ما هو Thermal Runaway — UL 2580؟
اختبار الهروب الحراري هو اختبار يتم فيه بدء تفاعل طارد للحرارة غير متحكم فيه بشكل متعمد في الخلية، لقياس الطاقة ودرجة الحرارة والغازات المنبعثة. يتم التشغيل عن طريق التسخين أو الشحن الزائد أو ماس كهربائى داخلي.
الغرض من Thermal Runaway — UL 2580
والغرض من ذلك هو وصف الطاقة المنطلقة عند حدوث الهروب الحراري والتحقق من استجابات التحذير والحماية لنظام البطارية.
على أي منتجات يُطبَّق Thermal Runaway — UL 2580؟
- خلايا أيون الليثيوم
- وحدات وحزم بطارية السيارة الكهربائية
- أنظمة تخزين الطاقة
في أي قطاعات يُستخدم Thermal Runaway — UL 2580؟
المواصفات المتعلقة بـ Thermal Runaway — UL 2580
- يو ال 2580السلامة في بطاريات السيارات الكهربائية امتحان
شروط Thermal Runaway — UL 2580
- طريقة اثارة
- سخان السطح، فاحش أو اختراق الأظافر؛ المحددة في المواصفات
- قياس
- درجة حرارة متعددة النقاط، والجهد، وتكوين الغاز، وإذا لزم الأمر، تدفق الحرارة
- الإنهاء
- عودة درجات الحرارة إلى المستوى المحيط
- أمان
- إلزامية وجود غرفة محمية من الانفجارات وتنفيس وإطفاء الغاز
جهاز Thermal Runaway — UL 2580
- غرفة اختبار محمية من الانفجار
- سخان السطح أو جهاز التحفيز
- تسجيل درجة حرارة عالية معدل العينة
- نظام تحليل الغاز (FTIR أو GC)
- كاميرا حرارية وفيديو عالي السرعة
متطلبات العينة لـ Thermal Runaway — UL 2580
- يتم أخذ العينة إلى الاختبار مشحونة بالكامل
- يجب تحديد موضع الخلية المراد تشغيلها
- الاختبار مخصص للاستخدام مرة واحدة وشديد الخطورة
- ويجب معرفة كيمياء الخلية ومحتوى الطاقة
مدة Thermal Runaway — UL 2580
يستمر الحدث دقائق؛ بالإضافة إلى الإعداد والمراقبة والتبريد وتحليل الغاز، تم التخطيط لعدة أيام.
إجراء Thermal Runaway — UL 2580
- 1يتم إعداد العينة، ويتم إعداد المزدوجات الحرارية وخطوط أخذ عينات الغاز.
- 2يتم وضع العينة في الغرفة المحمية من الانفجار.
- 3يبدأ الهروب الحراري من خلال تطبيق طريقة التشغيل.
- 4يتم تسجيل بيانات درجة الحرارة والجهد والغاز بسرعة عالية.
- 5ويستمر الرصد حتى اكتمال الحدث وانخفاض درجات الحرارة.
- 6يتم تحليل فقدان الكتلة والبقايا وتكوين الغاز.
معايير قبول Thermal Runaway — UL 2580
هذا الاختبار بشكل عام لأغراض التوصيف. إذا تم تطبيق معيار ما، فسيتم تعريفه في المواصفات على أنه انتشار لا ينتشر إلى الخلايا المجاورة، أو يقوم النظام بإصدار تحذير.
تقييم النتائج
يتم تقييم درجة حرارة الذروة ومعدل ارتفاع درجة الحرارة وكمية الغاز المنطلق وتكوينه. النتائج بمثابة مدخلات لاختبار الانتشار.
تقرير Thermal Runaway — UL 2580
- المواصفات التطبيقية وطريقة التشغيل
- كيمياء الخلية ومحتوى الطاقة وحالة الشحن
- سجلات درجة الحرارة والجهد
- تكوين الغاز وكميته
- فقدان الكتلة والفيديو والصور الحرارية
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا R100 الجزء الثاني
- GB 38031
- تنظيم البطارية في الاتحاد الأوروبي
Batarya Testleri — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار Thermal Runaway؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تجيب اختبارات البطاريات على ثلاثة أسئلة منفصلة، لكل منها مجموعة معايير خاصة بها: هل يمكن نقل البطارية، هل هي آمنة في الاستخدام، هل تقدم الأداء المعلن؟ غالباً ما تُخلط هذه الأسئلة الثلاثة ببعضها، وللخلط عواقب تجارية — لا يمكن دخول السوق بتقرير نقل، ولا يمكن الشحن بتقرير سلامة المنتج.
على جانب النقل، يُعد UN 38.3 بوابة إلزامية؛ لا يمكن شحن بطارية بدون هذا الإثبات. على جانب السلامة يحدد مجال التطبيق ما ينطبق: IEC 62133-2 للمنتجات المحمولة، IEC 62619 وIEC 63056 لتطبيقات التخزين الصناعي والطاقة، UNECE R100 وUL 2580 وISO 6469 للمركبات الكهربائية. على جانب الأداء تُقاس السعة والمقاومة الداخلية وعمر الدورات والتفريغ الذاتي وقبول الشحن والسلوك المعتمد على درجة الحرارة.
التمييز بين المستويات أساسي في هذه العائلة وهو الموضوع الذي يثير أكبر جدل في سلسلة التوريد. تُقيَّم الخلية والوحدة والحزمة بشكل منفصل؛ الشهادة الممنوحة للخلية لا تثبت مطابقة الحزمة. إلى جانب الخلايا، يتحدد سلوك الحزمة بواسطة نظام إدارة البطارية وتصميم التبريد والبنية الميكانيكية وترتيب التوصيلات وتنسيق العزل. وضع تقرير مورّد الخلايا في ملف الحزمة ممارسة شائعة لكنها غير كافية.
الانفلات الحراري وانتشاره هما الموضوع الأكثر أهمية في هذا المجال. قد تدخل الخلية الليثيومية في تفاعل كيميائي ذاتي الاستمرار عند تلفها أو ارتفاع حرارتها المفرط؛ عند هذه النقطة يصبح إخراج الحرارة من الخارج غير ممكن غالباً. لذلك تعامل المعايير الحديثة الانفلات الحراري لخلية واحدة كسيناريو عطل لا يمكن تجنبه، وتغيّر السؤال: هل ينتشر الحدث إلى الخلايا المجاورة، وماذا يُطلق خارج الحزمة، وكم من الوقت يتبقى للمستخدم للهروب؟
في هذا المجال يُقيَّم نظام إدارة البطارية ليس كلوحة إلكترونية بل كوظيفة سلامة. يُبيَّن أن الحماية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد والتيار الزائد ودرجة الحرارة الزائدة تعمل فعلياً، وأن النظام ينتقل إلى الجانب الآمن عند حدوث عطل، وأن برمجياته تم التحقق منها. في التطبيقات الصناعية والمركبات ترتبط هذه التقييمات بأطر السلامة الوظيفية.
الجانب التنظيمي يزداد صرامة بسرعة. تتجاوز لائحة البطاريات الأوروبية (الاتحاد الأوروبي) 2023/1542 السلامة وتُدخل التزامات بشأن الإفصاح عن البصمة الكربونية ونسبة المحتوى المعاد تدويره والإفصاح عن المتانة والسعة وجواز سفر البطارية وإمكانية الإزالة للبطاريات المحمولة. هذا يوسّع نطاق الاختبارات إلى ما وراء اختبارات السلامة الكلاسيكية.
مجموعات الطرق في هذا المجال
سوء المعاملة الكهربائية
الشحن الزائد، التفريغ الزائد، القصر الخارجي، التفريغ القسري والشحن غير المتوازن. هنا يُرى ما إذا كانت دوائر الحماية تعمل فعلياً.
إساءة الاستخدام الميكانيكي
الاهتزاز، الصدمة، السحق، الاختراق، السقوط الحر والانقلاب. تتم مراقبة ما إذا كانت ظروف القصر الداخلي تنشأ.
الاختبارات الحرارية
دورات الحرارة، الصدمة الحرارية، التخزين في درجة حرارة عالية، التعرض للحريق وانتشار الانفلات الحراري.
الاختبارات البيئية
الرطوبة، الضغط المنخفض، رذاذ الملح، وعند الحاجة الغمر؛ تبرز هذه في تطبيقات المركبات والاستخدام الخارجي.
قياسات الأداء
السعة والطاقة والقدرة، المقاومة الداخلية، الكفاءة، عمر الدورات، العمر التقويمي والسلوك المعتمد على درجة الحرارة.
التحقق من نظام إدارة المباني
التحقق من عتبات الحماية، وظيفة موازنة الخلايا، الاتصالات والاستجابة للأعطال.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- UN 38.3 ليست شهادة سلامة منتج؛ فهي تثبت فقط مطابقة النقل.
- شهادة الخلية لا تثبت مطابقة الحزمة. تُقيَّم الحزمة بشكل منفصل وفق بنيتها الخاصة.
- حزمتان مبنيتان من نفس الخلية تعطيان نتائج مختلفة؛ التبريد والتوصيل والبنية الميكانيكية عوامل حاسمة.
- اختبار الأداء ليس اختبار سلامة. تقرير عمر الدورات لا يلبي متطلبات السلامة.
- بالنسبة لبطارية المركبة الكهربائية، تقرير UL 2580 والموافقة بموجب UNECE R100 ليسا الشيء نفسه؛ أحدهما تقييم معياري والآخر نظام اعتماد النوع.
- بطارية المركبة المنقولة إلى تطبيق العمر الثاني تدخل في ملف استخدام جديد؛ التقييم السابق لا ينتقل مباشرة.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- مطابقة النقل وملخص الاختبار للشحن
- إعلان سلامة المنتج والوصول إلى السوق
- إعلانات الأداء والمتانة والبصمة الكربونية بموجب لائحة البطاريات
- تقييم أثر تغيير مورد الخلايا أو نظام إدارة البطارية
- عمليات القبول الموقعي لنظام تخزين الطاقة
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول Thermal Runaway — UL 2580
وفقًا لأي معيار يتم تصنيع Thermal Runaway؟
تم تنفيذ Thermal Runaway في النطاق لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا R100, يو ال 2580, GB 38031 و SAE J2464. يتم تحديد القيم الحدية ومعايير القبول الواجب تطبيقها في معيار المنتج؛ يتم تأكيد الإصدار الصالح لمنتجك كتابيًا في مرحلة العرض.
ما هي المنتجات التي ينطبق عليها Thermal Runaway؟
يتم تطبيقه بشكل أساسي على خلايا أيون الليثيوم, وحدات وحزم بطارية السيارة الكهربائية و أنظمة تخزين الطاقة. يتم تحديد ما إذا كان منتجك مدرجًا في النطاق من خلال فحص مواصفاته الفنية والاستخدام المقصود.
تحت أي ظروف يتم تنفيذ Thermal Runaway؟
المعلمات المحددة هي: طريقة اثارة — سخان السطح، فاحش أو اختراق الأظافر؛ المحددة في المواصفات, قياس — درجة حرارة متعددة النقاط، والجهد، وتكوين الغاز، وإذا لزم الأمر، تدفق الحرارة و الإنهاء — عودة درجات الحرارة إلى المستوى المحيط. الشروط الكاملة موجودة في قسم "شروط الاختبار" بالصفحة وتختلف حسب معيار المنتج.
ما نوع العينة المطلوبة لـ Thermal Runaway؟
يتم أخذ العينة إلى الاختبار مشحونة بالكامل, يجب تحديد موضع الخلية المراد تشغيلها و الاختبار مخصص للاستخدام مرة واحدة وشديد الخطورة. يتم تحديد عدد العينات وفقًا لمعيار المنتج والنطاق الذي سيتم الإبلاغ عنه.
كم من الوقت يستغرق Thermal Runaway؟
يستمر الحدث دقائق؛ بالإضافة إلى الإعداد والمراقبة والتبريد وتحليل الغاز، تم التخطيط لعدة أيام. تنتمي هذه المدة إلى التجربة نفسها؛ ويتم أيضًا تقييم إعداد العينات وترتيبها في قائمة الانتظار وإعداد التقارير. ويرد في العرض جدول زمني واقعي لمنتجك.
ما هي النتيجة Thermal Runaway التي يطلق عليها "مناسبة"؟
هذا الاختبار بشكل عام لأغراض التوصيف. إذا تم تطبيق معيار ما، فسيتم تعريفه في المواصفات على أنه انتشار لا ينتشر إلى الخلايا المجاورة، أو يقوم النظام بإصدار تحذير.