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文檔簡(jiǎn)介
GB《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》
報(bào)批稿
一、工作簡(jiǎn)況
1、任務(wù)來(lái)源
近幾年,國(guó)務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》(國(guó)發(fā)〔2012〕22
號(hào))、《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)辦發(fā)〔2014〕35號(hào))、
《中國(guó)制造2025》、工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等文件陸續(xù)出臺(tái),并提出新能源汽
車將成為我國(guó)汽車行業(yè)未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域和建設(shè)汽車強(qiáng)國(guó)的突破口。
2012年到2017年,我國(guó)新能源汽車年產(chǎn)銷量由1.3萬(wàn)增長(zhǎng)至77.7萬(wàn),銷量占比已達(dá)到
2.7%,超過(guò)日本和美國(guó)成為世界第一,行業(yè)完成導(dǎo)入期,穩(wěn)步進(jìn)入成長(zhǎng)期。2016年7月6
日,國(guó)務(wù)院強(qiáng)調(diào)要抓好新能源汽車五大安全體系建設(shè):一是要加強(qiáng)安全技術(shù)支撐體系,要加
強(qiáng)技術(shù)攻關(guān),以技術(shù)來(lái)保障安全;二是要建立安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范體系,結(jié)合技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,
要加快推進(jìn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定;三是要強(qiáng)化遠(yuǎn)程運(yùn)行的監(jiān)控體系,以建立體系、統(tǒng)一要求、落
實(shí)責(zé)任為重點(diǎn),來(lái)加快覆蓋國(guó)家、地區(qū)、企業(yè)運(yùn)行的一個(gè)監(jiān)控平臺(tái);四是要健全安全責(zé)任體
系,要明確生產(chǎn)企業(yè)主體責(zé)任和政府監(jiān)管責(zé)任,要狠抓落實(shí),做到全面覆蓋、無(wú)縫連接;五
是要建立安全法規(guī)體系,圍繞標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管、處罰、問(wèn)責(zé)等環(huán)節(jié),要建立起新能源汽車安全的法
規(guī)體系。動(dòng)力蓄電池作為新能源汽車主要零部件之一,與車輛安全密切相關(guān),有必要建立相
應(yīng)的安全強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。
該標(biāo)準(zhǔn)基于GB/T31485—2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》和GB/T
31467.3—2015《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測(cè)試方法》,
制定并升級(jí)為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃已于2016年9月正式下達(dá),計(jì)劃編號(hào)20160967-
Q-339。
2、主要工作過(guò)程
根據(jù)電動(dòng)汽車電池安全標(biāo)準(zhǔn)制定工作的要求,工信部組織成立“電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)
工作組”(以下簡(jiǎn)稱工作組),系統(tǒng)開(kāi)展電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。
(1)2016年5月-9月,對(duì)GB《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》展開(kāi)前期預(yù)研及立項(xiàng)
準(zhǔn)備,完成標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目必要性、可行性及科學(xué)性分析,重點(diǎn)梳理并明確標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制內(nèi)容、
理由、國(guó)內(nèi)外情況及與標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)協(xié)調(diào)性。標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目于2016年7月19日至8月4日
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)網(wǎng)站進(jìn)行了立項(xiàng)公示,計(jì)劃編號(hào)20160967-Q-339。
(2)2016年10月10日,在寧德召開(kāi)的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)工作組二屆八次會(huì)議上,
組建了標(biāo)準(zhǔn)制定工作組,啟動(dòng)了強(qiáng)標(biāo)制定工作,并就標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃、制定原則與目
標(biāo)、總體思路開(kāi)展討論,確定了后續(xù)研究方向。
(3)2016年11月10日,在天津召開(kāi)的起草組會(huì)議上,分模塊對(duì)機(jī)械安全、環(huán)境安全、
電安全及系統(tǒng)保護(hù)試驗(yàn)項(xiàng)進(jìn)行系統(tǒng)梳理與討論,進(jìn)一步明確了標(biāo)準(zhǔn)制定原則和標(biāo)準(zhǔn)
基本框架。
(4)2016年10月-2017年2月,起草組對(duì)電池單體、模組、電池包或系統(tǒng)安全要求與試
驗(yàn)方法進(jìn)行系統(tǒng)梳理,完成與最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對(duì)標(biāo),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)各試驗(yàn)項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收
集、試驗(yàn)摸底與分析。并基于對(duì)近幾年國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車安全事故的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),國(guó)內(nèi)
外電動(dòng)汽車安全失效與防范機(jī)制進(jìn)一步理解,完成第一版標(biāo)準(zhǔn)草稿編寫。
(5)2017年3月1日,在深圳舉行的起草組會(huì)議上,對(duì)第一版標(biāo)準(zhǔn)草稿主要修訂內(nèi)容進(jìn)
行討論,基于電池包或系統(tǒng)振動(dòng)及熱擴(kuò)散已獲取的數(shù)據(jù)及研究成果,明確在工作組
內(nèi)成立振動(dòng)及熱擴(kuò)散兩個(gè)專項(xiàng)工作小組,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證,并確定了標(biāo)準(zhǔn)總體
推進(jìn)計(jì)劃;明確進(jìn)一步對(duì)電池系統(tǒng)機(jī)械沖擊、模擬碰撞等試驗(yàn)項(xiàng)進(jìn)行研究討論。
(6)2017年3月20日,工信部裝備司汽車處聽(tīng)取了起草組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展情況的匯報(bào),就
標(biāo)準(zhǔn)編制的工作計(jì)劃與開(kāi)展方案等內(nèi)容向起草組提出指導(dǎo)建議,并同起草組商定了
振動(dòng)及熱擴(kuò)散兩個(gè)專項(xiàng)工作小組的工作計(jì)劃。
(7)2017年3月,起草組根據(jù)意見(jiàn)反饋情況和會(huì)議討論結(jié)果對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整與完
善,修改形成第二版標(biāo)準(zhǔn)草稿。
(8)2017年4月6日,在昆明舉行的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)工作組二屆九次會(huì)議上,對(duì)
第二版標(biāo)準(zhǔn)草稿主要修訂內(nèi)容進(jìn)行討論,確定了電池包或系統(tǒng)振動(dòng)及熱擴(kuò)散專項(xiàng)工
作研究計(jì)劃。根據(jù)會(huì)議決議形成第三版標(biāo)準(zhǔn)草稿,并在工作組內(nèi)征求意見(jiàn)。
(9)2017年5月18日,起草組和德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(VDA)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)交流研討,起
草組介紹了標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程和進(jìn)展,并與德國(guó)整車企業(yè)就本標(biāo)準(zhǔn)和ISO6469-1中試
驗(yàn)條款(熱擴(kuò)散、外部火燒、振動(dòng)、機(jī)械沖擊等)進(jìn)行了深入的交流和探討,雙方
在認(rèn)識(shí)上達(dá)成如下一致:外部火燒試驗(yàn)考慮與UNGTR20等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)保持協(xié)
調(diào);熱擴(kuò)散試驗(yàn)?zāi)康闹攸c(diǎn)在人員保護(hù),為研發(fā)安全概念提供必要數(shù)據(jù)等。
(10)2017年6月2日,起草組和歐洲汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(ACEA)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)交流研討,起
草組介紹了標(biāo)準(zhǔn)制定的總體情況,充分聽(tīng)取了國(guó)外整車企業(yè)的修改建議,雙方在認(rèn)
識(shí)上達(dá)成如下一致:鎳氫電池特殊性需結(jié)合數(shù)據(jù)支撐討論;振動(dòng)及熱擴(kuò)散進(jìn)行專項(xiàng)
研究收集數(shù)據(jù),并接受好的建議和數(shù)據(jù);模擬碰撞及擠壓試驗(yàn)豁免問(wèn)題為行業(yè)管理
規(guī)范問(wèn)題,暫不在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中討論等。
(11)2017年9月25日,在渥太華召開(kāi)的EVS-GTR第14次會(huì)議上,起草組代表中國(guó)介
紹了標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)展,并與各國(guó)專家就電動(dòng)汽車安全議題進(jìn)行了深入討論。
(12)2017年4月-11月,草案在工作組內(nèi)部進(jìn)行意見(jiàn)征集,同時(shí)成立振動(dòng)(TF1)和熱擴(kuò)
散(TF2)專項(xiàng)工作組,對(duì)電池包振動(dòng)和熱擴(kuò)散展開(kāi)深入研究。TF1完成20余款車
型的路譜采集與分析;TF2完成《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》中關(guān)于熱失控和熱擴(kuò)散
的執(zhí)行情況廣泛而深入的調(diào)研,完成不同型號(hào)、尺寸和能量密度電池?zé)崾Э赜|發(fā)方
法的系統(tǒng)研究。專項(xiàng)工作組開(kāi)展了多次技術(shù)研討會(huì),并達(dá)成了一致意見(jiàn)。
(13)2017年7月-11月,起草組和日本汽車技術(shù)研究所(JARI)和整車代表進(jìn)行了多輪
標(biāo)準(zhǔn)交流研討,對(duì)日方的反饋意見(jiàn)及支撐材料進(jìn)行逐條討論,并重點(diǎn)討論了振動(dòng)試
驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、試驗(yàn)分析及規(guī)范創(chuàng)建等方面內(nèi)容,雙方在認(rèn)識(shí)上達(dá)成如下一致:振
動(dòng)試驗(yàn),雙方在數(shù)據(jù)分析思路上類似,主要差異在于試驗(yàn)規(guī)范選取,將結(jié)合日方建
議及專項(xiàng)研究數(shù)據(jù)進(jìn)一步完善;浸水安全試驗(yàn)考慮參考ISO6469-1試驗(yàn)方法;外部
火燒試驗(yàn)考慮參考UNGTR20,如試驗(yàn)環(huán)境條件與安全要求;鹽霧試驗(yàn)考慮結(jié)合模
擬的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行修訂;系統(tǒng)保護(hù)章節(jié)進(jìn)一步完善試驗(yàn)方法,考慮與UNGTR20協(xié)
調(diào)等。
(14)2017年11月1日,在天津召開(kāi)的起草組會(huì)議上,起草組對(duì)第三版標(biāo)準(zhǔn)草稿征求意
見(jiàn)以及專項(xiàng)征求意見(jiàn)期間收到的反饋意見(jiàn)進(jìn)行研究討論,就振動(dòng)及熱擴(kuò)散專項(xiàng)研究
達(dá)成共識(shí)(振動(dòng):明確振動(dòng)時(shí)間壓縮到12h可行;包含搓板路且依據(jù)通縣試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)
范形成定頻試驗(yàn)條件;采用PSD均值等。熱擴(kuò)散:整體向UNGTR20協(xié)調(diào),起草
組準(zhǔn)備并優(yōu)化技術(shù)文書模板;推薦的熱失控觸發(fā)方法中刪除過(guò)充),明確了修訂方
向,并在會(huì)后修改形成第四版標(biāo)準(zhǔn)草稿。
(15)2017年11月28日,在杭州召開(kāi)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)工作組二屆十次會(huì)議,會(huì)上
起草組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草稿內(nèi)容及反饋意見(jiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,工作組專家進(jìn)行了詳細(xì)的討
論,并形成廣泛共識(shí),主要內(nèi)容有:本標(biāo)準(zhǔn)不考慮生產(chǎn)、運(yùn)輸、維護(hù)和回收安全以
及性能與功能特性,刪除跌落、單體低氣壓及海水浸泡等試驗(yàn);鎳氫電池在外部火
燒試驗(yàn)及熱擴(kuò)散試驗(yàn)給予豁免;根據(jù)ISO/IEC的趨勢(shì)修改完善單體過(guò)充電的試驗(yàn)條
件;以振動(dòng)專項(xiàng)小組的成果作為標(biāo)準(zhǔn)中振動(dòng)試驗(yàn)的要求和方法;熱擴(kuò)散試驗(yàn)整體與
EVS-GTR第一階段研究成果協(xié)調(diào),刪除過(guò)充觸發(fā)方法;修改、完善電池系統(tǒng)的外部
火燒試驗(yàn)、機(jī)械沖擊試驗(yàn)、浸水安全試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、系統(tǒng)保護(hù)試驗(yàn)等。
(16)2017年12月7日,工信部裝備司汽車處聽(tīng)取了起草組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展情況的匯報(bào),就
電池單體過(guò)充電、擠壓,電池包或系統(tǒng)振動(dòng)、浸水安全、鹽霧、熱擴(kuò)散等內(nèi)容向起
草組提出了指導(dǎo)意見(jiàn),起草組進(jìn)一步完善形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿草案。
(17)2018年1月16日,在天津召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿草案中的電池單體
過(guò)充、電池包或系統(tǒng)熱擴(kuò)散等部分條款進(jìn)行深入研究討論,達(dá)成一致意見(jiàn),起草組
進(jìn)一步完善形成征求意見(jiàn)稿。
(18)2018年1月24日-2月24日,標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿在工信部網(wǎng)站征求意見(jiàn);2018年1
月24日-3月10日,標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿在全國(guó)汽標(biāo)委網(wǎng)站征求意見(jiàn)。截止2018年3
月10日,共收到59家單位的反饋意見(jiàn),其中多數(shù)為細(xì)節(jié)性的完善和規(guī)范建議,技
術(shù)性建議比較集中。關(guān)于單體安全性試驗(yàn),主要集中在:過(guò)充,絕大多數(shù)建議認(rèn)為
1.1倍電壓或115%SOC作為試驗(yàn)條件合理;擠壓,主要集中在圖示、擠壓程度與
IEC62660-3協(xié)調(diào)等方面。關(guān)于電池包或系統(tǒng)安全性試驗(yàn),主要集中在:模擬碰撞與
擠壓的豁免問(wèn)題,電子裝置振動(dòng)取消和電池包振動(dòng)定頻疑問(wèn),熱擴(kuò)散附錄C和附錄
D的執(zhí)行問(wèn)題及標(biāo)準(zhǔn)的寫法規(guī)范等方面。
(19)2018年2月6日,起草組與德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(VDA)中國(guó)代表處進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)溝
通會(huì),就熱擴(kuò)散的要求和試驗(yàn)方法進(jìn)行了深入的討論,雙方在認(rèn)識(shí)上達(dá)成如下一致:
制造商根據(jù)附錄要求選其一驗(yàn)證熱擴(kuò)散安全,都視為有效;與UNGTR20略有差
異,需要完成熱擴(kuò)散成員保護(hù)分析與驗(yàn)證。
(20)2018年3月23日,在北京召開(kāi)的EVS-GTR第15次會(huì)議上,起草組介紹了標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)
目進(jìn)展,并與各國(guó)專家就電動(dòng)汽車安全議題進(jìn)行了深入討論。
(21)2018年3月-4月,起草組進(jìn)行多輪會(huì)議,對(duì)征求意見(jiàn)稿公示期間收集到的行業(yè)反饋
意見(jiàn)進(jìn)行了研究討論,達(dá)成共識(shí)并形成了意見(jiàn)處理方案和標(biāo)準(zhǔn)文本的修改方案,據(jù)
此完成了標(biāo)準(zhǔn)送審稿草案和征求意見(jiàn)匯總處理表。
(22)2018年4月3日,起草組與日本標(biāo)準(zhǔn)研究所(JARI)和整車代表進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)交流研
討,對(duì)日方反饋意見(jiàn)及支撐材料進(jìn)行逐條討論,雙方在認(rèn)識(shí)上達(dá)成如下一致:進(jìn)一
步完善術(shù)語(yǔ)定義(電池包等);考慮刪除電子裝置振動(dòng)試驗(yàn);浸水安全試驗(yàn)的安全要
求進(jìn)一步完善,與試驗(yàn)方法匹配;熱擴(kuò)散試驗(yàn)方法,制造商可自行選擇觸發(fā)方法及
定義監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案等。
(23)2018年4月12日,在成都召開(kāi)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)工作組二屆十一次會(huì)議,會(huì)
上起草組對(duì)征求意見(jiàn)稿修訂稿內(nèi)容及行業(yè)意見(jiàn)處理情況進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,工作組
專家進(jìn)行了詳細(xì)的討論,并形成了廣泛的共識(shí),主要內(nèi)容有:修改完善術(shù)語(yǔ)定義(熱
事件等)、試驗(yàn)條件和準(zhǔn)備(放電倍率等),單體過(guò)充以1.1倍截止電壓或115%SOC
作為試驗(yàn)條件,單體擠壓增加“或1000倍試驗(yàn)對(duì)象重量”作為試驗(yàn)條件,變形量由
30%修改為15%,刪除電子裝置的振動(dòng)試驗(yàn)及要求,電池系統(tǒng)擠壓增加UNGTR20
的擠壓板作為可選項(xiàng),電池系統(tǒng)濕熱循環(huán)與溫度沖擊的最高溫度修改為60℃或更
高溫度,電池系統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)和高海拔試驗(yàn)安全要求中的“電壓銳變”、“電流銳變、
電壓異?!毙薷臑橛芍圃焐烫峁ú捎么藯l件終止的試驗(yàn)判定為失?。?,系統(tǒng)熱擴(kuò)散
要求和方法的完善(將附錄D修改為附錄C.4,并作為可選的試驗(yàn)方法示例)等。
(24)2018年4月22日,工信部裝備司汽車處聽(tīng)取了起草組就工作組二屆十一次會(huì)議上
達(dá)成的廣泛共識(shí)進(jìn)行了匯報(bào),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)名稱、機(jī)械沖擊、熱擴(kuò)散提出指導(dǎo)意見(jiàn),起草
組進(jìn)一步完善形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿和征求意見(jiàn)匯總處理表。
(25)2018年5月31日,起草組和歐洲汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(ACEA)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)交流研討,對(duì)
標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)渡期、熱擴(kuò)散的要求和試驗(yàn)方法等標(biāo)準(zhǔn)條款進(jìn)行了深入的溝通和交流。
(26)2018年6月7日,召開(kāi)全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電動(dòng)車輛分委會(huì)標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)議,
本次會(huì)議有來(lái)自全國(guó)整車企業(yè)、電池電機(jī)等部件企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)及高校委員、委員
代表、觀察員及行業(yè)專家共計(jì)八十余人參加了會(huì)議。與會(huì)專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送審稿進(jìn)行充
分仔細(xì)的審查討論,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)提出了修改意見(jiàn),最終結(jié)論是通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)審查,并要求
起草工作組按照審查會(huì)提出的意見(jiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)修改后報(bào)批。
(27)審查會(huì)后,起草小組按照審查會(huì)提出的意見(jiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了最后修改,形成報(bào)批稿。
(28)2018年6月-8月,標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批審查時(shí),主管部門提出了審核意見(jiàn),起草小組經(jīng)反復(fù)
討論采納了主管部門意見(jiàn)。主要有:過(guò)渡期方案、可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)與電池系統(tǒng)定義
的協(xié)調(diào)統(tǒng)一、名詞術(shù)語(yǔ)的簡(jiǎn)化以及對(duì)引言中電池系統(tǒng)危險(xiǎn)的準(zhǔn)確描述以及部分文字
性修改。
二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容
1、編制原則
1)本標(biāo)準(zhǔn)編寫符合GB/T1.1《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則》規(guī)定;
2)本標(biāo)準(zhǔn)基于GB/T31485—2015和GB/T31467.3—2015,對(duì)電池單體、模組、電池包
或系統(tǒng)的試驗(yàn)方法與安全要求進(jìn)行系統(tǒng)梳理;基于對(duì)近幾年國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車安全事
故的經(jīng)驗(yàn)總結(jié);基于對(duì)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車安全失效與防范機(jī)制進(jìn)一步理解;
3)針對(duì)修訂內(nèi)容,在工作組及行業(yè)內(nèi)進(jìn)行多次意見(jiàn)征求,并在會(huì)上充分討論;
4)起草過(guò)程,充分考慮國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。
2、主要內(nèi)容
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池(以下簡(jiǎn)稱電池)單體、電池包或系統(tǒng)的安全要求
和試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于電動(dòng)汽車用鋰離子電池和鎳氫電池等可充電儲(chǔ)能裝置。
本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容如下:
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池單體、電池包或系統(tǒng)需要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目如表1,表
2所示:
表1電池單體試驗(yàn)項(xiàng)目
序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)對(duì)象試驗(yàn)方法章條號(hào)
1過(guò)放電電池單體8.1.2
2過(guò)充電電池單體8.1.3
3外部短路電池單體8.1.4
4加熱電池單體8.1.5
5溫度循環(huán)電池單體8.1.6
6擠壓電池單體8.1.7
表2電池包或系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目
序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)對(duì)象試驗(yàn)方法章條號(hào)
1振動(dòng)電池包或系統(tǒng)8.2.1
2機(jī)械沖擊電池包或系統(tǒng)8.2.2
3模擬碰撞電池包或系統(tǒng)8.2.3
4擠壓電池包或系統(tǒng)8.2.4
5濕熱循環(huán)電池包或系統(tǒng)8.2.5
6浸水安全電池包或系統(tǒng)8.2.6
7熱穩(wěn)定性之外部火燒電池包或系統(tǒng)8.2.7.1
8熱穩(wěn)定性之熱擴(kuò)散整車或電池包或系統(tǒng)8.2.7.2
9溫度沖擊電池包或系統(tǒng)8.2.8
10鹽霧電池包或系統(tǒng)8.2.9
11高海拔電池包或系統(tǒng)8.2.10
12過(guò)溫保護(hù)電池系統(tǒng)8.2.11
13過(guò)流保護(hù)可由外部直流電源供電的電池系統(tǒng)8.2.12
14外部短路保護(hù)電池系統(tǒng)8.2.13
15過(guò)充電保護(hù)電池系統(tǒng)8.2.14
16過(guò)放電保護(hù)電池系統(tǒng)8.2.15
其中沿用GB/T31485—2015和GB/T31467.3—2015試驗(yàn)方法與要求的項(xiàng)目為:電
池單體過(guò)放電、外部短路、加熱、溫度循環(huán)。其他測(cè)試項(xiàng)目中包括取消、修改以及新增
加,具體如下:
1)取消項(xiàng)目
①電池模組安全性試驗(yàn)
工作組認(rèn)為GB/T31485—2015標(biāo)準(zhǔn)中模組測(cè)試主要采用1P5S或xPxS(依據(jù)
GB/T—314856.3.1)為試驗(yàn)對(duì)象來(lái)進(jìn)行試驗(yàn),其與實(shí)際產(chǎn)品中的模組形式相差較大,
測(cè)試結(jié)果與產(chǎn)品的實(shí)際安全狀況關(guān)聯(lián)性不足。另外,經(jīng)工作組討論認(rèn)為,模組并非
電池包中必須存在的一種形式。因此,工作組經(jīng)討論決定,本標(biāo)準(zhǔn)不專門針對(duì)模組
開(kāi)展安全性試驗(yàn)。
②電池單體針刺
在2017年1月17日發(fā)布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》中,
GB/T31485—2015中針刺為暫不執(zhí)行項(xiàng)目。起草組調(diào)研IEC62660-2,IEC62660-
3等標(biāo)準(zhǔn),發(fā)現(xiàn)均未采用針刺試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)電池安全性。在本標(biāo)準(zhǔn)中不單獨(dú)對(duì)針刺試
驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
③電池單體跌落、低氣壓
工作組討論確定,本標(biāo)準(zhǔn)不包含生產(chǎn)、運(yùn)輸、維護(hù)、回收過(guò)程中的安全問(wèn)題,
電池單體跌落和低氣壓試驗(yàn)不納入本標(biāo)準(zhǔn)安全要求范圍。
④電池單體海水浸泡
工作組討論確定,海水浸泡(或浸水安全)試驗(yàn),主要從系統(tǒng)層級(jí)考察高電壓
下的安全性,對(duì)于電池單體海水浸泡試驗(yàn),偏向于考察電池單體腐蝕可靠性問(wèn)題,
不符合本標(biāo)準(zhǔn)安全要求范圍。
⑤電池包或系統(tǒng)電子裝置振動(dòng)
工作組討論確定,參照GB/T31467.3—2015第1號(hào)修改單,取消電子裝置振動(dòng)
試驗(yàn)。
⑥電池包或系統(tǒng)跌落
工作組討論確定,本標(biāo)準(zhǔn)不包含生產(chǎn)、運(yùn)輸、維護(hù)、回收過(guò)程中的安全問(wèn)題,
電池包或系統(tǒng)跌落試驗(yàn)不符合本標(biāo)準(zhǔn)安全要求范圍。
⑦電池包或系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)
考慮標(biāo)準(zhǔn)GB/T31467.3—2015的翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)無(wú)法準(zhǔn)確模擬實(shí)際車載狀態(tài)下發(fā)生
翻轉(zhuǎn)事故時(shí)電池包或系統(tǒng)經(jīng)受的真實(shí)情況,且國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)尚未有成熟的試驗(yàn)方法
可直接借鑒或轉(zhuǎn)化,因此,本標(biāo)準(zhǔn)不包含電池包或系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)。需要強(qiáng)調(diào)的是,
汽車(包括電動(dòng)汽車)確實(shí)存在發(fā)生翻滾的事故場(chǎng)景,建議各企業(yè)單位自行開(kāi)展研
究試驗(yàn)。
2)修改項(xiàng)目
①電池單體過(guò)充
隨著電池單體能量密度的提高,材料中鋰的脫出量已接近極限。BMS功能、
電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐步完善,通過(guò)系統(tǒng)層級(jí)的設(shè)計(jì)可以防止單體過(guò)充的發(fā)生。法規(guī)層面
強(qiáng)化系統(tǒng)層級(jí)過(guò)充保護(hù)要求、弱化單體層面要求,在國(guó)內(nèi)外已形成共識(shí),也得到了
工作組的一致認(rèn)可。
圖1單體過(guò)充與系統(tǒng)過(guò)充保護(hù)協(xié)調(diào)關(guān)系及標(biāo)準(zhǔn)趨勢(shì)
電池單體過(guò)充試驗(yàn),主要是為了配合系統(tǒng)保護(hù)策略的執(zhí)行而做出要求,即電池
單體的過(guò)充需與系統(tǒng)層級(jí)的過(guò)充保護(hù)要求相協(xié)調(diào),具體協(xié)調(diào)關(guān)系如圖1所示。首
先,按照電池系統(tǒng)SOC與電池單體SOC的關(guān)系,單體正常工作區(qū)間(0%→100%
SOC)已覆蓋系統(tǒng)正常工作區(qū)間;同時(shí),在ISOWD6469-16th中明確了系統(tǒng)層級(jí)
的過(guò)充保護(hù)截至條件為110%SOC,因此,電池單體滿足110%SOC過(guò)充可實(shí)現(xiàn)配
合系統(tǒng)110%SOC過(guò)充保護(hù)策略的安全要求。經(jīng)討論,起草組認(rèn)為電池單體在滿足
上述安全要求的基礎(chǔ)上,需再探討適當(dāng)增加SOC要求的可行性。
2018年1月16日,秘書處邀請(qǐng)行業(yè)專家在天津針對(duì)電池單體過(guò)充、熱擴(kuò)散等
條款舉行了專項(xiàng)討論會(huì)。19家參會(huì)單位及專家對(duì)“110%SOC、115%SOC、120%
SOC”或“1.1倍電壓、1.2倍電壓”,以及IEC62660-3相同的過(guò)充截止條件進(jìn)行
了深入、充分的討論并表決,其中14家參會(huì)單位及專家認(rèn)為1.1倍電壓或115%
SOC更為合理。標(biāo)委會(huì)秘書處向主管部門匯報(bào)后,建議公開(kāi)征求意見(jiàn)稿環(huán)節(jié),繼續(xù)
對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行研究,并充分聽(tīng)取行業(yè)意見(jiàn)。為充分反饋意見(jiàn),征求意見(jiàn)稿中保留了
“1.2倍電壓或120%SOC”、“1.1倍電壓或115%SOC”兩種截止條件。
征求意見(jiàn)稿公示期間,26家單位(共有29家單位就該問(wèn)題反饋)書面反饋認(rèn)
為1.1倍電壓或115%SOC作為試驗(yàn)條件合理(其中1家認(rèn)為110%SOC即可)。
經(jīng)工作組會(huì)議討論,綜合行業(yè)意見(jiàn)情況、系統(tǒng)保護(hù)功能,及與IEC62660標(biāo)準(zhǔn)過(guò)充
修訂狀態(tài)協(xié)調(diào)(IEC62660-2FDIS:協(xié)商的電壓值,或保護(hù)裝置作用,或單體失效,
無(wú)SOC要求),向主管部門匯報(bào)后確定以1.1倍電壓或115%SOC提交審查,經(jīng)電
動(dòng)車輛分委會(huì)審議,通過(guò)技術(shù)審查。
②電池單體擠壓
擠壓試驗(yàn)主要采用靜態(tài)/準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下的壓縮方式來(lái)測(cè)試車輛發(fā)生碰撞時(shí)電池單體
受壓形變后的安全狀態(tài),因此擠壓速度需要盡可能降低,以模擬準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下的情形。
工作組調(diào)研了各大檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中的設(shè)備能力,討論決定將擠壓速度修改
為“不大于2mm/s”。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)UNGTR20、ECER100、ISO6469-1等規(guī)定:除特殊說(shuō)明外,通
過(guò)擠壓板施加在被測(cè)對(duì)象的擠壓力最低為100kN,但不超過(guò)105kN。在實(shí)際應(yīng)用
中,電池單體受壓形變受到了電池包箱體的防護(hù)。工作組通過(guò)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證,關(guān)
聯(lián)了多款電池包與電池單體在模擬靜態(tài)擠壓場(chǎng)景下的受力與形變關(guān)系。結(jié)果表明,
電池包在受到100kN擠壓力的情況下,電池單體所受擠壓力均低于100kN,其中
電池單體受力最大者為75kN。因此,工作組討論確定,將電池單體擠壓力修改為
100kN。
征求意見(jiàn)稿公示期間,部分單位建議擠壓程度參照IEC62660-3,考慮小電池應(yīng)
用情況。經(jīng)工作組討論確定,將擠壓程度中的截止力增加“或1000倍試驗(yàn)對(duì)象重
量”作為可選項(xiàng),將擠壓程度中的變形量修改為15%。
③電池包或系統(tǒng)振動(dòng)
根據(jù)GB/T31467.3—2015第1號(hào)修改單調(diào)研數(shù)據(jù),檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)多款電池包或系
統(tǒng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),電池包或系統(tǒng)的振動(dòng)試驗(yàn)通過(guò)率僅為50%左右(表
3)。試驗(yàn)結(jié)果表明,GB/T31467.3—2015的試驗(yàn)方法過(guò)于嚴(yán)苛。
表3GB/T31467.3—2015振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
配套車型
通過(guò)情況合計(jì)
EVHEVPHEV商用車
通過(guò)1335728
不通過(guò)1731324
通過(guò)百分比43.3%50%83.3%70%53.8%
注:此表引自《GB/T31467.3—2015第1號(hào)修改單》編制說(shuō)明
第1號(hào)修改單參考ECER100和EVS-GTR第一階段提案,與我國(guó)試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)化
道路實(shí)際激勵(lì)環(huán)境有偏差、采集到的振動(dòng)載荷相差較大,存在不可預(yù)見(jiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
因此,有必要提出基于中國(guó)車輛實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的振動(dòng)測(cè)試條件。
為了讓振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)軌蛘鎸?shí)地考核電池包或系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn),需建立振動(dòng)試驗(yàn)與
實(shí)際道路的關(guān)聯(lián)關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)工作組成立了振動(dòng)專項(xiàng)研究小組,開(kāi)展了多個(gè)廠家3大
類7個(gè)細(xì)分平臺(tái)共計(jì)22臺(tái)車的路譜采集工作,數(shù)據(jù)能夠代表最新電動(dòng)汽車行業(yè)的
發(fā)展水平。
a)參考ECER100,試驗(yàn)前,將試驗(yàn)對(duì)象的SOC狀態(tài)調(diào)至不低于制造商規(guī)定的正常
SOC工作范圍的50%。
b)試驗(yàn)對(duì)象的分類:試驗(yàn)對(duì)象區(qū)分為M1、N1類與其他車輛。其他車輛的研究對(duì)象為
行李艙和后備艙的電池包,M1、N1類車輛的研究對(duì)象為乘員艙下部底盤的電池包
和后排座椅下方的電池包。
c)目標(biāo)里程的確定:綜合國(guó)內(nèi)各大汽車試驗(yàn)場(chǎng)的可靠性行駛規(guī)范,及各大主機(jī)廠的汽
車定型行駛規(guī)范,確定以交通部北京通縣試驗(yàn)場(chǎng)行駛規(guī)范作為此標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集基
礎(chǔ)。選取對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞耐久有作用的強(qiáng)化道路作為數(shù)據(jù)來(lái)源,按照規(guī)范要求:M1、N1
類車輛714個(gè)強(qiáng)化壞路循環(huán)作為目標(biāo)里程,其他車輛882個(gè)強(qiáng)化壞路循環(huán)作為目
標(biāo)里程。
d)路譜采集的條件:載荷工況分為滿載和空載,試驗(yàn)車輛是符合整車測(cè)試技術(shù)條件的
車輛,試驗(yàn)車速為試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)范車速(不同路面車速也不同)。每種工況采集3-5組
數(shù)據(jù)來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性。
e)數(shù)據(jù)的處理:以MIL-STD-810F標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)振動(dòng)等效疲勞加速?gòu)?qiáng)化理論為基礎(chǔ),采用
偏于嚴(yán)苛的加速系數(shù)5,將各種不同類型路面向振動(dòng)能量RMS值最大的路面進(jìn)行
歸一化等效處理,并計(jì)算等效壞路時(shí)間總和。并分別按照21h和12h為目標(biāo)測(cè)試
時(shí)間進(jìn)行加速?gòu)?qiáng)化,得到綜合的PSD譜?;诘刃p傷理論,通過(guò)試驗(yàn)應(yīng)力采集
驗(yàn)證、仿真分析與測(cè)試時(shí)間優(yōu)化可行性分析等多方面的論證,最終一致認(rèn)為將隨機(jī)
振動(dòng)測(cè)試時(shí)間定義為12h可行。同時(shí),也與ISOWD6469-16th保持了一致。
f)振動(dòng)測(cè)試規(guī)范的創(chuàng)建:通過(guò)數(shù)據(jù)比較分析,對(duì)綜合后的PSD譜按照車型平臺(tái)歸類,
并求取此平臺(tái)下各車輛綜合PSD譜的平均值,得到平臺(tái)車型最終的PSD譜。并按
照保留關(guān)鍵頻率點(diǎn)PSD值和RMS值等效的原則,平滑擬合后作為最終的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)
測(cè)試條件。
g)正弦定頻試驗(yàn):搓板路與其他路面的振動(dòng)信號(hào)不是一個(gè)類型,具有明顯的受迫振動(dòng)
特征,能量很高且集中在一個(gè)很小的頻帶范圍。工作組一致認(rèn)為搓板路是典型的路
面類型,應(yīng)納入到規(guī)范中;經(jīng)討論決定,將搓板路按照正弦定頻處理,同時(shí)定頻試
驗(yàn)的頻率及測(cè)試時(shí)間均依照試驗(yàn)場(chǎng)搓板路的數(shù)據(jù)分析得到,解決了與其他路面振動(dòng)
類型不一致的問(wèn)題。
h)加載順序:由工作組會(huì)議討論,對(duì)加載順序進(jìn)行適當(dāng)開(kāi)放,以縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間:建議
加載順序?yàn)閦軸隨機(jī)、z軸定頻、y軸隨機(jī)、y軸定頻、x軸隨機(jī)、x軸定頻(汽車
行駛方向?yàn)閤軸方向,另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閥軸方向)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)也
可自行選擇順序,以縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間。
i)除M1、N1類以外的車輛測(cè)試方向:考慮電池包或系統(tǒng)在整車上可能存在不同的安
裝方向,在標(biāo)準(zhǔn)中說(shuō)明:對(duì)于試驗(yàn)對(duì)象存在多個(gè)安裝方向(x/y/z)時(shí),按照RMS
大的安裝方向進(jìn)行試驗(yàn)。
j)安全要求:考慮壓差限值及影響的合理性定義,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)也無(wú)相關(guān)借鑒,由工
作組討論確定,參考系統(tǒng)保護(hù)試驗(yàn)寫法,將安全要求中“應(yīng)滿足最小監(jiān)控單元無(wú)電
壓銳變(電壓差的絕對(duì)值不大于0.15V)”修改為“由制造商提供電壓銳變終止條
件,采用此條件終止的試驗(yàn)判定為失敗”。
k)本標(biāo)準(zhǔn)和GB/T31467.3—2015標(biāo)準(zhǔn)文件中的PSD對(duì)比如圖2。需要說(shuō)明的是,本
標(biāo)準(zhǔn)選取車輛代表了國(guó)內(nèi)主流車企的振動(dòng)水平,并進(jìn)行平均化處理,是最低的振動(dòng)
測(cè)試條件,符合安全性要求的基本測(cè)試。其中,工作組經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),除M1、N1類
以外的車輛中頂置的電池包表現(xiàn)出更強(qiáng)的PSD,企業(yè)在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)、驗(yàn)證中當(dāng)有
更充分的考慮。
圖2本標(biāo)準(zhǔn)和GB/T31467.3—2015標(biāo)準(zhǔn)文件中的PSD對(duì)比
④電池包或系統(tǒng)機(jī)械沖擊
在征求意見(jiàn)過(guò)程中,多家企業(yè)對(duì)GB/T31467.3—2015(轉(zhuǎn)化自ISO12405-3)所
述的機(jī)械沖擊反饋了意見(jiàn),且意見(jiàn)較為一致:ISO12405-3正在修訂為ISO6469-1,
已處于DIS階段,試驗(yàn)參數(shù)已經(jīng)在ISO/TC22/SC37/WG3工作組充分討論并達(dá)成一
致,建議更新機(jī)械沖擊試驗(yàn)方法并與ISO6469-1協(xié)調(diào)。經(jīng)起草組研究及專家審查會(huì)
審議,認(rèn)為ISO6469-1DIS機(jī)械沖擊的試驗(yàn)方法更加合理。進(jìn)一步,考慮到本標(biāo)準(zhǔn)
的模擬碰撞試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品x和y方向在高加速度下的機(jī)械損傷已進(jìn)行了較充分試驗(yàn)。
因此,本標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械沖擊試驗(yàn)只對(duì)z方向提出要求。典型地,電池包或系統(tǒng)的固有
頻率范圍為30~80Hz,表4對(duì)比了本標(biāo)準(zhǔn)模擬碰撞試驗(yàn)與ISO6469-1機(jī)械沖擊試
驗(yàn)x,y方向最大響應(yīng)幅值。
表4沖擊響應(yīng)對(duì)比
x方向y方向
標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)項(xiàng)脈寬幅值最大響應(yīng)幅值脈寬幅值最大響應(yīng)幅值
msggmsgg
ISO6469-1
652.14g~7.18g631.3g~4.3g
機(jī)械沖擊
本標(biāo)準(zhǔn)模擬碰撞
(≥7.5t,同GB/T1001211.6g~11.9g1001010g~10.7g
31467.3—2015)
考慮機(jī)械沖擊為短時(shí)高能量的脈沖信號(hào),會(huì)激發(fā)電池包或系統(tǒng)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
當(dāng)激勵(lì)脈沖終了時(shí),結(jié)構(gòu)可能仍處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),如果立即進(jìn)行下一次沖擊將帶來(lái)過(guò)
試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)工作組討論確定,參考GJB150.18A-2009,新增沖擊間隔時(shí)間要求:
相鄰兩次沖擊的間隔時(shí)間以兩次沖擊在試驗(yàn)樣品上造成的響應(yīng)不發(fā)生相互影響為
準(zhǔn),一般不應(yīng)小于5倍沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間。
⑤電池包或系統(tǒng)模擬碰撞
經(jīng)工作組討論確定,參考電池包或系統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)方法,補(bǔ)充試驗(yàn)對(duì)象安裝說(shuō)明
“參考試驗(yàn)對(duì)象車輛安裝位置和GB/T2423.43的要求”,增加“對(duì)于試驗(yàn)對(duì)象存在
多個(gè)安裝方向(x/y/z)時(shí),按照加速度大的安裝方向進(jìn)行試驗(yàn)”。調(diào)整表述,修改
為“根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象的使用環(huán)境給臺(tái)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(nèi)”。
⑥電池包或系統(tǒng)擠壓
經(jīng)工作組討論確定,參考GB/T31467.3—2015第1號(hào)修改單,擠壓截止力修改
為100kN。考慮兼容UNGTR20,ISO6469-1等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的擠壓頭形式,增
加“UNGTR20三拱擠壓頭”作為可選項(xiàng)(兩種擠壓頭形式如圖3)。增加擠壓速
度,同單體要求,2mm/s。考慮操作安全和實(shí)際應(yīng)用可能性,明確了兩個(gè)方向的擠
壓測(cè)試可分開(kāi)在兩個(gè)試驗(yàn)對(duì)象上執(zhí)行。
圖3擠壓頭形式示意圖
⑦電池包或系統(tǒng)浸水安全
考慮電池包的密封性對(duì)防水安全有重要影響。振動(dòng)試驗(yàn)后,可能引起螺栓的松
動(dòng)、密封材料的永久變形等問(wèn)題,這些問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致電池包的密封性降低。原則
上,電池包或系統(tǒng)均需要通過(guò)“海水浸泡”試驗(yàn),但實(shí)際上市場(chǎng)屢次發(fā)生進(jìn)水導(dǎo)致
的安全事件,有必要在振動(dòng)試驗(yàn)通過(guò)后,進(jìn)行浸水安全試驗(yàn)。
試驗(yàn)方法主要參考ISOWD6469-16th,依據(jù)“進(jìn)水后,要求不起火不爆炸”及
“滿足IPX7要求”兩種技術(shù)思路,可以從對(duì)應(yīng)的泡鹽水2h及IPX7兩種試驗(yàn)方式
中選擇一種,試驗(yàn)框架如圖4。
圖4電池包或系統(tǒng)浸水安全試驗(yàn)框架
進(jìn)一步,為了保護(hù)第一救援人員的安全,經(jīng)工作組討論確定將“電池包取出水
面進(jìn)行靜置觀察”來(lái)模擬此場(chǎng)景要求。
⑧電池包或系統(tǒng)濕熱循環(huán)、溫度沖擊
經(jīng)工作組討論確定,電池包或系統(tǒng)濕熱循環(huán)、溫度沖擊試驗(yàn)最高溫度要求參照
UNGTR20、ISO6469-1等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī),修改為60℃或更高溫度(如果制造商要
求)。
⑨電池包或系統(tǒng)熱穩(wěn)定性第一部分:外部火燒
經(jīng)工作組討論確定,在標(biāo)準(zhǔn)GB/T31467.3—2015的基礎(chǔ)上,參考UNGTR20
第一階段研究成果,對(duì)外部火燒試驗(yàn)進(jìn)行修訂。主要變更點(diǎn)如下:
a)試驗(yàn)環(huán)境條件修改為:0℃以上,風(fēng)速不大于2.5km/h(軟風(fēng));
b)增加:對(duì)電池包或系統(tǒng)起到保護(hù)作用的車身結(jié)構(gòu),可以參與火燒試驗(yàn);
c)補(bǔ)充耐火隔板要求;
d)安全要求刪除“若有火苗,應(yīng)在火源移開(kāi)后2min內(nèi)熄滅”,保留“不爆
炸”;
e)考慮規(guī)范性,增加“試驗(yàn)對(duì)象應(yīng)居中放置”,刪除“或者由雙方商定”;
f)對(duì)于鎳氫電池包或系統(tǒng)豁免。
⑩電池包或系統(tǒng)鹽霧
環(huán)境類試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于電池包或系統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)的考核為兩個(gè)方向:耐鹽霧腐蝕和
耐鹽霧滲漏。其中,耐鹽霧腐蝕側(cè)重模擬產(chǎn)品/部件(如汽車及其零部件)在實(shí)際含
鹽環(huán)境及交變環(huán)境下的耐腐蝕性能,評(píng)價(jià)的是腐蝕效應(yīng);耐鹽霧滲漏側(cè)重考察耐鹽
分滲漏、滲漏造成的電氣效應(yīng)。
經(jīng)工作組討論確定,電池包或系統(tǒng)安全性的鹽霧失效模式更傾向于耐鹽霧滲漏
引起的電氣安全。因此,試驗(yàn)方法參考GB/T28046.4—2011中5.5.2。為方便理解,
將工作模式3.2與工作模式1.2的具體要求明確,將工作模式3.2修改為:低壓上電
監(jiān)控,將工作模式1.2修改為:連接線束完畢,不通電。同時(shí),根據(jù)行業(yè)反饋意見(jiàn),
增加絕緣電阻不小于100Ω/V要求。進(jìn)一步,考慮到完全放置在乘客艙、行李艙或
貨艙的電池包或系統(tǒng),其所處環(huán)境較為密閉,無(wú)鹽霧場(chǎng)景,可不進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。
?電池包或系統(tǒng)高海拔
同振動(dòng)試驗(yàn),安全要求中“無(wú)放電電流銳變、電壓異常”修改為“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(yàn)判定為失敗”。
?電池系統(tǒng)過(guò)溫保護(hù)、外部短路保護(hù)、過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)
考慮標(biāo)準(zhǔn)GB/T31467.3—2015系統(tǒng)保護(hù)試驗(yàn)方法(過(guò)溫保護(hù)、外部短路保護(hù)、
過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù))未對(duì)保護(hù)執(zhí)行的操作及截止條件進(jìn)行說(shuō)明,部分語(yǔ)句存
在歧義。工作組討論確定,系統(tǒng)保護(hù)章節(jié)轉(zhuǎn)化自EVS-GTR第一階段研究成果,試
驗(yàn)對(duì)象為電池系統(tǒng)。
3)新增項(xiàng)目
①電池包或系統(tǒng)熱穩(wěn)定性第二部分:熱擴(kuò)散
電池單體發(fā)生熱失控時(shí)熱量將會(huì)通過(guò)不同方式傳遞到相鄰電池單體,單個(gè)電池
熱失控可能傳播到周圍的電池單體,引起連鎖反應(yīng),熱擴(kuò)散時(shí)可能形成的火災(zāi)或爆
炸威脅乘客艙乘員安全,因此企業(yè)有必要設(shè)計(jì)控制、驗(yàn)證電池包或系統(tǒng)的熱擴(kuò)散危
害。
我國(guó)領(lǐng)導(dǎo)的EVS-GTR熱擴(kuò)散專項(xiàng)小組,在第一階段就電池?zé)釘U(kuò)散開(kāi)展了大量
的研究,并形成了第一階段的結(jié)論。經(jīng)工作組討論決定,本標(biāo)準(zhǔn)中的熱擴(kuò)散試驗(yàn)與
要求,主要參照EVS-GTR第一階段形成的研究成果,轉(zhuǎn)化形成本標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)范性
附錄C。
在本標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中,工作組成立了熱擴(kuò)散專項(xiàng)研究小組,期間開(kāi)展了大量的
研究驗(yàn)證工作。通過(guò)對(duì)《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》中關(guān)于熱失控和熱擴(kuò)散執(zhí)行情況
的深入調(diào)研,對(duì)不同型號(hào)、尺寸和能量密度電池?zé)崾Э赜|發(fā)方法的系統(tǒng)研究,明確
保留加熱、針刺作為熱失控觸發(fā)方法,同時(shí)認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的熱擴(kuò)散試驗(yàn)方法在可重復(fù)
性、可再現(xiàn)性等方面還需進(jìn)一步完善。國(guó)際上EVS-GTR第二階段、ISO也在大力
開(kāi)展熱擴(kuò)散研究工作,對(duì)于熱失控觸發(fā)方法的討論仍在持續(xù)進(jìn)行。因此,在本標(biāo)準(zhǔn)
的附錄C中,關(guān)于C.3.4.4技術(shù)文書,制造商可根據(jù)各自產(chǎn)品特點(diǎn)與設(shè)計(jì)分析,自
行提供試驗(yàn)程序,也可參考附錄C.4所述程序。
本著與UNGTR20保持協(xié)調(diào)的精神,結(jié)合中國(guó)國(guó)情及規(guī)范行業(yè)健康發(fā)展的需
要,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電池包或系統(tǒng)制造商按照附錄C完成熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析和驗(yàn)證。
電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5
min,應(yīng)提供一個(gè)熱事件報(bào)警信號(hào)。
附錄C對(duì)熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析和驗(yàn)證報(bào)告進(jìn)行了說(shuō)明。要求制造商完成熱擴(kuò)散
乘員保護(hù)分析與驗(yàn)證試驗(yàn),檢測(cè)機(jī)構(gòu)依據(jù)制造商提供技術(shù)文書、試驗(yàn)程序進(jìn)行結(jié)果
驗(yàn)證,并提供試驗(yàn)報(bào)告。其中,制造商進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)與檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的結(jié)果驗(yàn)證,
可為在相同檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的同一試驗(yàn)。
經(jīng)過(guò)各方的努力,熱擴(kuò)散有關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)已得到國(guó)際組織和企業(yè)的高度重視。
EVS-GTR已經(jīng)展開(kāi)第二階段更廣泛而深入的研究,ISO6469-1Amendment正在研
究與評(píng)估合適的熱失控觸發(fā)方法。附錄C的實(shí)施,有利于研究得到更全面的產(chǎn)品狀
態(tài)數(shù)據(jù),以便將來(lái)對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行完善。
②電池系統(tǒng)過(guò)流保護(hù)
考慮標(biāo)準(zhǔn)GB/T31467.3—2015外部短路保護(hù)試驗(yàn)僅驗(yàn)證了由于外部短路造成
的電流過(guò)大情況,對(duì)于正常模式下的電流過(guò)大情況,沒(méi)有相應(yīng)的試驗(yàn)章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證。
在正常充放電過(guò)程中,由于軟硬件的指令錯(cuò)誤或其他一些故障有可能使得電池系統(tǒng)
以較大電流進(jìn)行充放電,如果大電流持續(xù)時(shí)間超過(guò)電池或線束的承受時(shí)間,可能造
成電池系統(tǒng)危險(xiǎn)的發(fā)生。在標(biāo)準(zhǔn)中系統(tǒng)保護(hù)章節(jié)增加了過(guò)流保護(hù),具體試驗(yàn)方法參
考了EVS-GTR第一階段研究成果,試驗(yàn)對(duì)象為電池系統(tǒng)。
特別地,低溫保護(hù)由于在EVS-GTR第一階段的文件中沒(méi)有明確的試驗(yàn)方法,
本標(biāo)準(zhǔn)未進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
三、主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證)情況分析
在本標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中,成立了振動(dòng)和熱擴(kuò)散專項(xiàng)研究工作小組。
其中,振動(dòng)專項(xiàng)小組在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中,與上汽、北汽、廣汽、奇瑞、知豆、中通、江
淮、瑞馳等十多家整車企業(yè)及寧德時(shí)代、國(guó)軒、力神、科力遠(yuǎn)等多家電池制造商進(jìn)行技術(shù)方
案、技術(shù)參數(shù)的深入研究,同時(shí)也與日本JARI、德國(guó)VDA標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)行技術(shù)交流溝通。
對(duì)于壓縮12h的振動(dòng)測(cè)試時(shí)間,按照應(yīng)力測(cè)量和仿真分析的辦法進(jìn)行驗(yàn)證。中國(guó)汽車
技術(shù)研究中心進(jìn)行了兩輪多批次產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)力采集的驗(yàn)證,寧德時(shí)代、奇瑞也通過(guò)分析和
實(shí)際測(cè)量應(yīng)變的方式證實(shí)了12h的強(qiáng)化壓縮不會(huì)導(dǎo)致失效模式的改變。工作組一致認(rèn)為將
隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試時(shí)間定義為12h可行。
表5和圖5分別為實(shí)際采集車輛數(shù)據(jù)情況及部分車輛實(shí)物照片。
表5實(shí)際采集車輛數(shù)據(jù)
車輛類型細(xì)分類型車長(zhǎng)軸距載荷安裝方式數(shù)據(jù)公開(kāi)否
BEV402525001720底盤吊裝是
BEV434626502081底盤吊裝是
BEV487328502025底盤吊裝是
BEV32002150995底盤吊裝是
BEV455427002205底盤吊裝是
BEV28111765955底盤吊裝是
M1BEV463126501975底盤吊裝否
BEV419024901450底盤吊裝否
HEV491527752042后座后部否
HEV463027001776后座后部否
PHEV487328502025后備箱否
PHEV474026701790底盤吊裝否
PHEV481527202575底盤吊裝否
N1BEV450030502510底盤吊裝是
BEV570038504100底盤吊裝是
BEV407127002140底盤吊裝否
BEV8010/11200后備艙/行李艙是
BEV10480/16550/是
BEV12000/18000后備艙/行李艙否
其他車輛
BEV12000/18000后備艙/行李艙否
PHEV8545/12600發(fā)動(dòng)機(jī)艙是
*BEV10500/16500車身頂部是
注:因車身頂部樣本量少,數(shù)據(jù)差異大,不納入分析。
圖5部分車輛實(shí)物照片
熱擴(kuò)散專項(xiàng)工作小組由中國(guó)汽車技術(shù)研究中心牽頭、多家檢測(cè)機(jī)構(gòu)和企業(yè)參與,開(kāi)展了
大量試驗(yàn)或驗(yàn)證工作,主要有:①對(duì)重慶、天津、襄陽(yáng)、上海和長(zhǎng)春等主要檢測(cè)機(jī)構(gòu)自《電
動(dòng)客車安全技術(shù)條件》執(zhí)行以來(lái)的熱失控試驗(yàn)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,數(shù)據(jù)表明《電動(dòng)客車安
全技術(shù)條件》中的熱失控與熱擴(kuò)散試驗(yàn)方法具有較好的可操作性,宏觀結(jié)果重現(xiàn)性較好(見(jiàn)
表6);②設(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)不同能量密度電池?zé)崾Э匦袨檫M(jìn)行了更深入研究,對(duì)各型號(hào)電池單體
分別采用針刺、過(guò)充及加熱等觸發(fā)方法來(lái)觸發(fā)電池單體熱失控,其中針刺觸發(fā)時(shí)特征參數(shù)表
現(xiàn)基本一致,部分類型電池?zé)o法觸發(fā)熱失控(見(jiàn)表7);過(guò)充觸發(fā)時(shí)電池單體的溫度、電壓、
溫升速率比較分散,差異性極大(見(jiàn)表8),結(jié)果顯示過(guò)充觸發(fā)熱失控的成功率較低(見(jiàn)圖
6),明確附錄C.4的推薦方法中保留針刺及加熱的觸發(fā)方法。制造商可選擇C.4.3.3或C.4.3.4
所述方法,也可自行選擇其他方法來(lái)觸發(fā)熱失控。③國(guó)內(nèi)外主要汽車制造商向?qū)m?xiàng)小組分享
了企業(yè)各自的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果及建議。
表6《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》電池包熱擴(kuò)散試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果
數(shù)據(jù)項(xiàng)目情況說(shuō)明備注
電池化學(xué)體系類型三元、磷酸鐵鋰-
總試驗(yàn)次數(shù)68含HEV、PHEV及BEV系統(tǒng)
熱失控成功引發(fā)的擴(kuò)散次數(shù)68均成功引發(fā)
試驗(yàn)發(fā)生要求所述5min后起火、爆炸的次數(shù)5靜置過(guò)程中起火
可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)能量范圍(Wh)≤60kWh-
電池箱體結(jié)構(gòu)(單箱電量,箱體尺寸等)≤60kWh-
針刺觸發(fā)方式使用的情況2需提前在箱底鉆孔
加熱板布置較困難,破壞模組本身的
加熱觸發(fā)方式使用的情況11
結(jié)構(gòu),改裝難度較大
過(guò)充觸發(fā)方式使用的情況55充電線需布置在箱體內(nèi)并引出
表6(續(xù))《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》電池包熱擴(kuò)散試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果
數(shù)據(jù)項(xiàng)目情況說(shuō)明備注
測(cè)試對(duì)象產(chǎn)生電壓降的次數(shù)63-
監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到電池廠商規(guī)定的最高工作溫
68熱失控時(shí)均達(dá)到電池最高工作溫度
度的次數(shù)
監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫升速率dT/dt≥1℃/s的次數(shù)68熱失控時(shí)溫升速率dT/dt≥1℃/s
表7熱失控特征分析-針刺
體系比能量測(cè)試項(xiàng)目額定能量初始溫度最高溫度現(xiàn)象熱失控
三元203.8針刺9.2525886.9起火√
三元201.85針刺9.2525631.9起火√
三元196.34針刺120.4525728起火√
三元196.13針刺120.4525369.2冒煙√
三元191.97針刺160.625973.3起火√
三元191.81針刺160.625710.9起火√
三元171.15針刺7.225418.75起火√
三元171.14針刺7.225233.65起火√
磷酸鐵鋰145.70針刺5.1225128.7無(wú)現(xiàn)象√
磷酸鐵鋰142.80針刺5.1225102.4冒煙√
三元135.77針刺96.225263.7冒煙√
三元135.35針刺95.425364.6冒煙√
三元135.06針刺95.425326.8冒煙√
鎳氫48.77針刺7.825105.45冒煙√
三元134.77針刺96.225244.6冒煙√
鎳氫48.77針刺7.82598冒煙√
磷酸鐵鋰123.75針刺70.425158冒煙√
磷酸鐵鋰123.72針刺70.425312.5冒煙√
三元122.65針刺131.2525341.7冒煙√
三元122.56針刺131.2525268.7冒煙√
磷酸鐵鋰103.85針刺8025230.2冒煙√
磷酸鐵鋰103.56針刺
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