UL9540A: 2025 エネルギー貯蔵システムの熱暴走火災伝播試験および評価方法の解釈!

近年、世界のエネルギー貯蔵産業の急速な発展に伴い、リチウムイオン電池エネルギー貯蔵システム（BESS）は上昇を続けています。しかし、エネルギー貯蔵システムの安全性は常に中心的な懸念事項であり、特に熱暴走による火災や爆発事故の増加に伴い、その重要性は増しています。こうした事故は人命の安全を脅かすだけでなく、甚大な物的損失につながる可能性があります。

こうした背景から、UL9540A規格は、エネルギー貯蔵システムの安全性試験に関する権威ある世界的なガイドラインとして浮上しました。この規格の改訂は、業界全体で大きな注目を集めています。2025年3月12日、ULは正式にを発表しました。ANSI/CAN/UL9540A-2025「バッテリーエネルギー貯蔵システムの熱暴走火災伝播試験」は、熱暴走による火災伝播の試験および評価方法を包括的にアップグレードするものです。その目的は、エネルギー貯蔵システムの安全設計のための、より科学的かつ厳格な検証ツールを提供することです。この記事では、更新された規格における主要なイノベーションを、技術的な詳細、試験ロジック、そして業界への影響の観点から詳細に分析します。

なぜ熱暴走火災伝播試験が中心になったのか？

1. 熱暴走の性質と危険性

熱暴走とは、内部短絡、過充電、機械的損傷などによって引き起こされる、リチウムイオン電池における自己持続的な発熱連鎖反応を指します。急激な温度上昇（800℃以上）、ガス噴出（可燃性ガスや爆発性ガスを含む）、隣接セルでの潜在的な連鎖反応が特徴で、最終的にはシステムレベルの火災につながります。

2. 従来のテストの限界

従来の規格は、主に個々のセルまたは小型モジュールの安全性試験に重点を置いていました。しかし、エネルギー貯蔵システムは通常、数千、あるいは数万個のセルで構成され、複雑な構造設計と熱条件を備えているため、火災の伝播経路を予測することは困難です。従来の方法では、現実世界の火災伝播リスクを適切に反映することができません。

3. UL9540A:2025におけるブレークスルー

2025年版では、初めてが導入されました。「フルスケールのシステムレベルの熱暴走火災伝播評価フレームワーク」 セル→モジュール→キャビネット→システム全体へと段階的に進む多層的なテストを重視しています。定量化可能なデータを用いてリスクモデルを構築し、設計の最適化をサポートします。

UL9540A:2025試験方法におけるコアアップグレード

1. テストレベルの改良

新バージョンでは、それぞれ明確な目標を持つ 4 つの段階的なテスト レベルが定義されています。

• レベル 1 (セル レベル): 熱暴走の引き金となる条件（釘の貫通、加熱プレートの温度閾値など）、噴出物質、および燃焼特性を決定します。
• レベル 2 (モジュール レベル): 単一細胞が熱暴走に陥った場合の伝播速度、温度分布、ガス拡散経路を評価します。
• レベル 3 (ユニット レベル - キャビネット/サブシステム): 実際の放熱条件と構造設計をシミュレートし、炎の広がりの範囲、煙の濃度、毒性を分析します。
• レベル 4 (インストール レベル - フル システム): 消火システムと換気システムを統合して、システムレベルの軽減効果を検証します。

 

主な要件: テストでは本番環境と同等のものを使用する必要があります BMS (バッテリー管理システム) と熱管理設計により、データの信頼性を確保します。

 

熱暴走火災伝播試験の解釈

2. データ収集範囲の拡大

2025 年版では、いくつかの重要な指標が追加されました。

• 熱力学的パラメータ: セル表面温度上昇率、内部圧力変化曲線;
• ガス分析: 水素、CO、フッ化水素（HF）などの有害ガスのリアルタイム監視
• 炎の伝播速度: 高速カメラと赤外線サーモグラフィーを使用して定量化されました。
• 消火効果: 熱暴走を抑制するための FK-5-1-12 や水ミストなどの薬剤の評価。

 

洞察: 多次元データにより、セル間隔、断熱材、消火戦略の最適化に役立つ「熱暴走伝播マップ」の作成が可能になります。

3. 必須の複数セル障害シナリオ

業界の問題点に対処するため、新しい規格では 2 つの極端なシナリオのテストが義務付けられています。

• 最悪のケースのセルの位置: 最も放熱性の悪いセルをトリガー ポイントとして選択します。
• 同時複数セル障害: 重大な障害（BMS の故障など）が発生した状態で、複数の同時熱暴走イベントの影響をシミュレートします。

 

ケーススタディ: あるメーカーはテスト中に、エッジセルが熱暴走状態になると、金属製のキャビネットフレームが熱を伝導し、隣接するモジュールの加熱が加速することを発見しました。その結果、熱遮断コーティングによる設計のアップグレードが行われました。

評価プロセスにおける3つの大きな革新

1. リスクベースの安全閾値設計

UL9540A:2025では、という概念が導入されています。 「熱暴走伝播時間（TRPT）」、システム設計は以下を満たす必要があります:
TRPT ≥ T (T = 火災対応時間 + 人員避難時間)。

火災発生時の対応時間は、用途（例：住宅用か系統側か）に応じて調整する必要があります。系統側システムの場合、TRPT ≥ 30 分 は通常、消防システムが時間内に作動できるようにするため必要です。

2. 連成シミュレーションと実世界検証

この標準では、の使用を推奨しています。デジタルツイン技術では、CFD（数値流体力学）シミュレーションを用いて物理試験前に伝播経路を予測し、実際の試験データを用いてモデルのキャリブレーションを行います。このアプローチは、特に大規模システムにおいて、試験コストを大幅に削減します。

3. 必須の動的評価レポート

2025 年版では、テスト レポートに次の内容を含めることが求められています。

• 熱暴走の引き金条件の感度分析
• 周囲温度の変化（20°C ～ 50°C）による伝播の違い
• 経年劣化（例：5,000 サイクル後）による安全性への影響。

 

意義: 単に「テストに合格する」ことから「生涯にわたる安全設計」に重点を移します。

主な影響の概要

1. 柔軟性の向上: オプションの FTIR およびランプ加熱方式により、柔軟なテストが可能になります。
2. より広い適用範囲: 鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、高温電池のテスト範囲を追加します。
3. 安全性の強化: 改訂された炎の広がりの基準と新しい爆燃分析により、火災の広がりのリスクが軽減されます。
4. 簡素化されたテスト: 住宅テストではテスト壁のセットアップが可能になり、テストの複雑さが軽減される可能性があります。

 

このバージョンでは、明確さ、安全性、技術的な包括性、バッテリー技術の発展と進化する規制のニーズに合わせて調整します。

業界への影響と推奨される対応

1. イノベーションを推進する高い技術的障壁

• セルレベル: 高安定性電解質（半固体など）、耐高温セパレーターが不可欠となる。
• システムレベル: 相変化材料、エアロゲル断熱材、方向性通気設計が普及しつつある。
• 防火システム: 多層的な抑制（例：細胞レベルの抑制剤 + キャビネットレベルの水ミスト）が主流になります。

 

2. テストのコストと時間の課題

4段階の完全なテストには6か月以上かかり、100万ドル以上の費用がかかる場合があります。推奨事項：

• 認証機関と早期に連携して事前テスト計画を策定します。
• モジュール設計を使用して、繰り返しのテストを最小限に抑えます。
• 業界連合に参加してテストデータを共有しましょう。

 

3. グローバル市場へのアクセスのための「パスポート」

UL 9540Aは、米国とカナダで必須規格となっているだけでなく、国際的にも広く採用されており、シンガポール、マレーシア、オーストラリアのビクトリア州では、エネルギー貯蔵システムの設置規制に参照されています。2025年版は中国のGB/T36276との整合性をさらに高めており、中国企業の海外展開を支援します。

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RESS-E20-L0 | 6.6kWh～119.7kWh モジュラーホームバッテリーストレージ

RESS-BM-L1 | 家庭用蓄電システム用 5.12kWh リチウムイオン電池

RESS-PE20-L0 | 6.6kWh～19.8kWh ハイブリッド型太陽光発電蓄電システム

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C&I-EnerBlock: 屋外型 C&I バッテリーエネルギー貯蔵システム

C&I-EnerCube: コンテナ型 C&I エネルギー貯蔵システム

結論

UL 9540Aは、熱暴走による火災伝播時のシステムの安全性を評価し、大規模な火災試験で参照される唯一のコンセンサス規格です。NFPA 855.

のリリースUL9540A:2025 は からのシフトを示します。反応的な応答 から 積極的な予防エネルギー貯蔵の安全性における課題です。メーカーにとって、これはコンプライアンス上の課題であるだけでなく、差別化された安全設計を通じて市場優位性を獲得する機会でもあります。将来的には、AIと高度なセンシング技術の統合により、熱暴走試験によってリアルタイムかつ高精度な早期警告を実現できるようになる可能性があります。そして、その未来への基盤は、今日の規格を深く理解し、実装することにあります。