概述
全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電動(dòng)車輛分技術(shù)委員會(huì)組織成立“電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)工作組”(以下簡稱工作組),系統(tǒng)開展電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。起草組進(jìn)一步完善并形成標(biāo)準(zhǔn)最終送審稿來代替GB/T 31467.3-2015國家標(biāo)準(zhǔn)。
本文是針對《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測試方法》更新內(nèi)容進(jìn)行的解讀,在后續(xù)的文章中將對其中的試驗(yàn)方法進(jìn)行具體的介紹和試驗(yàn)過程展示。
GB《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》的主要變化—匯總
試驗(yàn)條件:試驗(yàn)環(huán)境條件、荷電狀態(tài)
試驗(yàn)項(xiàng)目:振動(dòng)試驗(yàn)、機(jī)械沖擊、模擬碰撞、擠壓、溫度沖擊、濕熱循環(huán)、海水浸泡、外部火燒、鹽霧、高海拔、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)、過充電保護(hù)、過放電保護(hù)
1、試驗(yàn)條件
試驗(yàn)環(huán)境和其他條件:
修改了環(huán)境溫度的要求溫度范圍由25℃±5℃改為22℃±5℃,相對濕度由15%~90%改為相對濕度為10%~90%,大氣壓力定義為86kPa~106kPa。荷電狀態(tài)SOC由100%改為50%
儀器準(zhǔn)確度:對測量精度的未做改變。
2、試驗(yàn)項(xiàng)目
振動(dòng):對加載順序進(jìn)行適當(dāng)開放,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,另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閥軸)。振動(dòng)時(shí)間由21h改為12h,增加了定頻振動(dòng),根據(jù)試驗(yàn)路譜,適當(dāng)降低了RMS的值,刪除“應(yīng)滿足最小監(jiān)控單元無電壓銳變(電壓差的絕對值不大于0.15V)”。
沖擊:把25g,15ms正弦波Z軸沖擊三次修改成±z、±x、±y每個(gè)方向沖擊6次,共計(jì)36次沖擊加速度和時(shí)間按給定值進(jìn)行。
模擬碰撞:根據(jù)測試對象的使用環(huán)境給臺(tái)車施加給定的脈沖修改為:對于試驗(yàn)對象存在多個(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)。并根據(jù)試驗(yàn)對象的使用環(huán)境給臺(tái)車施加規(guī)定的脈沖,并落在給定脈沖區(qū)間最大、最小容差允許范圍內(nèi)。
擠壓:參考GB/T 31467.3-2015第1號(hào)修改單,將擠壓截止力由200kN修改為100kN??紤]兼容EVS-GTR, ISO 6469-1等國際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的擠壓頭形式,增加EVS-GTR三拱擠壓頭”作為可選項(xiàng)(兩種擠壓頭形式)。增加擠壓速度,同單體要求不大于2mm/s。考慮操作安全和實(shí)際應(yīng)用可能性,明確了兩個(gè)方向的擠壓測試可分開在兩個(gè)試驗(yàn)對象上執(zhí)行。
溫度沖擊:電池包或系統(tǒng)溫度沖擊試驗(yàn)最高溫度要求參照EVS-GTR、ISO 6469-1等國際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī),交變溫度中的高溫溫度由85℃±2℃最高溫度修改為60℃±2℃或更高溫度(如果制造商要求),其它沒有變化。
濕熱循環(huán):電池包或系統(tǒng)濕熱循環(huán)試驗(yàn)最高溫度要求參照EVS-GTR、ISO 6469-1等國際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī),交變溫度中的高溫溫度由85℃±2℃最高溫度修改為60℃±2℃或更高溫度(如果制造商要求),其它沒有變化。
振動(dòng)試驗(yàn)
模擬碰撞試驗(yàn)
擠壓試驗(yàn)
溫度沖擊和濕熱循環(huán)試驗(yàn)
試驗(yàn)項(xiàng)目(續(xù))
浸水安全
變更點(diǎn):
1、試驗(yàn)方法主要參考ISO WD 6469-16th,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,可以從對應(yīng)的泡鹽水2h及IPX7兩種試驗(yàn)方式中選擇一種。試驗(yàn)后需滿足IPX7要求,且按第二種方法測絕緣電阻值不小于100Ω/V。
2、為了保護(hù)第一救援人員的安全,將電池包取出水面,在試驗(yàn)環(huán)境溫度下靜置觀察2h。
火燒
變更點(diǎn):
1、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));
2、增加:對電池包或系統(tǒng)起到保護(hù)作用的車身結(jié)構(gòu),可以參與火燒試驗(yàn);
3、補(bǔ)充耐火隔板要求;
4、安全要求刪除“若有火苗,應(yīng)在火源移開后2min內(nèi)熄滅”,保留“不爆炸”;
5、考慮規(guī)范性,增加“試驗(yàn)對象應(yīng)居中放置”,刪除“或者由雙方商定”;
6、對于鎳氫電池包或系統(tǒng)豁免。外部火燒試驗(yàn)后,應(yīng)不爆炸。
浸水安全試驗(yàn)
火燒試驗(yàn)
試驗(yàn)項(xiàng)目(續(xù))
鹽霧
變更點(diǎn):
1、試驗(yàn)周期由28天更改為6天。
2、試驗(yàn)方法參考GB/T 28046.4-2011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,時(shí)間為在一個(gè)循環(huán)的第4h和第5h之間進(jìn)行低壓上電監(jiān)控不通電。將工作模式1.2修改為:連接線束完畢,同時(shí),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,無鹽霧場景,可不進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100Ω/V。
高海拔
主要變更點(diǎn):
1、結(jié)合國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)路況,將氣壓變化速率納入試驗(yàn)方法,將表述方法調(diào)整為通過時(shí)間進(jìn)行限定,結(jié)合檢測機(jī)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)芰η闆r,增加:在5min內(nèi)調(diào)整至試驗(yàn)氣壓條件。
2、同振動(dòng)試驗(yàn),安全要求刪除“無放電電流銳變、電壓異常”,將電流、電壓要求寫入試驗(yàn)方法由制造商提供
3、把對測試對象進(jìn)行1C(不超過400A)恒流放電更改為對試驗(yàn)對象進(jìn)行不小于1I3或制造商提供的最大恒流放電電流放電至截止條件。
鹽霧試驗(yàn)
高海拔試驗(yàn)
試驗(yàn)項(xiàng)目(續(xù))
過溫保護(hù)
變更點(diǎn):
老標(biāo)準(zhǔn):停止試驗(yàn)的截止條件
1、超過最高溫度10℃。
2、在1h內(nèi)最高溫度變化值小于4℃。
3、出現(xiàn)其他意外情況。
變更為:
新標(biāo)準(zhǔn):停止試驗(yàn)的截止條件
1、試驗(yàn)對象自動(dòng)終止或限制充電或放電。
2、試驗(yàn)對象發(fā)出終止或限制充電或放電的信號(hào)。
3、試驗(yàn)對象的溫度穩(wěn)定,溫度變化在2h內(nèi)小于4℃。
試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1h。
過流保護(hù)
變更點(diǎn):老標(biāo)準(zhǔn)無過流保護(hù),考慮標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31467.3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大情況,對于正常模式下的電流過大情況,沒有相應(yīng)的試驗(yàn)章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證。在正常充放電過程中,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)增加了過流保護(hù)。
過充保護(hù)
變更點(diǎn):老標(biāo)準(zhǔn):停止試驗(yàn)的截止條件由測試對象的最高電壓的1.2倍,SOC=130%,超過廠家規(guī)定的最高溫度5℃。試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察2h。更改為以下條件:
1、試驗(yàn)對象自動(dòng)終止充電電流。
2、試驗(yàn)對象發(fā)出終止充電電流的信號(hào)。
3、當(dāng)試驗(yàn)對象的過充電保護(hù)控制未起作用,或者如果沒有達(dá)到所述的功能,繼續(xù)充電,使得試驗(yàn)對象溫度超過電池系統(tǒng)制造商定義的最高工作溫度再加10℃的溫度值。
4、當(dāng)充電電流未終止且試驗(yàn)對象溫度低于最高工作溫度再加10℃的溫度值時(shí),充電應(yīng)持續(xù)12h。試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1h。
試驗(yàn)項(xiàng)目(續(xù))
過放保護(hù)
變更點(diǎn):老標(biāo)準(zhǔn)中過放電時(shí)間超過30分鐘。超過廠家規(guī)定的最高溫度5℃
應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1h。更改為新標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)對象的溫度穩(wěn)定,溫
度變化在2h內(nèi)小于4℃。試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1h。
外部短路保護(hù)
主要變更點(diǎn):
1、短路電阻由不超過20mΩ變?yōu)椴怀^5mΩ;
2、短路10分鐘去掉;
3、試驗(yàn)對象的保護(hù)功能起作用,并終止短路電流。試驗(yàn)對象外殼溫度穩(wěn)
定(溫度變化在2h內(nèi)小于4℃)后,繼續(xù)短路至少1h。
試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1h。
過溫保護(hù)試驗(yàn)
短路保護(hù)試驗(yàn)
過充電保護(hù)試驗(yàn)
過放電保護(hù)試驗(yàn)