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文檔簡介
ICS43.080
T47
中華人民共和國國家標準
GBXXXXX—XXXX
電動汽車用動力蓄電池安全要求
Electricvehiclestractionbatterysafetyrequirements
(報批稿)
GBXXXXX—XXXX
前??言
本標準為全文強制。
本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。
本標準由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出并歸口。
本標準負責起草單位:寧德時代新能源科技股份有限公司、中國汽車技術研究中心有限公司
本標準參加起草單位:合肥國軒高科動力能源有限公司、萬向一二三股份公司、上??托履茉从?/p>
限公司、中國電子科技集團公司第十八研究所、工業(yè)信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心、比亞迪汽車工業(yè)有限
公司、天津力神電池股份有限公司、湖南科霸汽車動力電池有限責任公司、北京新能源汽車股份有限公
司、深圳市比亞迪鋰電池有限公司、上海蔚來汽車有限公司、中信國安盟固利動力科技有限公司、奇瑞
新能源汽車技術有限公司、上海汽車集團股份有限公司技術中心、中國第一汽車集團有限公司、廣州汽
車集團股份有限公司、重慶長安新能源汽車科技有限公司、浙江吉利控股集團有限公司、上海機動車檢
測認證技術研究中心有限公司、國家汽車質量監(jiān)督檢驗中心(襄陽)、長春汽車檢測中心有限責任公司、
知豆電動汽車有限公司、深圳市沃特瑪電池有限公司、長城汽車股份有限公司、天津市捷威動力工業(yè)有
限公司、惠州市億能電子有限公司、東風汽車集團有限公司技術中心、銀隆新能源股份有限公司、中通
客車控股股份有限公司、微宏動力系統(tǒng)(湖州)有限公司、泛亞汽車技術中心有限公司。
本標準主要起草人:陳小波、王芳、肖成偉、陸春、吳凱、侯飛、鄭利峰、張海林、廉玉波、孟祥
峰、樊彬、陳萬吉、張娜、徐國昌、代康偉、王高武、鄧小嘉、劉正耀、武衛(wèi)忠、劉磊、曾祥兵、陸珂
偉、閆國豐、劉仕強、梅驁、袁昌榮、孔治國、張紅波、李寧、雒小丹、朱順良、覃北階、崔鳳濤、王
紅梅、匡德志、饒睦敏、侯航、王馳偉、樊耀國、夏洋、蔡惠群、王欽普、李輝、李王玉。
II
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引??言
本引言旨在介紹本標準的要求所依據(jù)的原則,理解這些原則對電動汽車用動力蓄電池單體、電池包
或系統(tǒng)的設計和應用是很有必要的。需要注意的是本標準僅考慮電動汽車用動力蓄電池單體、電池包或
系統(tǒng)最基本的安全要求以提供對人身的安全保護,不涉及生產、運輸、維護和回收安全,也不涉及性能
和功能特性。
隨著技術和工藝的進一步發(fā)展將會要求修訂本標準。
在本標準范圍內電動汽車用動力蓄電池單體、電池包或系統(tǒng)導致的危險是指:
——泄漏,可能導致電池系統(tǒng)高壓、絕緣失效間接造成人員電擊、電池系統(tǒng)起火等危險;
——起火,直接燒傷人體;
——爆炸,直接危害人體,包括高溫燒傷,沖擊波傷害和爆炸碎片傷害等;
——電擊,由于電流流過人體而引起的傷害。
電動汽車用動力蓄電池單體、電池包或系統(tǒng)的安全性與其材料選擇、設計及使用條件有關。其中使
用條件包含了正常使用條件、可預見的誤用條件和可預見的故障條件,還包括影響其安全的環(huán)境條件諸
如溫度、海拔等因素。
III
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電動汽車用動力蓄電池安全要求
1范圍
本標準規(guī)定了電動汽車用動力蓄電池(以下簡稱電池)單體、電池包或系統(tǒng)的安全要求和試驗方法。
本標準適用于電動汽車用鋰離子電池和鎳氫電池等可充電儲能裝置。
2規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T2423.4電工電子產品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Db交變濕熱(12h+12h循環(huán))
GB/T2423.17電工電子產品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Ka:鹽霧
GB/T2423.43電工電子產品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法振動、沖擊和類似動力學試驗樣品的安
裝
GB/T2423.56電工電子產品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動(數(shù)字控制)和
導則
GB/T4208—2017外殼防護等級(IP代碼)
GB/T19596電動汽車術語
GB/T28046.4—2011道路車輛電氣及電子設備的環(huán)境條件和試驗第4部分:氣候負荷
3術語和定義
GB/T19596界定的以及下列術語和定義適用于本文件。
3.1
電池單體secondarycell
將化學能與電能進行相互轉換的基本單元裝置,通常包括電極、隔膜、電解質、外殼和端子,并被
設計成可充電。
3.2
電池模塊batterymodule
將一個以上電池單體按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合,并作為電源使用的組合體。
3.3
電池包batterypack
通常包括電池單體、電池管理模塊(不含BCU)、電池箱及相應附件(冷卻部件、連接線纜等),
具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元。
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3.4
電池系統(tǒng)batterysystem
一個或一個以上的電池包及相應附件(管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路及機械總成等)構成的能量
存儲裝置。
3.5
電池電子部件batteryelectronics
采集或者同時監(jiān)測電池包電和熱數(shù)據(jù)的電子裝置,必要時可以包括用于電池單體均衡的電子部件。
注:電池電子部件可以包括單體控制器。電池單體間的均衡可以由電池電子部件控制,或者通過電池控制單元控制。
3.6
電池控制單元batterycontrolunit
控制、管理、檢測或計算電池系統(tǒng)的電和熱相關的參數(shù),并提供電池系統(tǒng)和其他車輛控制器通訊的
電子裝置。
3.7
額定容量ratedcapacity
以制造商規(guī)定的條件測得的并由制造商申明的電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)的容量值。
注:額定容量通常用安時(Ah)或毫安時(mAh)來表示。
3.8
實際容量practicalcapacity
以制造商規(guī)定的條件,從完全充電的電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中釋放的容量值。
3.9
荷電狀態(tài)state-of-charge
當前電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中按照制造商規(guī)定的放電條件可以釋放的容量占實際容量的百
分比。
3.10
爆炸explosion
突然釋放足量的能量產生壓力波或者噴射物,可能會對周邊區(qū)域造成結構或物理上的破壞。
3.11
起火fire
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)任何部位發(fā)生持續(xù)燃燒(火焰持續(xù)時間大于1s)。火花及拉弧不
屬于燃燒。
注:火焰持續(xù)時間大于1s是指單次火焰持續(xù)時間,而非多次火焰的累計時間。
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3.12
外殼破裂housingcrack
由于內部或外部因素引起電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)外殼的機械損傷,導致內部物質暴露或溢
出。
3.13
泄漏leakage
可見物質從電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中漏出。
注:以試驗對象外部可見為準。
3.14
熱失控thermalrunaway
電池單體放熱連鎖反應引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。
3.15
熱擴散thermalpropagation
電池包或系統(tǒng)內由一個電池單體熱失控引發(fā)的其余電池單體接連發(fā)生熱失控的現(xiàn)象。
3.16
充電終止電壓end-of-chargevoltage
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)正常充電時允許達到的最高電壓。
3.17
放電終止電壓end-of-dischargevoltage
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)正常放電時允許達到的最低電壓。
4符號和縮略語
下列符號和縮略語適用于本文件。
BCU:batterycontrolunit,電池控制單元。
I1:1h率放電電流(A),其數(shù)值等于額定容量值。
I3:3h率放電電流(A),其數(shù)值等于額定容量值的1/3。
PSD:powerspectraldensity,功率譜密度。
RMS:rootmeansquare,均方根。
SOC:state-of-charge,荷電狀態(tài)。
5安全要求
5.1電池單體安全要求
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5.1.1電池單體按照8.1.2進行過放電試驗,應不起火、不爆炸。
5.1.2電池單體按照8.1.3進行過充電試驗,應不起火、不爆炸。
5.1.3電池單體按照8.1.4進行外部短路試驗,應不起火、不爆炸。
5.1.4電池單體按照8.1.5進行加熱試驗,應不起火、不爆炸。
5.1.5電池單體按照8.1.6進行溫度循環(huán)試驗,應不起火、不爆炸。
5.1.6電池單體按照8.1.7進行擠壓試驗,應不起火、不爆炸。
5.2電池包或系統(tǒng)安全要求
5.2.1電池包或系統(tǒng)按照8.2.1進行振動試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象,由制造商提供
電壓銳變終止條件,采用此條件終止的試驗判定為失敗。試驗后的絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.2電池包或系統(tǒng)按照8.2.2進行機械沖擊試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后的
絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.3電池包或系統(tǒng)按照8.2.3進行模擬碰撞試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后的
絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.4電池包或系統(tǒng)按照8.2.4進行擠壓試驗,應不起火、不爆炸。
5.2.5電池包或系統(tǒng)按照8.2.5進行濕熱循環(huán)試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后
30min之內的絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.6電池包或系統(tǒng)按照8.2.6進行浸水安全試驗,應滿足如下要求之一:
a)按方式一進行,應不起火、不爆炸;
b)按方式二進行,試驗后需滿足IPX7要求,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后的絕
緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.7電池包或系統(tǒng)按照8.2.7進行熱穩(wěn)定性試驗,對鎳氫電池包或系統(tǒng)不做要求。
5.2.7.1按照8.2.7.1進行外部火燒試驗,應不爆炸。
5.2.7.2按照8.2.7.2進行熱擴散乘員保護分析和驗證。電池包或系統(tǒng)在由于單個電池熱失控引起熱擴
散、進而導致乘員艙發(fā)生危險之前5min,應提供一個熱事件報警信號。
5.2.8電池包或系統(tǒng)按照8.2.8進行溫度沖擊試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后的
絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.9電池包或系統(tǒng)按照8.2.9進行鹽霧試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后的絕緣
電阻不小于100Ω/V。
5.2.10電池包或系統(tǒng)按照8.2.10進行高海拔試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象,由制造商
提供電流銳變、電壓異常終止條件,采用此條件終止的試驗判定為失敗。試驗后的絕緣電阻不小于100
Ω/V。
5.2.11電池系統(tǒng)按照8.2.11進行過溫保護試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象,由制造商提
供試驗上限參數(shù),采用此上限參數(shù)終止的試驗判定為失敗。試驗后的絕緣電阻不小于100Ω/V。
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5.2.12電池系統(tǒng)按照8.2.12進行過流保護試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象,由制造商提
供試驗上限參數(shù),采用此上限參數(shù)終止的試驗判定為失敗。試驗后的絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.13電池系統(tǒng)按照8.2.13進行外部短路保護試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后
的絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.14電池系統(tǒng)按照8.2.14進行過充電保護試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象,由制造商
提供試驗上限參數(shù),采用此上限參數(shù)終止的試驗判定為失敗。試驗后的絕緣電阻不小于100Ω/V。
5.2.15電池系統(tǒng)按照8.2.15進行過放電保護試驗,應無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗后的
絕緣電阻不小于100Ω/V。
6試驗條件
6.1一般條件
6.1.1除另有規(guī)定,試驗環(huán)境溫度為22℃±5℃,相對濕度為10%~90%,大氣壓力為86kPa~106
kPa。
6.1.28.1的試驗對象為電池單體,若電池單體無法獨立工作,可采用電池模塊進行試驗,安全要求仍
按照5.1執(zhí)行。
6.1.3對于由車體包覆并構成電池包箱體的電池包或系統(tǒng),可帶箱體或車體測試。
6.1.4電池包或系統(tǒng)試驗交付需要包括必要的操作文件,以及和測試設備相連所需的接口部件,如連
接器,插頭,包括冷卻系統(tǒng)接口,電池包或系統(tǒng)的典型結構參見附錄A。制造商需要提供電池包或系統(tǒng)
的安全工作限值。
6.1.5電池包或系統(tǒng)在所有測試前和部分試驗后需進行絕緣電阻測試。測試位置為:兩個端子和電平
臺之間。要求測得的絕緣電阻值除以電池包或系統(tǒng)的最大工作電壓不小于100?/V。具體測試方法見附
錄B。
6.1.6如果電池包或系統(tǒng)由于某些原因(如尺寸或重量)不適合進行某些測試,那么制造商與檢測機
構協(xié)商一致后可以用電池包或系統(tǒng)的子系統(tǒng)代替作為試驗對象,進行全部或部分測試,但是作為試驗對
象的子系統(tǒng)應包含和整車要求相關的所有部分(如連接部件或保護部件等)。
6.1.7調整SOC至試驗目標值n%的方法:按制造商提供的充電方式將電池包或系統(tǒng)充滿電,靜置1h,
以1I3恒流放電,放電時間為T,T按照公式(1)計算得到,或者采用制造商提供的方法調整SOC。
每次SOC調整后,在新的測試開始前試驗對象應靜置30min。
100n
T3··················································(1)
100
式中:
T——放電時間,單位為小時(h);
n——試驗目標值的百分數(shù)值。
6.1.8測試過程中的充放電倍率大小、充放電方法和充放電截止條件由制造商提供。
6.1.9電池單體、電池包或系統(tǒng)的額定容量應符合制造商提供的產品技術條件。
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6.1.10除有特殊規(guī)定,試驗對象均以制造商規(guī)定的完全充電狀態(tài)進行測試。
6.1.11電池單體、電池包或系統(tǒng)放電電流符號為正,充電電流符號為負。
6.1.12當電池冷卻系統(tǒng)使用了冷卻液時,如果試驗不要求電池冷卻,也可在排掉冷卻液后進行試驗。
6.2測量儀器、儀表準確度
測量儀器、儀表準確度應滿足以下要求:
a)電壓測量裝置:不低于0.5級;
b)電流測量裝置:不低于0.5級;
c)溫度測量裝置:±0.5℃;
d)時間測量裝置:±0.1%;
e)尺寸測量裝置:±0.1%;
f)質量測量裝置:±0.1%。
6.3測試過程誤差
控制值(實際值)與目標值之間的誤差要求如下:
a)電壓:±1%;
b)電流:±1%;
c)溫度:±2℃。
6.4數(shù)據(jù)記錄與記錄間隔
除在某些具體測試項目中另有說明,否則測試數(shù)據(jù)的記錄間隔應不大于100s,如時間、溫度、電
流和電壓等。
7試驗準備
7.1電池單體試驗準備
7.1.1標準充電
電池單體先以制造商規(guī)定且不小于1I3的電流放電至制造商技術條件中規(guī)定的放電終止電壓,擱置
1h(或制造商提供的不大于1h的擱置時間),然后按制造商提供的充電方法進行充電,充電后擱置1
h(或制造商提供的不大于1h的擱置時間)。
若制造商未提供充電方法,則依據(jù)以下方法充電:
以制造商規(guī)定且不小于1I3的電流恒流充電至電池單體達制造商技術條件中規(guī)定的充電終止電壓時
轉恒壓充電,至充電電流降至0.05I1時停止充電,充電后擱置1h(或制造商提供的不大于1h的擱置時
間)。
7.1.2預處理
7.1.2.1正式測試開始前,電池單體需要先進行預處理循環(huán),以確保試驗對象的性能處于激活和穩(wěn)定
的狀態(tài)。步驟如下:
a)按照7.1.1對電池單體進行標準充電;
b)以制造商規(guī)定的且不小于1I3的電流放電至制造商規(guī)定的放電截止條件;
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c)靜置30min或制造商規(guī)定時間;
d)重復步驟a)~c)不超過5次。
7.1.2.2如果電池單體連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%,則認為電池單體完成了預處
理,預處理循環(huán)可以中止。
7.2電池包或系統(tǒng)試驗準備
7.2.1工作狀態(tài)確認
正式開始測試前,電池包或系統(tǒng)的電子部件或BCU應處于正常工作狀態(tài)。
7.2.2預處理
7.2.2.1正式測試開始前,電池包或系統(tǒng)需要先進行預處理循環(huán),以確保測試時試驗對象的性能處于
激活和穩(wěn)定的狀態(tài)。步驟如下:
a)以不小于1I3的電流或按照制造商推薦的充電方法充電至制造商規(guī)定的充電截止條件;
b)靜置30min或制造商規(guī)定的時間;
c)以制造商規(guī)定的且不小于1I3的電流放電至制造商規(guī)定的放電截止條件;
d)靜置30min或制造商規(guī)定的時間;
e)重復步驟a)~d)不超過5次。
7.2.2.2如果電池包或系統(tǒng)連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%,則認為電池包或系統(tǒng)完
成了預處理,預處理循環(huán)可以中止。
7.2.3除在某些具體測試項目中另有說明,否則若預處理循環(huán)完成并滿充后和一個新的測試項目之間
時間間隔大于24h,則需要重新進行一次標準充電:使用不小于1I3的電流充電至制造商規(guī)定的充電截
止條件或按照制造商推薦的充電方法充電,靜置30min或制造商規(guī)定的時間。
8試驗方法
8.1電池單體安全性試驗方法
8.1.1一般要求
所有安全試驗均在有充分安全保護的環(huán)境條件下進行。如果試驗對象有附加主動保護線路或裝置,
應除去。
8.1.2過放電
8.1.2.1試驗對象為電池單體。
8.1.2.2試驗對象按7.1.1方法充電。
8.1.2.3以1I1電流放電90min。
8.1.2.4完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
8.1.3過充電
8.1.3.1試驗對象為電池單體。
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8.1.3.2試驗對象按7.1.1方法充電。
8.1.3.3以制造商規(guī)定且不小于1I3的電流恒流充電至制造商規(guī)定的充電終止電壓的1.1倍或115%
SOC后,停止充電。
8.1.3.4完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
8.1.4外部短路
8.1.4.1試驗對象為電池單體。
8.1.4.2試驗對象按7.1.1方法充電。
8.1.4.3將試驗對象正極端子和負極端子經(jīng)外部短路10min,外部線路電阻應小于5mΩ。
8.1.4.4完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
8.1.5加熱
8.1.5.1試驗對象為電池單體。
8.1.5.2試驗對象按7.1.1方法充電。
8.1.5.3將試驗對象放入溫度箱,用以下的條件加熱:
a)鋰離子電池單體:溫度箱按照5℃/min的速率由試驗環(huán)境溫度升至130℃±2℃,并保持此
溫度30min后停止加熱;
b)鎳氫電池單體:溫度箱按照5℃/min的速率由試驗環(huán)境溫度升至85℃±2℃,并保持此溫
度2h后停止加熱。
8.1.5.4完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
8.1.6溫度循環(huán)
8.1.6.1試驗對象為電池單體。
8.1.6.2試驗對象按7.1.1方法充電。
8.1.6.3放入溫度箱中,溫度箱溫度按照表1和圖1進行調節(jié),循環(huán)次數(shù)5次。
8.1.6.4完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
表1溫度循環(huán)試驗一個循環(huán)的溫度和時間
溫度時間增量累計時間溫度變化率
℃minmin℃/min
25000
-40606013/12
-40901500
256021013/12
85903002/3
表1(續(xù))溫度循環(huán)試驗一個循環(huán)的溫度和時間
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溫度時間增量累計時間溫度變化率
℃minmin℃/min
851104100
25704806/7
圖1溫度循環(huán)試驗示意圖
8.1.7擠壓
8.1.7.1試驗對象為電池單體。
8.1.7.2試驗對象按7.1.1方法充電。
8.1.7.3按下列條件進行試驗:
a)擠壓方向:垂直于電池單體極板方向施壓,或與電池單體在整車布局上最容易受到擠壓的方向
相同;
b)擠壓板形式:半徑75mm的半圓柱體,半圓柱體的長度(L)大于被擠壓電池單體的尺寸(參
考圖2所示);
c)擠壓速度:不大于2mm/s;
d)擠壓程度:電壓達到0V或變形量達到15%或擠壓力達到100kN或1000倍試驗對象重量后停
止擠壓;
e)保持10min。
8.1.7.4完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
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圖2電池單體擠壓板示意圖
8.2電池包或系統(tǒng)安全性試驗方法
8.2.1振動
8.2.1.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.1.2試驗開始前,將試驗對象的SOC狀態(tài)調至不低于制造商規(guī)定的正常SOC工作范圍的50%。
8.2.1.3參考試驗對象車輛安裝位置和GB/T2423.43的要求,將試驗對象安裝在振動臺上。每個方向
分別施加隨機和定頻振動載荷,建議加載順序為z軸隨機、z軸定頻、y軸隨機、y軸定頻、x軸隨機、
x軸定頻(汽車行駛方向為x軸方向,另一垂直于行駛方向的水平方向為y軸方向)。檢測機構也可自
行選擇順序,以縮短轉換時間。測試過程參照GB/T2423.56。
8.2.1.4對于裝載在除M1、N1類以外的車輛上的電池包或系統(tǒng),振動測試參數(shù)按照表2和圖3進行,
對于試驗對象存在多個安裝方向(x/y/z)時,按照RMS大的安裝方向進行試驗。對于安裝在車輛頂
部的電池包或系統(tǒng),按照制造商提供的不低于表2和圖3的振動測試參數(shù)開展振動測試。
8.2.1.5對于裝載在M1、N1類車輛上的電池包或系統(tǒng),振動測試參數(shù)按照表3和圖4進行。
表2除M1、N1類以外的車輛電池包或系統(tǒng)的振動測試條件
隨機振動
頻率z軸功率譜密度(PSD)y軸功率譜密度(PSD)x軸功率譜密度(PSD)
Hzg2/Hzg2/Hzg2/Hz
50.0080.0050.002
100.0420.0250.018
150.0420.0250.018
400.0005//
60/0.0001/
1000.00050.0001/
2000.000010.000010.00001
RMS0.73g0.57g0.52g
時間12h12h12h
正弦定頻振動
定頻幅值±1.5g±1.5g±2.0g
定頻頻率20Hz20Hz20Hz
時間2h2h2h
10
GBXXXXX—XXXX
圖3除M1、N1類以外的車輛電池包或系統(tǒng)隨機振動測試曲線
表3M1、N1類車輛電池包或系統(tǒng)的振動測試條件
隨機振動
頻率z軸功率譜密(PSD)y軸功率譜密(PSD)x軸功率譜密(PSD)
Hzg2/Hzg2/Hzg2/Hz
50.0150.0020.006
10/0.005/
150.015//
20/0.005/
30//0.006
650.001//
1000.001//
2000.00010.000150.00003
RMS0.64g0.45g0.50g
時間12h12h12h
正弦定頻振動
定頻幅值±1.5g±1.0g±1.0g
定頻頻率24Hz24Hz24Hz
時間1h1h1h
11
GBXXXXX—XXXX
圖4M1、N1類車輛電池包或系統(tǒng)隨機振動測試曲線
8.2.1.6試驗過程中,監(jiān)控試驗對象內部最小監(jiān)控單元的狀態(tài),如電壓和溫度等。
8.2.1.7完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
8.2.2機械沖擊
8.2.2.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.2.2對試驗對象施加表4規(guī)定的半正弦沖擊波,±z方向各6次,共計12次。
8.2.2.3半正弦沖擊波最大、最小容差允許范圍如表5和圖5所示。
8.2.2.4相鄰兩次沖擊的間隔時間以兩次沖擊在試驗樣品上造成的響應不發(fā)生相互影響為準,一般應
不小于5倍沖擊脈沖持續(xù)時間。
8.2.2.5完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
表4機械沖擊測試參數(shù)
測試程序參數(shù)要求
沖擊波形半正弦波
測試方向±z
加速度值,g7
脈沖時間,ms6
沖擊次數(shù),次正負方向各6
表5機械沖擊脈沖容差范圍
脈寬±z方向加速度值
點
msg
A1.000.00
B2.945.95
C3.065.95
D5.000.00
12
GBXXXXX—XXXX
表5(續(xù))機械沖擊脈沖容差范圍
脈寬±z方向加速度值
點
msg
E0.002.68
F2.008.05
G4.008.05
H7.000.00
圖5機械沖擊脈沖容差范圍示意圖
8.2.3模擬碰撞
8.2.3.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.3.2參考試驗對象車輛安裝位置和GB/T2423.43的要求,將試驗對象水平安裝在帶有支架的臺車
上。根據(jù)試驗對象的使用環(huán)境給臺車施加規(guī)定的脈沖,并落在表6和圖6最大、最小容差允許范圍
內(汽車行駛方向為x軸方向,另一垂直于行駛方向的水平方向為y軸方向)。對于試驗對象存在
多個安裝方向(x/y/z)時,按照加速度大的安裝方向進行試驗。
8.2.3.3完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
表6模擬碰撞脈沖容差范圍
≤3.5t3.5t~7.5t≥7.5t
脈寬(整車整備質量)(整車整備質量)(整車整備質量)
點
msx方向加速度y方向加速度x方向加速度y方向加速度x方向加速度y方向加速度
gggggg
A20000000
B502081056.65
C652081056.65
D100000000
E0104.552.542.5
F50281517101210
G80281517101210
H120000000
13
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圖6模擬碰撞脈沖容差范圍示意圖
8.2.4擠壓
8.2.4.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.4.2按下列條件進行試驗:
a)擠壓板形式:選擇以下兩種擠壓板中的一種:
——擠壓板如圖7所示,半徑75mm的半圓柱體,半圓柱體的長度(L)大于試驗對象的高度,
但不超過1m;
——擠壓板如圖8所示,外廓尺寸為600mm×600mm或更小,三個半圓柱體半徑為75mm,半
圓柱體間距30mm。
b)擠壓方向:x和y方向(汽車行駛方向為x軸方向,另一垂直于行駛方向的水平方向為y軸方
向),為保護試驗操作安全,可分開在兩個試驗對象上執(zhí)行測試;
c)擠壓速度:不大于2mm/s;
d)擠壓程度:擠壓力達到100kN或擠壓變形量達到擠壓方向的整體尺寸的30%時停止擠壓;
e)保持10min。
8.2.4.3完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
圖7擠壓板形式一示意圖
14
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圖8擠壓板形式二示意圖
8.2.5濕熱循環(huán)
8.2.5.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.5.2參考GB/T2423.4執(zhí)行試驗Db,變量見圖9。其中最高溫度是60℃或更高溫度(如果制造
商要求),循環(huán)5次。
8.2.5.3完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
15
GBXXXXX—XXXX
說明:
Y1——相對濕度,%;Y2——溫度,℃;X——時間,h;
a——升溫結束;b——降溫開始;c——推薦溫濕度值;
d——冷凝;e——干燥;f——一個循環(huán)周期。
圖9溫濕度循環(huán)
8.2.6浸水安全
8.2.6.1試驗對象為通過8.2.1振動試驗后的電池包或系統(tǒng)。
8.2.6.2試驗對象按照整車連接方式連接好線束、接插件等零部件,選擇以下兩種方式中的一種進行
試驗:
a)方式一:試驗對象以實車裝配方向置于3.5%(質量分數(shù))氯化鈉溶液中2h,水深要足以淹
沒試驗對象;
b)方式二:試驗對象參照GB/T4208—2017中14.2.7所述方法和流程進行試驗。試驗對象按照制
造商規(guī)定的安裝狀態(tài)全部浸入水中。對于高度小于850mm的試驗對象,其最低點應低于水面
1000mm;對于高度等于或大于850mm的試驗對象,其最高點應低于水面150mm。試驗持
續(xù)時間30min。水溫與試驗對象溫差不大于5℃。
8.2.6.3將電池包取出水面,在試驗環(huán)境溫度下靜置觀察2h。
8.2.7熱穩(wěn)定性
8.2.7.1外部火燒
8.2.7.1.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。對電池包或系統(tǒng)起到保護作用的車身結構,可以參與火燒試驗。
8.2.7.1.2試驗環(huán)境溫度為0℃以上,風速不大于2.5km/h。
8.2.7.1.3測試中,盛放汽油的平盤尺寸超過試驗對象水平投影尺寸20cm,不超過50cm。平盤高度
不高于汽油表面8cm。試驗對象應居中放置。汽油液面與試驗對象底部的距離設定為50cm,或者為車
輛空載狀態(tài)下試驗對象底面的離地高度。平盤底層注入水。外部火燒示意圖如圖10所示。
16
GBXXXXX—XXXX
8.2.7.1.4外部火燒試驗分為以下4個階段:
a)預熱。在離試驗對象至少3m遠的地方點燃汽油,經(jīng)過60s的預熱后,將油盤置于試驗對象
下方。如果油盤尺寸太大無法移動,可以采用移動試驗對象和支架的方式;
b)直接燃燒。試驗對象直接暴露在火焰下70s;
c)間接燃燒。將耐火隔板蓋在油盤上。試驗對象在該狀態(tài)下測試60s?;蚪?jīng)雙方協(xié)商同意,繼續(xù)
直接暴露在火焰中60s。耐火隔板由標準耐火磚拼成,具體篩孔尺寸如下圖11所示,也可以
用耐火材料參考此尺寸制作;
d)離開火源。將油盤或者試驗對象移開,在試驗環(huán)境溫度下觀察2h或試驗對象外表溫度降至45
℃以下。
圖10外部火燒示意圖
說明:
33
耐火性:SK30;成分:30%~33%Al2O3;密度:1900kg/m~2000kg/m;有效孔面積:44.18%;開孔率:20%~22%
體積比。
圖11耐火隔板的尺寸和技術數(shù)據(jù)
8.2.7.2熱擴散
電池包或系統(tǒng)按照附錄C進行熱擴散乘員保護分析和驗證。
17
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8.2.8溫度沖擊
8.2.8.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.8.2試驗對象置于-40℃±2℃~60℃±2℃(如果制造商要求,可采用更嚴苛的試驗溫度)的
交變溫度環(huán)境中,兩種極端溫度的轉換時間在30min以內。試驗對象在每個極端溫度環(huán)境中保持8h,
循環(huán)5次。
8.2.8.3完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
8.2.9鹽霧
8.2.9.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.9.2參照GB/T28046.4—2011中5.5.2的測試方法,按照GB/T2423.17的測試條件進行試驗。
8.2.9.3鹽溶液采用氯化鈉(化學純、分析純)和蒸餾水或去離子水配制,其濃度為5%±1%(質量
分數(shù))。35℃±2℃下測量pH值在6.5~7.2之間。
8.2.9.4將試驗對象放入鹽霧箱按圖12所示循環(huán)進行,一個循環(huán)持續(xù)24h。在35℃±2℃下對試驗
對象噴霧8h,然后靜置16h,在一個循環(huán)的第4h和第5h之間進行低壓上電監(jiān)控。
8.2.9.5共進行6個循環(huán)。
8.2.9.6對于完全放置在乘員艙、行李艙或貨艙的試驗對象,可不進行鹽霧試驗。
說明:
t——時間,h;a——低壓上電監(jiān)控;b——連接線束完畢,不通電;
c——打開(噴鹽霧);d——關閉(停噴鹽霧)。
圖12鹽霧試驗循環(huán)
8.2.10高海拔
8.2.10.1試驗對象為電池包或系統(tǒng)。
8.2.10.2測試環(huán)境:海拔高度為4000m或等同高度的氣壓條件(61.2kPa),溫度為試驗環(huán)境溫度。
8.2.10.3保持8.2.10.2測試環(huán)境,擱置5h。
18
GBXXXXX—XXXX
8.2.10.4擱置結束后,保持8.2.10.2測試環(huán)境,對試驗對象按制造商規(guī)定的且不小于1I3的電流放電
至制造商規(guī)定的放電截止條件。
8.2.10.5完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。
8.2.11過溫保護
8.2.11.1試驗對象為電池系統(tǒng)。
8.2.11.2在試驗開始時,影響試驗對象功能并與試驗結果相關的所有保護設備都應處于正常運行狀態(tài),
冷卻系統(tǒng)除外。
8.2.11.3試驗對象應由外部充放電設備進行連續(xù)充電和放電,使電流在電池系統(tǒng)制造商規(guī)定的正常工
作范圍內盡可能快地升高電池的溫度,直到試驗結束。
8.2.11.4室內或溫度箱的溫度應從20℃±10℃或更高的溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)開始逐漸
升高,直到達到根據(jù)8.2.11.4.1或8.2.11.4.2(如適用)確定的溫度,然后保持在等于或高于此溫度,直
到試驗結束。
8.2.11.4.1當電池系統(tǒng)具有內部過熱保護措施時,應提高到電池系統(tǒng)制造商定義為這種保護措施的工
作溫度閾值的溫度,以確保試驗對象的溫度將按照8.2.11.3的規(guī)定升高。
8.2.11.4.2如果電池系統(tǒng)沒有配備任何具體的內部過熱防護措施,那么應將溫度升高到電池系統(tǒng)制造
商規(guī)定的最高工作溫度。
8.2.11.5當符合以下任一條件時,結束試驗:
a)試驗對象自動終止或限制充電或放電;
b)試驗對象發(fā)出終止或限制充電或放電的信號;
c)試驗對象的溫度穩(wěn)定,溫度變化在2h內小于4℃。
8.2.11.6完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
8.2.12過流保護
8.2.12.1試驗對象為可由外部直流電源供電的電池系統(tǒng)。
8.2.12.2試驗條件:
a)試驗應在20℃±10℃的環(huán)境溫度下進行;
b)按照電池系統(tǒng)制造商推薦的正常操作(如使用外部充放電設備),調整試驗對象的SOC到正常
工作范圍的中間部分,只要電池系統(tǒng)能夠正常運行,可不需要精確的調整;
c)與電池系統(tǒng)制造商協(xié)商確定可以施加的過電流(假設外部直流供電設備的故障)和最大電壓(在
正常范圍內)。
8.2.12.3按照電池系統(tǒng)制造商的資料進行過電流試驗:
a)連接外部直流供電設備,改變或禁用充電控制通信,以允許通過與電池系統(tǒng)制造商協(xié)商確定的
過電流水平;
b)啟動外部直流供電設備,對電池系統(tǒng)進行充電,以達到電池系統(tǒng)制造商規(guī)定的最高正常充電電
流。然后,將電流在5s內從最高正常充電電流增加到8.2.12.2中c)所述的過電流水平,并繼續(xù)
19
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進行充電。
8.2.12.4當符合以下任一條件時,結束試驗:
a)試驗對象自動終止充電電流;
b)試驗對象發(fā)出終止充電電流的信號;
c)試驗對象的溫度穩(wěn)定,溫度變化在2h內小于4℃。
8.2.12.5完成以上試驗步驟后,應在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。
8.2.13外部短路保護
8.2.13.1試驗對象為電池系統(tǒng)。
8.2.13.2試驗條件:
a)試驗應在20℃±10℃的環(huán)境溫度或更高溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)下進行;
b)在試驗開始時,影響試驗對象功能并與試驗結果相關的所有保護設備都應處于正常運行狀態(tài)。
8.2.13.3在開始試驗時,用于充電和放電的相關主要接觸器都應閉合(如電池系統(tǒng)回路中包含相關繼
電器),來表示可行車模式以及允許外部充電的模式。如果這不能在單次試驗中完成,則應進行兩次或
更多次試驗。
8.2.13.4將試驗對象的正極端子和負極端子相互連接。短路電阻不超過
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