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技術專欄
市場應用
電動車事件Part 2:【電動車電池安全與冷卻液選擇】從電動公車出廠後起火事件看ECE-R100-3 Revision 3認證關鍵
【電動車電池安全與冷卻液選擇】從電動公車出廠後起火事件看ECE-R100-3認證關鍵------2030前全面取代 REV.2
6月16日,一則「電動公車出廠後發生起火意外」的新聞,迅速引起產業關注。雖然起火原因尚在調查中,但再次喚起了業界對電動車電池安全性與熱管理機制的警覺。在這波電動化浪潮中,電池熱失控(thermal runaway)已是不可忽視的風險。從結構設計到材料選擇,每個細節都可能影響乘客與整車的安全。這也正是為何歐盟自2016年起,強制所有M1(小型乘用車)與N1(輕型商用車)類電動車,必須通過 ECE-R100-2 Revision 2 認證。
Coolants與電動車ECE-R100-3 ; 安全認證
ECE-R100-2 的 Rev.3(Revision 3) 是聯合國法規針對電動車高壓儲能系統(REESS)最新且最嚴格的版本。它在 2023 年生效,並將在 2025 年起成為強制適用版本。
以下是 ECE-R100 Rev.3 與 Rev.2 的技術差異與重點整理:
1. ECE-R100 認證版本比較表:Rev.2 vs Rev.3
項目分類 | REV.2(目前主流) | REV.3(最新,2025起強制) |
---|---|---|
發佈年份 | 2016 | 2023(UN ECE WP.29 通過) |
實施時間 | 強制實施中 | 2025 起強制,2030 起全面替代 Rev.2 |
測試項目數量 | 9大類測試 | 增至12+項(含熱失控傳播) |
熱失控防護 | 無(僅間接針對高溫、過充) | 新增Thermal Propagation測試 |
模組級測試允許性 | 大多針對pack級 | 支援模組(module-level)測試 |
故障蔓延限制 | 無明文定義 | 必須證明單顆電芯熱失控不蔓延全模組 |
監控與報警機制要求 | 模糊 | 要求詳細功能安全與FTTI(第一失效)策略 |
防火阻燃要求 | 間接要求 | 更明確要求防火材料/封裝設計 |
可重複測試條件 | 可部分豁免 | 減少豁免條件,提高一致性 |
2. Rev.3 主要新增測試重點(與 Coolant / 熱管理最有關)
Thermal Propagation
(熱失控蔓延測試)
(熱失控蔓延測試)
- 模擬一顆電芯失控後,觀察是否引起鄰近電芯連鎖爆炸
- 測試方式:引發單顆電芯熱失控
(如加熱或穿刺),觀察時間範圍與壓力、火焰釋放 - 影響:需設計防火牆(隔熱墊)、非導熱 coolant、爆破壓閥等
功能安全性與錯誤容忍機制(FTTI)
- 檢驗 BMS 是否可在偵測異常前啟動保護邏輯
- 對 coolant loop 失效
(如 coolant 泄漏或 pump 故障)應提供容錯或警報 - 強化 BMS 與 coolant monitoring
(需設 sensor)。
材料火焰反應與封裝
- 封裝材料必須通過防火等級
(如 UL94 V-0) - 對浸液系統,冷卻液必須為不燃性
3. 與 Coolant(冷卻液)系統的更緊密關聯
在 Rev.3 下,coolant 與熱管理設計幾乎必須參與合規設計考量:
面向 | 說明 |
---|---|
冷卻液是否會燃燒? | 要求非燃液體(氟液、PFPE 類優於油、水乙二醇) |
一旦 coolant 消失/故障怎 麼辦? |
系統需能監測並及時 shut down 或警報 |
是否能協助遏止熱蔓延? | Coolant 若能包圍或隔離電芯,有助於 TP (Thermal Propagation; 熱失控蔓延) 測試通過 |
是否導電? | 必須為低導電性,否則短路測試無法過關 |
Rev.3 測試項目 與 設計關鍵
測試項目 | 測試目的 | 設計關鍵 |
---|---|---|
🔥 熱失控蔓延 (Thermal Propagation) |
驗證單顆電芯熱失控不會蔓延至整模組 | 需具備隔熱結構、防火材質、coolant 熱屏障能力 |
🔥 高溫操作 (Operational Overtemperature) |
模擬電池於極端高溫下持續運作 | 需使用高耐熱 coolant 並設 BMS過熱保護邏輯 |
🔥冷卻故障容錯 (Cooling Fault Tolerance) |
檢測 coolant 消失或 pump 故障後系統是否可保護電芯 | 需設 coolant sensor 與緊急斷電策略 |
🔥功能安全 (Functional Safety, FTTI) |
評估 BMS 的異常偵測與保護反應時間 | BMS 軟體與硬體需通過 ISO 26262 並與冷卻系統協同 |
🔥短路/過充與冷卻關聯測試 | 驗證 coolant 不導電且不干擾保護機制 | coolant 電導率需 <10⁻⁹ S/cm,不能含水或鹽 |
🔥 材料阻燃 (Enclosure Fire Resistance) |
檢查封裝材料與液體是否可燃 | 需使用 UL94 V-0 封裝與不可燃冷卻液 |
Coolant 類型符合性對照表
Coolant 類型 | 導電性 | 是否可燃 | 熱穩定性 | 適用性 |
---|---|---|---|---|
水/乙二醇混合液 | 中(10⁻⁴ S/cm) | 否 | 中(~120°C) | 僅封閉循環液冷,需絕緣隔離 |
矽油(Silicone Oil) | 低 | 是 | 中高(150°C) | 適用於部分模組內浸式冷卻 |
PFPE(氟聚醚) | 極低(<10⁻⁹S/cm) | 否 | 高(>200°C) | ✅ 高度推薦,符合 Rev.3 多項要求 |
3M Novec 系列 | 極低 | 否 | 高(150–200°C) | 推薦於浸沒冷卻與熱傳隔離場景 |
礦物油 | 低 | 是 | 中(100–130°C) | ⚠️ 需限制用於非安全區域,符合性差 |
結論:是否要導入 Rev.3 認證?
問題 |
答案 |
---|---|
是否已強制? | 2025 起強制新車適用,2030 前全面取代 Rev.2 |
為何重要? | 更全面保護熱失控與功能安全,未來國際標配 |
誰需要導入? | 所有打算出口歐洲、或與 Tier-1 合作的電池供應商 |
coolant 與之關聯? | 關聯度大幅提高,選錯 coolant 可能導致無法通過熱擴散測試或燃燒控制項目 |
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