为：

a）降温型火灾防控装置（以J表示）；

b)非降温型火灾防控装置（不表示）。

4.2　按充装抑制介质的种类可分为：

a）气体类火灾防控装置（以Q表示）；

b)干粉类火灾防控装置（以P表示）；

c）气溶胶类火灾防控装置（以R表示）；

d）其他类火灾防控装置（以T表示）。

4.3　按安装位置可分为：

a）内置式火灾防控装置（以N表示）；

b)外置式火灾防控装置（以W表示）；

c)可内外安装的火灾防控装置（以T表示））。

5　充装参数

5.1　组成

充装参数由火灾抑制介质质量、容积及火灾抑制介质贮存压力中的一个或多个组成。

5.2　标示

贮压式装置应标示火灾抑制介质质量与贮存压力；非贮压式装置应标示火灾抑制介质质量；其他类装置应按火灾抑制介质性能标示。

5.3　组

充装在一个容器内的抑制介质为一组。

6　型号编制

型号编制方法如下：

示例：EVFH-Q-W-4/4.2+5/5.7-J表示充装气体类抑制介质，安装于电池箱外部，第1组抑制介质质量4kg，贮存压力4.2MPa；第2组抑制介质质量5kg，贮存压力5.7MPa，降温型电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置。

7　要求

7.1　一般规定

7.1.1　火灾防控装置组成

火灾防控装置通常由危险源探测产品，数据信息汇集、传输、反馈装置，声光报警产品，火灾抑制装置、连接管路及附属配件等组成。

7.1.2　全周期工作要求

除车辆保养外，车辆运行情况下及停车3日内，火灾防控装置应能正常工作。

7.1.3　市场准入要求

7.1.3.1 火灾防控装置的各组成部分，均应符合相关国家、行业标准的规定，尚无国家、行业标准的，应参照国际先进标准制定并执行企业标准。

7.1.3.2 应具备证明能够持续满足上述标准要求的技术资料及第三方证明文件。

7.1.3.3 火灾防控装置中使用的执行强制性产品认证或技术鉴定制度的消防产品，应具备相关证书。

7.1.4　火灾抑制介质要求

7.1.4.1 火灾抑制介质应具备良好的火灾抑制能力，不得对保护对象产生危害、损害作用。

7.1.4.2 当不确定因素导致抑制介质误动作喷放时，不得对电池箱、电池及箱内附属部件产生损害作用。

7.1.4.3 火灾抑制介质喷放后，应易清理、易复原。

7.1.5 保护容量要求

非降温型火灾防控装置保护单个电池箱容量不应大于18 kWh。

7.1.6 防爆特定要求

通过燃烧产生抑制介质的火灾防控装置，其防爆等级不应低于GB 3836.1-2010中 Exd ia ⅡC T4 Ga，且应提供第三方防爆证明文件。

7.2　危险源探测

7.2.1　功能要求

7.2.1.1 火灾防控装置应具备探测一氧化碳气体浓度，电池或电池组表面温度的功能。也可具备探测其他危险源的功能。

7.2.1.2 预警功能采用一氧化碳气体浓度探测方式。火灾抑制介质喷放功能应采用电池或电池组表面温度确定方式。

7.2.1.3 当采用温度场测定方式替代电池或电池组表面温度测定时，其相关算法、判定标准、软件安全性能均应经第三方验证确定。

7.2.2　预警功能

7.2.2.1 按9.3规定的方法进行试验，一氧化碳气体浓度安全限定临界值达到190 ppm±50 ppm时，应发出预警信号。

7.2.2.2预警时，应通过声报警、光报警或声光复合报警的形式进行警示，声报警器的最大声压级不应小于75 dB（A计权），光报警器的闪光频率应为1 Hz~2 Hz，并能清晰闪烁。

7.2.2.3 采用其他探测方式进行预警的，应经试验确认其符合预警要求。

7.2.3　火灾抑制介质喷放要求

7.2.3.1 按9.3规定的方法进行试验，当电池或电池组表面温度（或温度场方式测定的等效温度）达到80 ℃±5 ℃时，应能通过自动/手动方式喷放火灾抑制介质。

7.2.3.2 火灾抑制介质应在0~10s内自动喷放。10 s内未喷放的，应通过手动喷放。

7.2.3.3 采用电池管理系统（BMS）相关数据作为火灾抑制介质喷放依据的，应符合上述要求。

7.2.3.4采用其他探测形式控制火灾抑制介质喷放的，应经第三方测试验证，并确定有关技术要求。

7.3　数据信息管理与控制功能

7.3.1 火灾防控装置应具有数据信息储存、传输、反馈及自动/手动控制功能。

7.3.2 火灾防控装置的数据信息管理与控制功能，以及部件、设备、软件的可靠性、安全性，应具备第三方合格证明文件。

7.4　电磁兼容性能

火灾防控装置的电磁兼容性能应符合车辆行业相关国家、行业标准的规定，且具备第三方合格证明文件。

7.5　喷射性能

按9.4规定的方法进行试验，火灾防控装置应能正常启动喷射火灾抑制介质。

7.6　充装率

按GB 25972-2010、GA 602－2013、GA 499.1－2010规定的相关方法进行试验，火灾抑制装置充装率不应大于生产单位公布值。

7.7　高温性能

按9.5规定的相关方法进行试验，试验后火灾防控装置性能应符合7.2、7.5的要求。

7.8　低温性能

按9.6规定的相关方法进行试验，试验后火灾防控装置性能应符合7.2、7.5的要求。

7.9　耐湿热性能

按9.7规定的相关方法进行试验，试验后火灾防控装置性能应符合7.2、7.5的要求。

7.10　检漏性能

检漏部件检漏性能应符合GB 25972-2010中5.14.2（除5.14.2.4）的要求。

本条款不适用于非贮压式装置。

7.11　抗振性能

按9.8规定的方法进行振动试验，试验过程中火灾防控装置应无误动作，各部件无松动、脱落和结构损坏。

7.12　强度要求

按GB 25972-2010、GA 602－2013规定的相关方法进行试验，试验后火灾抑制装置不应出现渗漏现象。

试验压力为1.5倍装置最大工作压力，压力保持时间5 min。

本条款不适用于非贮压式装置。

7.13　密封要求

按GB 25972-2010、GA 602－2013规定的相关方法进行试验，试验后火灾抑制装置应无气泡泄漏。

试验压力为装置最大工作压力，压力保持时间5 min。

本条款不适用于非贮压式装置。

7.14　运行可靠性要求

按9.9规定的方法进行试验，试验后火灾防控装置性能应符合7.2、7.5的要求。

8　火灾抑制要求

8.1降温型火灾防控装置

按9.2.3～9.2.5规定的方法进行试验，降温型火灾防控装置应满足下列要求：

a）抑制介质喷射结束后5 s内扑灭明火；

b）明火扑灭后30 min内不应出现复燃现象；

c）明火扑灭后30 min内电池箱未发生爆炸；

d）明火扑灭后30 min内，电池安全膜片未动作；

e）明火扑灭后15 min时，电池箱内测温点的温度不大于150 ℃。

8.2 非降温型火灾防控装置

按9.2.3～9.2.5规定的方法进行试验，非降温型火灾防控装置应满足下列要求：

a）抑制介质喷射结束后5 s内扑灭明火；

b）明火扑灭后30 min内不应出现复燃现象；

c）明火扑灭后30 min内电池箱未发生爆炸；

d）明火扑灭后15 min时，电池箱内测温点温度应不大于250 ℃。

9　试验方法

9.1　火灾抑制试验

9.1.1　基本要求

一般情况下，火灾抑制试验的结果应与电池、电池组种类以及电池箱组成结构等关键影响因素相对应。

除另有规定外，试验应在温度25 ℃±5 ℃，相对湿度为15%～90%。大气压力为86 kPa～106 kPa的环境中进行。

9.1.2　试验设备

试验设备应满足下列要求：

a）温度测量设备宜选用贴片式K型热电偶，电偶直径不大于1 mm；

b）数据采集设备应能连续监测、记录试验过程参数，采样周期不大于1 s；

c）时间测量设备量程不小于60 min，分度值不大于1 s；

d）电池加热设备功率选择见表1；

e）电池过充设备充电倍率可在0～5C连续可调，电压可在0～20 V连续可调。

表1  加热设备功率

9.1.3　电池模型

一般情况下，锂离子电池选用方形磷酸铁锂锂离子电池（型号LP2770134-20Ah，标准电压3.2 V），电池单体长、宽、高为70mm ×27 mm×131 mm，电池单体容量为20 Ah，由电池单体组成数个模组。将电池模组及替代模型按图1和图2所示置于电池箱内部，试验电池模组与相邻电池组为实体电池组，其余位置用等尺寸模型替代。

9.1.4　锂离子电池箱模型

    锂离子电池箱长、宽、高为1060 mm×660 mm×250 mm。电池箱顶部和侧部均设有观察口，观察口采用耐高温、高强度的玻璃封挡。电池箱侧部开有穿线孔、抑制介质管路安装口等。电池箱顶盖可通过人工手动远程控制开启或关闭。

9.1.5　特定试验模型

当出现试验电池模型、锂离子电池箱模型与9.1.3和9.1.4不一致时，由委托方提供有关试验模型。

第三方检验机构应对模型进行安全评估，认为其符合消防安全性能测试要求时，方可作为特定试验模型使用。

特定试验模型的电池布置应符合9.1.3和9.1.4的规定。

9.1.6　试验安装

按制造商设计要求正确连接火灾防控装置与电池箱。火灾防控装置的各项参数应与设计值一致。

9.2　试验步骤

9.2.1　基本要求

火灾抑制试验分为基础功能试验、加热工况试验和过充工况试验。

9.2.2　试验触发方式

试验采用加热和过充两种触发方式使锂离子电池发生热失控。基础功能试验与加热试验时，选如图1所示的电池单体进行加热，电池单体的SOC均为100%；过充试验时，选如图2所示的电池进行过充，充电倍率为1C。

9.2.3　基础功能试验

将电池按图1所示布置于电池箱内部，并在图1所示的电池单体处安装加热设备，并使加热设备与电池紧密接触。按制造商设计设置危险源探测部件、声光报警装置与火灾防控装置其他部件，并在试验电池周围布置多个测温装置（如图1、图3所示）。关闭电池箱顶盖，启动加热装置对电池加热，观察危险源探测部件、声光报警装置及火灾防控装置在满足7.2.3时的警示情况、自动、手动启动情况、火灾抑制介质喷放情况。同时记录各测温装置的数据。

9.2.4　加热工况试验

将电池按图1所示布置于电池箱内部，并在图1所示的电池单体处安装加热设备，并使加热设备与电池紧密接触。在试验电池周围布置多个测温装置（如图1、图3所示），监测与其相邻位置处电池的温度和电池箱内温度。关闭电池箱顶盖，启动加热装置对电池加热，至电池发生热失控，电池安全阀开启。待与其相邻的1只电池单体也发生热失控且安全阀开启后，关闭加热装置电源，迅速开启电池箱顶盖，点火。起火后继续燃烧60 s，人工远程关闭电池箱顶盖，手动启动火灾防控装置。每隔3 min在电池箱内点火一次，观察电池箱是否有爆燃现象。记录灭火时间，明火扑灭后规定时间内电池箱各测温点的温度数据。

9.2.5　过充工况试验

将电池按图2所示布置于电池箱内部，过充2只电池单体为并联，其余电池单体间处于断开状态，对图2所示的2只电池单体进行过充至电池发生热失控。在试验电池周围布置多个测温装置（如图2、图3所示），监测与其相邻位置处电池的温度、电池箱内温度。关闭电池箱顶盖，启动过充设备对电池过充，至电池发生热失控，待试验2只电池单体均发生热失控且安全阀开启后，关闭过充设备电源，迅速开启电池箱顶盖，点火。待起火后继续燃烧60 s，人工远程关闭电池箱顶盖，手动启动火灾防控装置。每隔3 min在电池箱内点火一次，观察电池箱是否有爆燃现象。记录灭火时间，明火扑灭后规定时间内电池箱各测温点的温度数据。

9.3　安全限定临界值试验

9.3.1试验电池、电池箱模型及试验条件与9.1规定的一致。将火灾防控装置按设计要求与电池箱相连。在火灾防控装置温度测量部件、一氧化碳气体浓度测量部件或其他探测参量部件相邻位置布置用于同步测量的温度、一氧化碳气体浓度等的监测装置，温度测量装置应尽可能覆盖电池箱内全部电池。温度、一氧化碳气体浓度等监测装置应具有数据采集、存储功能，数据采集周期不大于1 s。

9.3.2按9.2.3～9.2.5规定的方法进行试验，记录温度、一氧化碳气体浓度等试验数据及火灾防控装置动作情况。

9.4　喷射试验

常温环境条件下，火灾防控装置处于正常准工作状态，手动启动火灾防控装置，观察火灾防控装置动作情况及火灾抑制介质喷射情况。

9.5　耐高温试验

   将火灾防控装置置于温度为85 ℃±2 ℃的试验箱中，保持6 h，试验后进行装置功能试验，记录试验装置动作情况。

9.6　耐低温试验

   将火灾防控装置置于温度为-40 ℃±2 ℃的试验箱中，保持6 h，试验后进行装置功能试验，记录试验装置动作情况。

9.7　耐湿热试验

将火灾防控装置置于湿热试验箱中，试验箱温度为80 ℃±2 ℃，相对湿度为93%～97%，试验时间6 h。记录试验装置动作情况。

9.8　抗振试验

按表2和图4规定的条件进行随机振动试验，振动过程中试验样品按GB/T 28046.1-2011的要求布置，工作模式为3.2。对试验样品进行X、Y、Z三个轴向振动，每个轴向试验时间8h。

表2 频率和功率谱密度

图4 功率谱密度和频率对应关系

9.9　运行可靠性试验

试验车辆选用按GB/T 13043通过定型试验的车辆。将火灾防控装置按设计要求安装于客车上并使其处于准工作状态。试验道路应清洁、平坦，用沥青或混凝土铺装，宽度不小于8 m。

    试验车辆运行试验总里程不应小于5000 km，且每日试验里程不应低于300 km。试验车辆每运行1000 km应对火灾防控装置进行检查，并记录装置各项运行参数。试验结束后，对火灾防控装置进行功能性试验，并记录相关试验数据。

10　试验报告

试验报告应包括以下内容：

a）技术鉴定委托方名称；

b）生产企业名称；

c）产品名称；

d）产品型号规格；

e）试验依据；

f）试验数据；

g）试验过程及现象描述；

h）试验结论；

i）试验人员。

11　生产单位公布信息

生产单位应公布下列信息：

a）探测器使用有效期、量程与精度；

b）电池组类型、规格型号及其他基本信息；

c）火灾防控装置数据存储装置容量；

d）火灾防控装置记录的信息类型、数据传输方式；

e）火灾抑制介质的储存量；

f）技术鉴定机构规定的其他信息。

12　其他

12.1 技术鉴定单元划分要求

   电池单体种类、形状、容量不同、电池组包含的电池单体个数不同、箱体结构不同的电池箱不能作为同一单元技术鉴定。

12.2 火灾抑制介质使用方式要求

火灾抑制介质释放时应与电池箱一一对应，火灾抑制介质储存量应为所有被保护电池箱所需抑制介质量的总和，不得采用组合分配方式。