EV-Brände auf dem Vormarsch: Indien braucht eine strenge Batteriesicherheitsrichtlinie
Veröffentlicht: 2022-06-19Es hat sich gezeigt, dass die Elektrifizierung von Fahrzeugen Treibhausgasemissionen reduziert und gleichzeitig effizienter arbeitet als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor (ICE).
Selbst die fortschrittlichsten Verbrennungsmotoren haben einen Wirkungsgrad von weniger als 50 %, während ein Elektrofahrzeug einen viel höheren Wirkungsgrad von etwa 90 % hat.
Obwohl es für EV-Hersteller nicht obligatorisch ist, diese Standards zu übernehmen, wird nur eine strengere Umsetzung von Batteriesicherheitsrichtlinien und -standards die Zunahme von EV-Brandfällen reduzieren
Mit jedem Jahr, das vergeht, wächst die weltweite Nachfrage nach Elektrofahrzeugen (EVs) weiter. Dies ist größtenteils auf Luftqualitäts- und Umweltvorschriften sowie auf die steigende Verbrauchernachfrage und billigere Energielösungen zurückzuführen. Darüber hinaus sind bedeutende Fortschritte bei den Technologien für Elektrofahrzeuge und Lithium-Ionen-Batterien auf deren wachsende Popularität zurückzuführen.
Es hat sich gezeigt, dass die Elektrifizierung von Fahrzeugen Treibhausgasemissionen reduziert und gleichzeitig effizienter arbeitet als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor (ICE). Das Hauptproblem liegt bei konventionellen Antriebssträngen und dem ICE als Energiequelle. Selbst die fortschrittlichsten Verbrennungsmotoren haben einen Wirkungsgrad von weniger als 50 %, während ein Elektrofahrzeug einen viel höheren Wirkungsgrad von etwa 85 % hat.
Da jedoch weltweit mehr Elektrofahrzeuge in Betrieb genommen werden, wird das Risiko von Brandereignissen wahrscheinlich zunehmen. Dies kann die Lithium-Ionen-Batterie beschädigen und ein Risiko für die Industrie und diejenigen darstellen, die an Operationen nach dem Unfall beteiligt sind.
Es gibt verschiedene Arten von Lithium-Ionen-Batterien mit jeweils eigenem Formfaktor, Zellchemie und Integration in Elektrofahrzeuge. Es gibt zum Beispiel Lithium-Ionen-Akkus mit austauschbarem Mechanismus und einige, die auf Charge-and-Drive-Basis arbeiten. Um Lithium-Ionen-Batterien sicher zu verwenden, ist es äußerst wichtig, die Zellen in einem definierten Spannungs- und Temperaturbereich zu halten. Diese Grenzwerte können durch einen unfallbedingten Aufprall oder einen Fehler innerhalb eines Fahrzeugs oder eines Batteriepacks überschritten werden.
Eine Reihe von Bränden in elektrischen Zweirädern in den letzten Monaten hat Bedenken hinsichtlich der Vorschriften und Sicherheitsstandards dieses schnell wachsenden Segments der Automobilindustrie geweckt. Angesichts der jüngsten Brände in elektrischen Zweirädern wird erwartet, dass die indische Regierung bald Standards für EV-Batterien herausgibt. Die detaillierte Richtlinie behandelt Leistungstests und Herstellungsstandards sowie die Hitzebeständigkeit dieser Batterien.
Inzwischen hat die Regierung zuständige Behörden wie das Center for Fire, Explosive and Environment Safety (CFEES), ein Labor der Defense Research and Development Organization (DRDO), damit beauftragt, die mit diesen Elektrofahrzeugen verbundenen Brandvorfälle zu untersuchen.
Batterien sind die teuerste, größte und wichtigste Komponente eines Elektrofahrzeugs. Das indische Klima und die Straßenbedingungen sind rau, daher ist es wichtig, auf die Batterie und ihre Ladeanforderungen zu achten. Herstellungsmängel, wie z. B. Unvollkommenheiten und/oder Verunreinigungen im Montageprozess, können ebenfalls ein thermisches Durchgehen verursachen. Thermisches Durchgehen tritt auf, wenn eine Batteriezelle kurzschließt und zu überhitzen beginnt.
Abgesehen davon spielen auch die Auswahl hochwertiger Zellen und die Gestaltung eines Batteriepacks mit den besten Wärmemanagementsystemen und einem intelligenten Batteriemanagementsystem (BMS) eine sehr wichtige Rolle bei der Verbesserung der Batteriesicherheitsparameter.
Derzeit geltende Batteriesicherheitsvorschriften
Die jüngsten Brandvorfälle im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen haben Bedenken hinsichtlich verschiedener Aspekte des Herstellungsprozesses von elektrischen Zweirädern im Land geweckt. Unabhängig davon, ob das Batteriepaket lokal hergestellt, montiert oder importiert wird, unterliegen alle Einheiten den indischen Automobilindustriestandards (AIS), die von der Automotive Research Association of India (ARAI) festgelegt wurden. Im Folgenden sind einige regulatorische Standards aufgeführt, die für die Batteriesicherheit unter AIS gelten und derzeit in Indien befolgt werden:
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- AIS 038 REV 1 (2015): Fahrzeugsicherheit
Diese Norm spezifiziert die funktionale Sicherheit von Fahrzeugen mit Elektroantrieb. Geprüft werden unter anderem der Schutz gegen elektrischen Schlag, direkten/indirekten Kontakt und Wassereinwirkung.
- AIS 048 (2009): Batteriesicherheit
Diese Norm behandelt Sicherheitsanforderungen an Batterien. Es befasst sich hauptsächlich mit zwei Arten von Tests, wie unten erwähnt:
- Elektrischer Missbrauchstest (durchgeführt auf Zellenebene): Kurzschluss- und Überladungstests
- Mechanischer Missbrauchstest (durchgeführt auf Modul- oder Paketebene): Vibrations-, mechanische Stoß- und Überrolltests
Ein Nagelpenetrationstest wird auch auf Zellebene unter AIS 048 durchgeführt.
Gemäß den jüngsten Richtlinien des Ministeriums für Straßenverkehr und Autobahnen (MoRTH) wird dieser Standard (AIS 048) ab Dezember 2022 auslaufen. Wie vom Ministerium für Straßenverkehr und Autobahnen (MoRTH) am 27. Dezember 2021 angekündigt, AIS 156 und AIS 038 Rev 2 werden ab dem 27. Dezember 2022 verbindlich.
- AIS 038 Rev 2 (2020): Batterie- und Fahrzeugsicherheit (für Elektroautos, -busse und -lastwagen)
Diese Norm behandelt einen Sicherheitsansatz auf Systemebene, bei dem Batterie und Fahrzeug als eine Einheit behandelt werden. AIS 038 Rev 2 wurde gemäß GTR 20 Phase 1 (UNR100 Rev3) entwickelt.
- AIS 156 (2020): Batterie- und Fahrzeugsicherheit (für elektrische Zweiräder, Dreiräder und E-Bikes)
Diese Norm behandelt einen Sicherheitsansatz auf Systemebene, bei dem Batterie und Fahrzeug als eine Einheit behandelt werden. AIS 156 ist gemäß UN R136 vorbereitet.
Sind diese Tests ausreichend?
Ähnlich wie der international anerkannte UN-zertifizierte R136-Standard legt auch der AIS-156-Standard großen Wert auf Tests, Stoßschutzmaßnahmen und das Verhalten einer typischen Batterie bei Überladung und Tiefentladung.
Sie scheinen in Bezug auf die Standards sehr umfassend zu sein. Sie testen jedoch nur einen Akkupack. Darüber hinaus berücksichtigen die Tests nicht, wie gut eine Batterie und ihre Managementsysteme im Laufe der Zeit funktionieren. Um dies zu erreichen, müssen OEMs (Original Equipment Manufacturers) ein System einrichten, das die Strenge und Strenge dieser Tests in jeder Hinsicht und für alle hergestellten Batteriepakete übertrifft.
Das Bureau of Indian Standards (BIS) hat standardisierte Parameter für die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien festgelegt, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Zwei weitere Sicherheitsstandards für Batterien sind ebenfalls in der Entwicklung.
Dieser neue BIS-Standard ist als IS 17855:2022 bekannt und wurde in Übereinstimmung mit der International Organization for Standardization (ISO) 12404-4:2018 entwickelt. Sie wurden unter Berücksichtigung realer EV-Szenarien entwickelt, wie z. B. ein parkendes Fahrzeug, ein Batteriesystem, das versandt wird, Batteriebetrieb bei niedrigen und hohen Temperaturen und so weiter.
Obwohl es für EV-Hersteller nicht obligatorisch ist, diese Standards zu übernehmen, glauben wir, dass nur eine strengere Umsetzung neuer Batteriesicherheitsrichtlinien und -standards die Zunahme von EV-Brandvorfällen reduzieren und letztendlich zum Wachstum des EV-Marktes beitragen wird.