对动力锂电池安全国家标准GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》与国际标准IEC 62660-3:2016《电动道路车辆推进用二次锂离子电池*3部分:安全要求》的测试方法进行比较,讨论两种方法在检验项目、适用范围、试验条件及判定依据上的差异。GB/T 31485关注动力锂电池在使用、运输过程中安全性,IEC62660-3侧重考察动力锂电池在使用过程中安全性,并规定了更多的使用安全性试验项目
GB/T 31484-2015为国标将电池、模块及系统的循环性能单独设立的一项标准文件,对标准循环寿命进行了要求并明确了标准循环寿命及工况循环寿命的实验方法及测试规则,详见表1。室温放电容量项中对容量的差异进行判定,说明国家标准开始对电池、模组及系统生产的一致性提出要求。循环工况测试车型范围涵盖了混合动力、纯电动、插电式和增程式各类电动车类型。纯电动车只有电池和电动机一套驱动系统,而混合动力车的驱动系统至少由一台耗油的发动机及一台电动机组成,故测试工况有区分混合动力车和纯电动车。插电/增程式电动车的汽油发动机并没有使用任何机械结构连接到车轮,驱动车轮的还是电能,并没有发动机的机械能,可被认为无动力的混合,故增程式电动车循环工况测试的方法和判定条件与纯电动车基本一致。混合动力乘用车和商用车在市场上均为功率型蓄电池,在启动、爬坡以及加速时启动电机及动力电池系统,功率型蓄电池起到短时功率输出的作用从而保证整车的动力性,工况循环寿命测试由“主充电工况”和“主放电工况”两部分组成,
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统挤压/试验装置由施压系统、
安装平台二部分组成。
施压系统:由 X-Y 二个方向的二套相同的施压系统组成;
施压系统采用液压方式实现挤压、压力的自动施加;
压力、挤压速度、挤压运动距离无级可调;
每一施压系统采用螺纹螺杆实现系统的上下、左右调整;
每一施压系统的挤压板及钢制安装便捷。
安装平台:平台可满足 L2.5mW1.6m,zui大 800kg 电池的试验要求;
采用挡块方式实现电池的快速固定。
2.2 技术指标
安装台面尺寸:可满足 L2.5mW1.6mH0.5m 电池的试验要求
安装台面zui大承重:800kg
挤压压力:100 吨,分辨率 0.1 吨
挤压行程:1000mm,分辨率 1mm
挤压速度:1mm/s-100mm/s 无极可调,分辨率 1mm/s
挤压板尺寸:依据标准要求
钢针尺寸:依据标准要求
试验周期设定:0—9999 次 ±1 次(可调
GB31485电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统挤压/试验装置
焓差室,冰箱能效试验室,电风扇风量实验室,吸油烟机油脂分离度试验装置,吸油烟机空气性能试验装置,吸油烟机气味降低度试验装置,电池挤压试验机,电池短路试验机,电池重物冲击试验机,电池自由跌落试验机,电池燃烧试验机,电池洗涤试验机,电池试验机
本标准是为已经发布的GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》和GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 *3部分:安全性要求与测试方法》提供所亟需的支撑性强制性标准。 本标准与电动汽车电池相关的法律法规、相关政策及其他强制性标准相协调。
本标准规定了电动汽车用锂离子动力电池的一般性安全要求、安全标识与警示、机械安全、环境安全、电安全以及模拟车辆事故的安全要求和试验方法等内容。 本标准适用于*作电压是B级电压的电动汽车用车载锂离子动力电池系统。 本标准针对锂离子动力电池单体、电池包及系统。
电动汽车是汽车产业未来发展的重要战略方向,其作为战略新兴产业地位十分明确,在国家政策的引导下,节能与新能源汽车的研发和产业化出现了**的,作为核心零部件的动力电池发展也紧随着新能源汽车的整体趋势在大幅度上升。动力电池产销从15年开始崛起,从2014年仅3.7GWh的出货量跃居至2015年15.7GWh,16年1-12月新能源汽车累计生产51.7万辆,同比增长51.7%,有产量的新能源汽车搭载电池总量达28GWh,较15年增长12GWh,而17年季度电池出货量为12.3GWh。动力电池产业的技术水平和行业规模得到了飞速发展,助推整车产业化进程。但在早期的发展中,动力电池相关的标准仅有行业标准QC/T743-2006作为参考,缺乏*性及广泛性,行业监管的门槛不清晰。为了满足电动汽车生产企业、零部件企业、检测及认证机构等各方面的需求,建立体系完整、水平适中、利于产业的电动汽车标准势在必行
围绕电动汽车产业,中国质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理会了一系列的国家标准。而相关标准中包括了整车、关键零部件、基础设施三大块,动力电池属于核心零部件,于2015年5月15日联合发布了6项国家标准,并在2016年全面实施。动力电池相关6项国标文件有:GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》[1]、GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》[2]、GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》[3]、GB/T 31467.1-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 *1部分:高功率应用测试规程》[4]、GB/T 31467.2-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 *2部分:高能量应用测试规程》[5]、GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 *3部分:安全性要求与测试方法》[6]。其中经国家标准化管理会批准:GB/T 31467.3-2015的“7.1 振动”有三方向振动改为正弦波振动及“7.6 挤压”项中部分内容有变更,并于2017年7月1日起实施。2015年是有史以来中国发布有关电动车用蓄电池标准多的年份,反映了2015年电动汽车产业及国标方面均取得了重大突破[7]。GB/T 31484、31485、31486是在QC/T 743-2006基础上演变而来的国家标准,而GB/T 31467.1/2/3标准是以ISO12405-1[8]、ISO12405-2[9]、ISO12405-3[10]为依据进行编制[11]。
混合动力车和纯电动车在标准中的循环测试工况又区分了乘用车和商用车两大类。从范围划分,乘用车包含轿车、微型客车和轻型客车(9座以下);商用车分为客车和货车两大类,范围包括所有的载货汽车和9座以上的客车。混合动力乘用车和商用车的循环测试工况基本一致,但由于乘用车和商用车集成的电池数量不同,“主放电工况”和“主充电工况”的充放电电流大小有差异:乘用车功率型蓄电池的电流范围为8I1~-4I1,而商用车范围为:4I1~-2I1。与混合动力车不同,纯电动乘用车和商用车能量型蓄电池的国标循环测试工况为:充电部分均按照标准1C充满电后,要求按照不同的“主放电工况”放电,SOC波动示意图如图2,纯电动商用车放电电流范围为:3I1~-1I1,而乘用车范围为:-1I1~-1/3 I1。国家标准对模组系统循环结果的处理为:经工况循环后,总放电能量比上初始额定能量的数值大于500时,考察放电容量和5s放电功率,由于动力电池模块和系统产业涉及的技术范围更广,复杂程度更高,产业发展还处于未成熟时期,故在循环工况方面,对具体的放电容量及功率数据结果没有做出是否合格的要求
6、穿刺速度:以0~40mm/s的速度(可调),从垂直于蓄电池较板的方向贯穿刺入电池后,(针停留在电池中1min~6hour,时间可控)自动从电池中拔出,易卸易装。
7、速度调节:手动调节
8、贯穿力:10~500kg
9、视窗尺寸:200×200mm(10mm厚双层防爆玻璃,加装防护钢网)
10、防爆要求:底下装有四个万向滑轮,可自由移动;在箱体底部后上方安装泄压装置,当压力到
达压力开关的压力时,压力阀泄压。
11、排气风扇口:直径250mm
12、使用电源:AC 380V±10% 50HZ或者AC 220V±10% 50HZ
13、传动方式:液压(或油压)传动
14、内箱材质:内层耐腐蚀不锈钢厚≥1mm。
15、外箱材质:冷轧钢板厚≥1mm
16、延时功能:0~9999秒可设置
17、功率:1.5~3KW
18、设备重量:320KG
2、各项测试内容细节更充分。跌落测试项:要求更严格,单体跌落测试要求正负端子一侧向下跌落至水泥地面,模组级别增加了跌落测试项;挤压测试项中对挤压板半径、挤压速度、程度做了详细要求;加热测试中将温度提高至130℃,将高温下锂离子电池内部SEI膜分解、电解液的稳定性及隔膜是否收缩引起的内短路等因素造成的电池燃烧、爆炸因素纳入了考察范围。测试项中,钢针直径和刺穿电池数目对电池是否起*炸的结果具有明确影响的,钢针的直径越粗,电池内部短路的面积就相对越大,可导致电池内部化学反应越剧烈;而速度及钢针的材质对测试结果也会有一定影响,速度可能与电池内部的材料体系、电解液成分有关[12],使用普通不锈钢针和使用高熔点、高硬度的钨钢针在大容量电池模组测试中存在差异,若模组大量产热,普通钢针熔断几率很大,而钨钢针性状不变,模组产热甚至燃烧的程度可能会因此产生差异。国标明确要求了针的直径范围:单体为5-8mm、模组为6-10mm,贯穿速度限为(25±5)mm/s,位置为刺面的几何中心,提高了测试方法的统一性。。
[1]GB/T 31484-2015,电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法[S].
[2] GB/T 31485-2015,电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法[S].
[3] GB/T 31486-2015,电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法[S].