一、構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系
電動汽車早期的發(fā)展過程中,GB或GB/T國家標(biāo)準(zhǔn)的缺失在一定程度上造成了行業(yè)的良莠不齊和魚龍混雜。僅依靠汽車行業(yè)的QC/T推薦標(biāo)準(zhǔn)作為一種參考,并不具有權(quán)威性和廣泛性,整車企業(yè)和電池企業(yè)要么茫無頭緒,要么各行其是、各執(zhí)一詞,缺乏一個統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
隨著2015年新版GB/T國家推薦標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)發(fā)布,我國電動汽車產(chǎn)業(yè)圍繞動力電池系統(tǒng)已基本上構(gòu)建了完整的標(biāo)準(zhǔn)體系,形成了行業(yè)的準(zhǔn)入門檻,有利于行業(yè)的規(guī)范發(fā)展和優(yōu)勝劣汰。
新國標(biāo)在2015年5月頒布(部分標(biāo)準(zhǔn)將在10月份或年底頒布),與舊標(biāo)準(zhǔn)之間有一年的過渡期,從2016年開始,相關(guān)企業(yè)都將遵循新的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)檢測。新國標(biāo)與工信部2015年3月發(fā)布的《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》一起,將加速動力電池行業(yè)的洗牌,提高行業(yè)集中度水平。
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序號 | 新標(biāo)準(zhǔn) | 舊標(biāo)準(zhǔn) |
1 | GB/T 31484-2015?電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法 | QC/T 743-2006?電動車用鋰離子蓄電池 |
2 | GB/T 31485-2015?電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法 | QC/T 743-2006?電動車用鋰離子蓄電池 |
3 | GB/T 31486-2015?電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法 | QC/T 743-2006?電動車用鋰離子蓄電池 |
4 | GB/T 31467.1-2015電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分:高功率應(yīng)用測試規(guī)程 | |
5 | GB/T 31467.2-2015電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分:高能量應(yīng)用測試規(guī)程 | |
6 | GB/T 31467.3-2015電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測試方法 | |
7 | GB/T 18384.1—2015?電動汽車?安全要求?第1部分:車載可充電儲能系統(tǒng) | GB/T 18384.1—2001電動汽車?安全要求?第1部分:車載儲能裝置 |
8 | GB/T 18384.2—2015?電動汽車?安全要求?第2部分:操作安全和故障防護(hù) | GB/T 18384.2—2001電動汽車?安全要求?第2部分:功能安全和故障防護(hù) |
9 | GB/T 18384.3—2015?電動汽車?安全要求?第3部分:人員觸電防護(hù) | GB/T 18384.3—2001電動汽車?安全要求?第3部分:人員觸電防護(hù) |
10 |
QC/T 897-2011?電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件
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標(biāo)準(zhǔn) | 防護(hù)目標(biāo) | 層級 |
GB/T 31485 | 化學(xué)能 | 單體/模組 |
GB/T 31467 | 化學(xué)能 | 系統(tǒng) |
GB/T 18384 | 電能 | 系統(tǒng) |
GB/T 18387 | 電磁能 |
整車(涵蓋電池系統(tǒng))
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二、GB/T31484、GB/T31485、GB/T31486解讀
GB/T31484、GB/T31485、GB/T31486是由QC/T743標(biāo)準(zhǔn)演化而來,將QC/T743標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容重新劃分,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行升級,制訂了更符合電動汽車實際使用情況的三份獨立的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
首先是標(biāo)準(zhǔn)不再局限于鋰離子電池這一類型的動力電池,而是包括所有的動力電池類型。其次,針對模組的定義進(jìn)行修改,不再強調(diào)5個或以上的電池單體進(jìn)行串聯(lián),而是根據(jù)實際產(chǎn)品中的串并聯(lián)組合形式。第三,增加了動力電池包和動力電池系統(tǒng)的定義,將部分測試覆蓋到系統(tǒng)這一層級,顯然更具有實際參考價值。第四,默認(rèn)的充放電倍率由C/3(I3)提高到1C(I1),要求更嚴(yán)格。
基本要求 | QCT 743-2006 | GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486 |
電池類型 | 鋰離子電池 | 未明確指定,包含各種類型動力電池 |
樣品級別 | 單體,模組 | 單體、模組、系統(tǒng) |
模組定義 | 5個或以上的單體串聯(lián) | 1個以上的單體串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián) |
默認(rèn)充放電倍率 | 3/C | 1C |
每項測試樣品數(shù)量 | 單體2個,模組1個 | 單體2個,模組或系統(tǒng)1個 |
默認(rèn)試驗條件 |
20℃±5℃ 相對濕度:25%~85% 氣壓:86kPa~106kPa |
25℃±5℃ 相對濕度:15%~90% 氣壓:86kPa~106kPa
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GB/T31484-2015主要考核動力電池單體、模組和系統(tǒng)的循環(huán)壽命指標(biāo),涵蓋了乘用車和商用車兩個不同的市場,以及功率型和能量型兩種不同應(yīng)用類型的動力電池。對于電池單體和模組而言,大多數(shù)電池廠家的產(chǎn)品均可達(dá)到規(guī)定的要求,對于動力電池系統(tǒng)而言,系統(tǒng)設(shè)計和集成能力較弱的pack企業(yè),將面臨較大的挑戰(zhàn)。相關(guān)檢測內(nèi)容如下表所示:
序號 | 檢驗項目 | 適用范圍 | 判定條件 |
1 | 室溫放電容量(Ah) | 單體、模組、系統(tǒng) |
單體:實測容量在額定容量的100%~110%之間,單體容量差異不超過5%(一致性要求) 模組或系統(tǒng):實測容量在額定容量的100%~110%之間,樣品容量差異不超過7%(一致性要求) |
2 | 室溫放電能量(Wh) | 單體、模組、系統(tǒng) | 要求同上 |
3 | 室溫功率 | 單體、模組、系統(tǒng) | 未明確規(guī)定(應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求) |
4 | 標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命(1C充放電循環(huán)) | 單體、模組 |
以下條件滿足1個就算合格: (1)500次循環(huán)后放電容量大于初始容量的90% (2)1000次循環(huán)后放電容量大于初始容量的80% |
5 | 混合動力乘用車功率型電池工況循環(huán)壽命 | 模組、系統(tǒng) | 按工況進(jìn)行循環(huán),總放電能量/初始額定能量>500時,計算放電容量和5s放電功率(應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求) |
6 | 混合動力商用車功率型電池工況循環(huán)壽命 | 模組、系統(tǒng) | 按工況進(jìn)行循環(huán),總放電能量/初始額定能量>500時,計算放電容量和5s放電功率(應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求) |
7 | 純電動乘用車能量型電池工況循環(huán)壽命 | 模組、系統(tǒng) | 按工況進(jìn)行循環(huán),總放電能量/初始額定能量>500時,計算放電容量(應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求) |
8 | 純電動商用車能量型電池工況循環(huán)壽命 | 模組、系統(tǒng) | 按工況進(jìn)行循環(huán),總放電能量/初始額定能量>500時,計算放電容量(應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求) |
9 | 插電式/增程式電動汽車電池工況循環(huán)壽命 | 模組、系統(tǒng) |
乘用車參照上述第7條 商用車參照上述第8條
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檢驗項目 | QCT 743-2006 | GB/T 31484-2015 |
標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命 | 測試方法:3/C充電,C/2放電,放電深度為80% DOD | 測試方法:1C充電,1C放電,放電深度為100% DOD(或企業(yè)所規(guī)定條件) |
判定標(biāo)準(zhǔn):容量衰減到初始值的80%時,循環(huán)測試>500次 | 判定標(biāo)準(zhǔn):容量衰減到初始值的80%時,循環(huán)測試>1000次,或容量衰減到初始值的90%時,循環(huán)測試>500次 | |
樣品級別:僅適用于單體測試 | 樣品級別:適用于單體、模組、系統(tǒng) | |
工況循環(huán)壽命 | 測試方法:簡單模擬工況,分功率型和能量型兩種電池,但是測試工況不區(qū)分乘用車與商用車 | 測試方法:采用新的工況循環(huán)路譜,分功率型和能量型兩種電池,測試工況區(qū)分乘用車和商用車 |
判斷標(biāo)準(zhǔn):依據(jù)企業(yè)所規(guī)定數(shù)據(jù) | 判斷標(biāo)準(zhǔn):依據(jù)企業(yè)所規(guī)定數(shù)據(jù) | |
樣品級別:僅適用于模組 |
樣品級別:適用于模組、系統(tǒng)
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2.GB/T31485-2015解讀
GB/T31485-2015主要考核動力電池單體和模組的安全指標(biāo),圍繞化學(xué)能的防護(hù),給出了一系列濫用情況以及極端情況下的安全要求和檢驗規(guī)范。
相比于QC/T743-2006,GB/T31485-2015增加了單體海水浸泡、單體溫度循環(huán)、單體低氣壓、模組跌落、模組海水浸泡、模組溫度循環(huán)、模組低氣壓等7項新的檢驗要求。針對大部分檢驗項目,GB/T31485-2015均做了提高或強化,并要求測試結(jié)束后,必須觀察1小時,才能確定檢驗是否合格,而QC/T743標(biāo)準(zhǔn)并無此要求。相關(guān)測試項目的對比如下:
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3.GB/T31486-2015解讀
GB/T31486-2015主要針對電池單體的外觀、尺寸、重量和室溫放電容量,以及模組的外觀、尺寸、重量、常溫性能、高低溫性能、耐振動性能、存儲等方面做出相應(yīng)的規(guī)定。與QC/T743相比,GB /T31486-2015取消了針對單體電池的高低溫性能、放電倍率性能、荷電保持與容量恢復(fù)能力、存儲等方面的要求,但是增加了針對模組的常溫充放電倍率性能、高低溫性能、荷電保持與能量恢復(fù)能力等相關(guān)要求,具體內(nèi)容的對比如下:
序號 | 單體檢測項目 | QCT 743-2006 | GB/T 31484-2015 |
1 | 外觀 | 目測檢查,不得有變形及裂紋,表面平整,干燥,無外傷,無污染,標(biāo)志清晰 | 目測檢查,不得有變形及裂紋,表面干燥無外傷,排列整齊,連接可靠,標(biāo)志清晰 |
2 | 極性 | 用電壓表檢測電池極性,標(biāo)示正確 | 用電壓表檢測電池極性,標(biāo)示正確 |
3 | 尺寸和質(zhì)量 | 用量具檢測電池的尺寸和質(zhì)量,應(yīng)符合企業(yè)提供的產(chǎn)品技術(shù)條件 | 用量具檢測電池的尺寸和質(zhì)量,應(yīng)符合企業(yè)提供的產(chǎn)品技術(shù)條件 |
4 | 常溫放電容量 |
檢測方法:C/3充電至截止電壓,C/3放電至截止電壓,計算放電容量 如果計算值低于規(guī)定值,可重復(fù)5次 |
1C充電至截止電壓,1C放電至截止電壓,計算放電容量 重復(fù)5次測試,取平均值數(shù)據(jù) |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量在企業(yè)所規(guī)定額定值的100%~110%之間 |
判定標(biāo)準(zhǔn):(1)計算容量在企業(yè)所規(guī)定額定值的100%~110%之間 (2)所有樣品的計算容量極差(最大和最小容量差)不得超過5%(一致性要求) |
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5 | -20℃放電容量 | 常溫下以C/3充滿電,在-20℃溫度下存儲20小時,以3/C放電至截止電壓,計算放電容量 | / |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的70% | |||
6 | 55℃放電容量 | 常溫下以C/3充滿電,在55℃溫度下存儲5小時,以3/C放電至截止電壓,計算放電容量 | / |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的95% | |||
7 | 常溫倍率放電容量(能量型) | 常溫下以C/3充滿電,以1.5C放電至截止電壓,計算放電容量 | / |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的90% | |||
8 | 常溫倍率放電容量(功率型) | 常溫下以C/3充滿電,以4C放電至截止電壓,計算放電容量 | / |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的80% | |||
9 | 常溫荷電保持與容量恢復(fù)能力 |
常溫下以C/3充滿電后存儲28天,以3/C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的比值,即為荷電保持能力 以3/C充滿電,再以3/C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的值,即為容量恢復(fù)能力 |
/ |
判定標(biāo)準(zhǔn):荷電保持能力不低于80%,容量恢復(fù)能力不低于90% | |||
10 | 高溫荷電保持與容量恢復(fù)能力 |
常溫下以C/3充滿電,在55℃溫度下存儲7天,恢復(fù)至常溫下保持5小時,以3/C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的比值,為荷電保持能力 繼續(xù)以3/C充滿電,再以3/C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的值,為容量恢復(fù)能力 |
/ |
判定標(biāo)準(zhǔn):荷電保持能力不低于80%,容量恢復(fù)能力不低于90% | |||
11 | 存儲 |
常溫下以C/3充滿電,再以3/C放電2小時,常溫存儲90天 以3/C充電至截止電壓,再以3/C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的比值,計為容量恢復(fù)能力 |
/ |
判定標(biāo)準(zhǔn):容量恢復(fù)能力不低于95% |
序號 | 模組檢測項目 | QCT 743-2006 | GB/T 31484-2015 |
1 | 外觀 | 目測檢查,不得有變形及裂紋,表面平整,干燥,無外傷,無污染,標(biāo)志清晰 | 目測檢查,不得有變形及裂紋,表面干燥無外傷,排列整齊,連接可靠,標(biāo)志清晰 |
2 | 極性 | 用電壓表檢測模組極性,標(biāo)示正確 | 用電壓表檢測電池極性,標(biāo)示正確 |
3 | 尺寸和質(zhì)量 | 用量具檢測模組的尺寸和質(zhì)量,應(yīng)符合企業(yè)提供的產(chǎn)品技術(shù)條件 | 用量具檢測電池的尺寸和質(zhì)量,應(yīng)符合企業(yè)提供的產(chǎn)品技術(shù)條件 |
4 | 常溫放電容量 |
檢測方法:C/3充電至截止電壓,C/3放電至截止電壓,計算放電容量 如果計算值低于規(guī)定值,可重復(fù)5次 |
1C充電至截止電壓,1C放電至截止電壓,計算放電容量 重復(fù)5次測試,取平均值數(shù)據(jù) |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量在企業(yè)所規(guī)定額定值的100%~110%之間 |
判定標(biāo)準(zhǔn):(1)計算容量在企業(yè)所規(guī)定額定值的100%~110%之間 (2)所有樣品的計算容量極差(最大和最小容量差)不得超過5%(一致性要求) |
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5 | 常溫倍率放電容量(能量型) | / | 常溫下以1C充滿電,以3C放電(最大電流不超過400A)至某一單體達(dá)到截止電壓,計算放電容量 |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的90% | |||
6 | 常溫倍率放電容量(功率型) | / | 常溫下以1C充滿電,以8C放電(最大電流不超過400A)至某一單體達(dá)到截止電壓,計算放電容量 |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的80% | |||
7 | 常溫倍率充電性能 | / |
常溫下以1C放電至某一單體達(dá)到截止電壓,靜置1小時 以2C充電(最大電流不超過400A)至某一單體達(dá)到截止電壓,靜置1小時 以1C放電至某一單體達(dá)到截止電壓,計算放電容量 |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的80% | |||
8 | 低溫(-20℃)放電容量 | / | 常溫下以1C充滿電,在-20℃溫度下存儲24小時,在-20℃下以1C放電至某一單體達(dá)到截止電壓,計算放電容量 |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的70%(鋰電池)或80%(鎳氫電池) | |||
9 | 高溫(55℃)放電容量 | / | 常溫下以1C充滿電,在55℃溫度下存儲5小時,在55℃下以1C放電至某一單體達(dá)到截止電壓,計算放電容量 |
判定標(biāo)準(zhǔn):計算容量不低于額定值的90% | |||
10 | 常溫荷電保持與容量恢復(fù)能力 | / |
常溫下以1C充滿電,存儲28天 以1C放電至某一單體截止電壓,計算放電容量/額定容量的比值,為荷電保持能力 繼續(xù)以1C充滿電,再以1C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的值,為容量恢復(fù)能力 |
判定標(biāo)準(zhǔn):荷電保持能力不低于85%,容量恢復(fù)能力不低于90%(鋰電池)或95%(鎳氫電池) | |||
11 | 高溫(55℃)荷電保持與容量恢復(fù)能力 | / |
常溫下以1C充滿電,在55℃溫度下存儲7天,恢復(fù)至常溫下保持5小時,以1C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的比值,為荷電保持能力 繼續(xù)以1C充滿電,再以1C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的值,為容量恢復(fù)能力 |
判定標(biāo)準(zhǔn):荷電保持能力不低于85%(鋰電池)或70%(鎳氫電池),容量恢復(fù)能力不低于90%(鋰電池)或95%(鎳氫電池) | |||
12 | 耐振動性能 | / |
模組固定在試驗臺,按下述要求測試: 放電電流:3/C,振動方向:上下單向 振動頻率:10Hz~55Hz,最大加速度:30m/s2,掃頻循環(huán):10次,時間:3h |
判定標(biāo)準(zhǔn):無電流銳變和電壓異常,無外殼破損,無電解液泄漏,模組連接可靠,結(jié)構(gòu)完好 | |||
? | 存儲(45℃) | / |
常溫下以1C充滿電,再以1C放電30分鐘,在45℃溫度下存儲28天 在室溫下擱置5小時,以1C充電至截止電壓,再以1C放電至截止電壓,計算放電容量/額定容量的比值,計為容量恢復(fù)能力 |
判定標(biāo)準(zhǔn):容量恢復(fù)能力不低于90%
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三、GB/T31467-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
如果說GB/T31484、GB/T31485、GB/T31486是側(cè)重于電池單體和模組層級的檢驗規(guī)范,那么GB/T31467毫無疑問是側(cè)重于電池包或電池系統(tǒng)級的檢驗規(guī)范。通過標(biāo)準(zhǔn)的相互銜接和組合,可以覆蓋不同的零部件等級,達(dá)到更好的效果。
在本標(biāo)準(zhǔn)里面,引入了動力電池包和動力電池系統(tǒng)這兩個概念,兩者的主要差別在于是否包含電池控制單元BCU(等同于電池管理系統(tǒng)BMS的主控單元)。
項目 | 動力電池包 | 動力電池系統(tǒng) |
組件 | 電池+冷卻/加熱組件+高壓組件+低壓組件+結(jié)構(gòu)件 | 電池+冷卻/加熱組件+高壓組件+低壓組件+結(jié)構(gòu)件+電池管理系統(tǒng) |
功能 | 被動 |
被動+主動
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針對動力電池系統(tǒng)的測試,在測試過程中,系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)由BCU來檢測,BCU與測試平臺之間進(jìn)行實時通信,傳輸測試必須的數(shù)據(jù),產(chǎn)品相關(guān)的主動功能也由BCU來控制。測試平臺檢測動力電池系統(tǒng)的電壓、電流、容量、能量等參數(shù),作為檢測結(jié)果和計算依據(jù)。
1.GB/T31467.1-2015
GB/T31467.1-2015標(biāo)準(zhǔn)針對功率型動力電池包/系統(tǒng)的容量、能量、功率、效率、荷電保持等基本性能的測試規(guī)程做了比較明確的規(guī)定,為檢驗檢測提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
功率型電池主要應(yīng)用于混合動力汽車,起到能量回收和動力輔助輸出的作用,達(dá)到一定的節(jié)油和減排效果。因此要求倍率性能突出(比功率要大),內(nèi)阻小,發(fā)熱量低,循環(huán)壽命長。針對功率型電池包/ 電池系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)提供了較為詳細(xì)的測試規(guī)程,但是并沒有提供判定合格的依據(jù),具體的判斷條件,取決于電池或整車企業(yè)提供的產(chǎn)品規(guī)格書所規(guī)定的數(shù)值。
測試項目 | 適用范圍 | 測試目的 |
室溫容量及能量 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 溫度25℃,產(chǎn)品1C放電條件下容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh),以及最大放電電流Imax下的容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh) |
高溫容量及能量 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 溫度40℃,產(chǎn)品1C放電條件下容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh),以及最大放電電流Imax下的容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh) |
低溫容量及能量 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 溫度0℃和-20℃溫度,產(chǎn)品1C放電條件下容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh),以及最大放電電流Imax下的容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh) |
功率和內(nèi)阻測試 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 分別檢測-20℃,0℃,25℃,40℃這4個溫度下,80%,50%,20%這三個不同SOC平臺的充放電功率值和充放電內(nèi)阻值 |
無負(fù)載容量損失 | 動力電池系統(tǒng) | 模擬25℃和40℃的車載狀態(tài)下(系統(tǒng)由輔助電源供電),動力電池系統(tǒng)因長期擱置所造成的容量損失,擱置前動力電池系統(tǒng)處于滿電狀態(tài),擱置時間為7天和30天(中間有兩次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)) |
存儲容量損失 | 動力電池系統(tǒng) | 測試45℃溫度下,50% SOC的動力電池系統(tǒng)存儲30天后的容量損失 |
高低溫啟動功率 | 動力電池系統(tǒng) | 分別檢測-20℃,?40℃溫度下,系統(tǒng)在20% SOC(或廠家規(guī)定的最低SOC值)的功率輸出能力 |
能量效率 | 動力電池系統(tǒng) |
分別檢測-20℃,0℃,25℃,40℃這4個溫度下,65%,50%,35%這三個不同SOC平臺的快速充放電效率
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2.GB/T31467.2-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
GB/T31467.2-2015標(biāo)準(zhǔn)針對能量型動力電池包/系統(tǒng)的容量、能量、功率、效率、荷電保持等基本性能的測試規(guī)程做了比較明確的規(guī)定,為檢驗檢測提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
能量型電池主要應(yīng)用于純電動汽車和插電式/增程式混合動力車,作為車輛的唯一動力來源或重要動力來源,具有良好的節(jié)能和減排效果。能量型動力電池系統(tǒng)要求存儲的能量多(比能量),高低溫性能好,循環(huán)壽命好。針對能量型電池包/電池系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)提供了較為詳細(xì)的測試規(guī)程,但是并沒有提供判定合格的依據(jù),具體的判斷條件,取決于電池或整車企業(yè)提供的產(chǎn)品規(guī)格書所規(guī)定的數(shù)值。
測試項目 | 適用范圍 | 測試目的 |
室溫容量及能量 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 溫度25℃,產(chǎn)品1C放電條件下容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh),以及最大放電電流Imax下的容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh) |
高溫容量及能量 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 溫度40℃,產(chǎn)品1C放電條件下容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh),以及最大放電電流Imax下的容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh) |
低溫容量及能量 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 溫度0℃和-20℃溫度,產(chǎn)品在C/3和1C放電條件下容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh),以及最大放電電流Imax下的容量參數(shù)(Ah)和能量參數(shù)(Wh) |
功率和內(nèi)阻測試 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 分別檢測-20℃,0℃,25℃,40℃這4個溫度下,90%,50%,20%這三個不同SOC平臺的充放電功率值和充放電內(nèi)阻值 |
無負(fù)載容量損失 | 動力電池系統(tǒng) | 模擬25℃和40℃的車載狀態(tài)下(系統(tǒng)由輔助電源供電),動力電池系統(tǒng)因長期擱置所造成的容量損失,擱置前動力電池系統(tǒng)處于滿電狀態(tài),擱置時間為7天和30天(中間有兩次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)) |
存儲容量損失 | 動力電池系統(tǒng) | 測試45℃溫度下,50% SOC的動力電池系統(tǒng)存儲30天后的容量損失 |
能量效率 | 動力電池系統(tǒng) |
分別檢測25℃,0℃,Tmin(由車廠和供應(yīng)商確定)這3個溫度下,電池系統(tǒng)以1C和Imax(T)(由車廠和供應(yīng)商確定)兩種充放電倍率所測得的充放電倍率
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3.GB/T31467.3-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
前兩個標(biāo)準(zhǔn)主要集中在電性能測試,本標(biāo)準(zhǔn)則主要針對安全要求和測試方法做了明確的規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合GB/T31485-2015,就構(gòu)成了從電池單體、模組、到動力電池包和動力電池系統(tǒng)的完整的化學(xué)能防護(hù)規(guī)范。
測試項目 | 適用范圍 | 測試目的 |
振動 |
動力電池包、動力電池系統(tǒng) 內(nèi)部電子裝置 |
模擬安裝在車輛上的隨機振動情況,要求測試過程中和測試后,系統(tǒng)完好,無機械、電氣、精度、絕緣、性能等方面的損傷 |
機械沖擊 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬安裝在車輛上,或運輸狀態(tài)時,因車輛顛簸所造成的Z軸方向的沖擊/撞擊力,要求無機械損傷,無泄漏,無起火或爆炸現(xiàn)象,絕緣正常 |
跌落 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬安裝或維修過程中可能造成的自由跌落,要求無電解液泄漏,無起火或爆炸現(xiàn)象 |
翻滾 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬安裝在車輛上隨整車翻滾的情況,要求結(jié)構(gòu)完好,連接可靠,絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現(xiàn)象 |
模擬碰撞 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬安裝在車輛上發(fā)生車輛碰撞的情況,要求絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現(xiàn)象 |
擠壓 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬安裝在車輛上發(fā)生車輛碰撞,并且電池包發(fā)生嚴(yán)重擠壓變形的情況,要求無起火和爆炸現(xiàn)象 |
溫度沖擊 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬外部環(huán)境溫度快速變化的使用情況,要求絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現(xiàn)象 |
濕熱循環(huán) | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬高溫高濕的存儲或運輸情況,要求絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現(xiàn)象 |
海水浸泡 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬產(chǎn)品被海水完全浸沒的極端情況(多見于我國南方地區(qū)),要求無起火和爆炸現(xiàn)象 |
外部火燒 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬產(chǎn)品直接暴露于外部火焰的情況(一般發(fā)生于整車因線路短路或燃油泄漏著火的情況),要求無爆炸現(xiàn)象 |
鹽霧腐蝕 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬高鹽霧地區(qū)(海邊城市)使用的情況,要求無外殼破損,無電解液泄漏,無起火和爆炸現(xiàn)象 |
高海拔 | 動力電池包、動力電池系統(tǒng) | 模擬高海拔低氣壓的使用情況,要求各項指標(biāo)和性能正常 |
過溫保護(hù) | 動力電池系統(tǒng) | 模擬高溫濫用情況下系統(tǒng)的保護(hù)功能,要求系統(tǒng)無噴氣,無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常 |
短路保護(hù) | 動力電池系統(tǒng) | 模擬外部短路情況下系統(tǒng)的保護(hù)功能,要求系統(tǒng)無泄漏,無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常 |
過充電保護(hù) | 動力電池系統(tǒng) | 模擬過充電濫用情況下系統(tǒng)的保護(hù)功能,要求系統(tǒng)無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常 |
過放電保護(hù) | 動力電池系統(tǒng) |
模擬過放電濫用情況下系統(tǒng)的保護(hù)功能,要求系統(tǒng)無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常
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1)機械載荷——振動、機械沖擊、跌落
2)事故自保護(hù)——碰撞、擠壓、海水浸泡、外部火燒
3)環(huán)境適應(yīng)性——溫度沖擊、濕熱循環(huán)、鹽霧腐蝕、高海拔
4)濫用——過溫、短路、過充、過放
針對系統(tǒng)級的安全防護(hù)要求,此前是缺失的,本次新國標(biāo)的發(fā)布,基本上彌補了這方面的空白。當(dāng)然,國標(biāo)的內(nèi)容僅僅涉及最基本的安全防護(hù),企業(yè)在產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和使用過程中,需要根據(jù)車輛和動力電池系統(tǒng)的實際情況,制定更為嚴(yán)格更為完善的安全防護(hù)體系。
四、GB/T18384-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
GB/T18384在2001年發(fā)布第一版之后,在今年發(fā)布了修訂后的第二版。本標(biāo)準(zhǔn)可以看作從整車層面針對電動汽車動力系統(tǒng)所提出的安全通則,共分3個部分,更側(cè)重于針對電能和電磁能的安全規(guī)范和故障保護(hù)。
標(biāo)準(zhǔn)適用于3.5噸以下的電動乘用車或電動商用車。GB/T18384主要對標(biāo)ISO6469標(biāo)準(zhǔn),兩個標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容基本相同。
1.GB/T18384.1-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
GB/T18384.1-2015針對電動汽車的車載儲能裝置(動力電池系統(tǒng))提出了保護(hù)駕駛員、乘客、車輛外人員和外部環(huán)境的安全要求。
項目 | GB/T 18384.1-2001 | GB/T 18384.1-2015 |
適用電壓范圍(B級電壓) |
25V~660V(交流)或 60V~1000V(直流) |
30V~1000V(交流)或 60V~1500V(直流) |
高壓標(biāo)識 | ? | |
電池類型標(biāo)志 | 產(chǎn)品外部應(yīng)有標(biāo)簽或貼紙清晰注明蓄電池類型 | 當(dāng)人員接近動力電池系統(tǒng),應(yīng)能夠看到高壓警告標(biāo)識,并能夠通過相關(guān)標(biāo)識識別電池種類 |
絕緣電阻 | 大于100Ω/V |
大于100Ω/V(如果動力電池系統(tǒng)沒有交流電路,或交流電路有附加防護(hù)) 大于500Ω/V(如果動力電池系統(tǒng)有交流電路,且沒有附加防護(hù)) |
爬電距離 |
高壓端子之間≥(0.25U+5)mm 帶電部件與電底盤之間≥(0.125U+5)mm U為標(biāo)稱工作電壓 |
高壓端子之間≥(0.25U+5)mm 帶電部件與電底盤之間≥(0.125U+5)mm U為兩個輸出端子之間最大工作電壓 |
危險氣體排放與通風(fēng) |
車輛任何地方不得有危險氣體聚集 針對充電和正常使用時的氫氣濃度有明確限定 |
在正常環(huán)境和操作條件下,駕駛艙,乘客艙,及其他載貨空間的有害氣體或其他有害物質(zhì),不能達(dá)到危險濃度 具體要求遵照相應(yīng)的國標(biāo) |
產(chǎn)生的熱量 | 防止任何單點失效(如電壓,電流,溫度傳感器等)造成可能危害人員的熱量的產(chǎn)生 | |
過流及短路切斷 | 在過電流和短路情況下,過流斷開器必須切斷輸出,切斷功能在任何故障狀態(tài)下都必須正常實施 | 如果動力電池系統(tǒng)自身無防短路功能,應(yīng)有一個過流斷開裝置在汽車廠商規(guī)定的條件下斷開動力電池系統(tǒng),以防止對人員,車輛和環(huán)境的危害 |
碰撞防護(hù) |
在法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的碰撞條件下: (1)?動力電池系統(tǒng)不得穿入乘客艙,不得危及乘客安全 (2)?不得因為碰撞而甩出車外 (3)?碰撞時應(yīng)防止短路發(fā)生 |
?
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標(biāo)準(zhǔn)還對絕緣電阻的測試條件做了明確的規(guī)定,要求在露點階段進(jìn)行多次測量,取絕緣電阻的最小值,比第一版本更為嚴(yán)格。此外,絕緣電阻的計算方法做了修訂,具體內(nèi)容請參考標(biāo)準(zhǔn)文稿。
2.GB/T18384.2-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
GB/T18384.2-2015針對整車(包括動力電池系統(tǒng))提出了操作過程、故障防護(hù)、用戶手冊、緊急響應(yīng)等方面的安全要求。
項目 | GB/T 18384.1-2001 | GB/T 18384.1-2015 | |
適用電壓范圍(B級電壓) |
25V~660V(交流)或 60V~1000V(直流) |
30V~1000V(交流)或 60V~1500V(直流) |
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操作安全 | 驅(qū)動系統(tǒng)、電源接通程序 |
(1)從“電源切斷”轉(zhuǎn)換到“可行駛”狀態(tài),至少需要經(jīng)過兩次有意識的不同的連續(xù)動作 (2)車輛與外部電路(如電網(wǎng))連接時,不能通過自身動力移動 (3)驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)閉后,只能通過正常的電源接通程序重新啟動 (4)應(yīng)通過一個明顯的信號裝置持久或間歇顯示驅(qū)動系統(tǒng)已完成準(zhǔn)備工作 |
(1)從電源切斷轉(zhuǎn)換到可行駛模式,至少需要經(jīng)過兩次有意識的不同動作 (2)從可行駛模式到電源切斷只需一個動作 (3)動力電源對驅(qū)動電路的主開關(guān)功能是驅(qū)動系統(tǒng)電源接通/斷開程序的必要部分 (4)應(yīng)連續(xù)的或間歇的向駕駛員提示,車輛已處于可行駛模式 (5)車輛停止,驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)閉后,只能通過上述程序重新進(jìn)入可行駛模式 |
行駛 |
(1)如驅(qū)動功率大幅度降低(如因為系統(tǒng)過溫或電池不均衡等),應(yīng)通過明顯的裝置顯示這一狀態(tài) (2)當(dāng)剩余電量低于一定值(系統(tǒng)下限),應(yīng)通過一個明顯的信號裝置顯示,且能使車輛依靠自身動力駛出交通區(qū)域,并能夠為照明系統(tǒng)提供所需電量 |
(1)如驅(qū)動功率大幅度降低(如因為系統(tǒng)過溫或電池不均衡等),應(yīng)通過明顯的裝置顯示這一狀態(tài) (2)當(dāng)剩余電量低于一定值(系統(tǒng)下限),應(yīng)通過一個明顯的信號裝置顯示,且能使車輛依靠自身動力駛出交通區(qū)域,并能夠為照明系統(tǒng)提供所需電量 |
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倒車 |
如果通過改變電機的旋轉(zhuǎn)方向來實現(xiàn)倒車,需滿足: (a)前進(jìn)和倒車,應(yīng)通過駕駛員兩個不同的動作來完成,或 (b)如果只通過一個動作來完成,應(yīng)使用一個安全裝置,使開關(guān)只有在靜止或低速時才能轉(zhuǎn)換到倒車位置 |
如果通過改變電機的旋轉(zhuǎn)方向來實現(xiàn)倒車,需滿足: (a)前進(jìn)和倒車,應(yīng)通過駕駛員兩個不同的動作來完成,或 (b)如果只通過一個動作來完成,應(yīng)使用一個安全裝置,使開關(guān)只有在靜止或低速時才能轉(zhuǎn)換到倒車位置 |
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停車 |
當(dāng)駕駛員離開車輛時,如驅(qū)動系統(tǒng)仍處于“可行駛”狀態(tài),應(yīng)通過明顯的信號裝置提示駕駛員 如果當(dāng)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài),動力電機還在旋轉(zhuǎn),這時切斷車輛電源(熄火),車輛不能移動或行駛 |
當(dāng)駕駛員離開車輛時,如驅(qū)動系統(tǒng)仍處于“可行駛”狀態(tài),應(yīng)通過明顯的信號裝置提示駕駛員 切斷電源后,車輛不能產(chǎn)生由自身驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生的不期望的行駛 |
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主開關(guān) |
應(yīng)使用一個主開關(guān)來斷開車載電源(動力電池系統(tǒng))的至少一個電極,主開關(guān)應(yīng)能夠通過駕駛員手可觸及的一個手動裝置來控制。 每次電源切斷后,應(yīng)能通過正常的電源接通程序重新恢復(fù)供電。 |
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電磁兼容性 |
電磁抗擾度,滿足ISO 11451-2的要求 電磁發(fā)射,滿足GB 14023和GB/T 18387的要求 |
滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) | |
輔助功能 | 當(dāng)車輛運行時,輔助電路應(yīng)符合其他相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求,特別是燈光,信號,功能安全 | ||
故障防護(hù) | 非預(yù)期的車輛動作 | 應(yīng)防止驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)不希望的加速,減速和倒車 | 應(yīng)盡量避免或防止由車輛特有系統(tǒng)和部件的硬件或軟件單點失效所造成的不希望的加速,減速和倒車 |
故障安全 | 針對電動汽車系統(tǒng)和組件的設(shè)計應(yīng)考慮故障安全 | ||
單點失效 | 應(yīng)對可能的單點失效采取管理措施 | ||
電氣連接 | 電氣連接任何非預(yù)期的斷開,都不應(yīng)導(dǎo)致車輛產(chǎn)生危險 | ||
輔助電路 | 當(dāng)輔助電路與動力系統(tǒng)有電連接時,應(yīng)防止輔助電路電壓過高 | ||
過流切斷 | 當(dāng)電流過大時,應(yīng)使用一個電路保護(hù)器、切斷裝置或熔斷器斷開車載電源(動力電池系統(tǒng))的至少一個電極 | ||
用戶使用手冊 | 在用戶手冊中應(yīng)詳細(xì)注明與電動汽車安全操作和防護(hù)相關(guān)的方面 | ? | |
標(biāo)識 | 車輛標(biāo)識與相關(guān)法規(guī)一致 | ||
緊急響應(yīng) |
廠家應(yīng)向安全人員和緊急響應(yīng)者提供關(guān)于車輛故障處理的信息
?
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針對故障防護(hù),刪除電氣連接,輔助電路和過流切斷的要求,增加了故障安全和單點失效的要求。顯然,修改之后的涵蓋面更為廣泛,只要是可能導(dǎo)致安全事故的單點失效/故障,都應(yīng)該在設(shè)計時予以考慮。
另外,還增加了緊急響應(yīng)的要求,這對于事故處理(如滅火,救災(zāi)等)非常關(guān)鍵,如果處理不當(dāng),所造成的次生災(zāi)害可能更為嚴(yán)重,所以廠家必須提供詳細(xì)的故障處理指南或手冊。
3.GB/T18384.3-2015標(biāo)準(zhǔn)解讀
GB/T18384.3主要是如何防護(hù)電動汽車車載電力驅(qū)動系統(tǒng)和傳導(dǎo)連接的輔助系統(tǒng)可能造成的人員觸電危害。
項目 | GB/T 18384.1-2001 | GB/T 18384.1-2015 | |
適用電壓范圍(B級電壓) |
25V~660V(交流)或 60V~1000V(直流) |
30V~1000V(交流)或 60V~1500V(直流) |
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標(biāo)記 | 高壓警告標(biāo)記 | √ | |
B級電壓電線標(biāo)記 | √ | ||
人員觸電防護(hù) | 通則 | √ | √ |
基本防護(hù)方法 | √ | √ | |
單點失效防護(hù)——電位均衡 | √ | √ | |
單點失效防護(hù)——絕緣電阻 | √ | ||
單點失效防護(hù)——電容耦合 | √ | ||
單點失效防護(hù)——斷電 | √ | ||
觸電防護(hù)的替代方法 | √ | ||
絕緣要求 | √ | ||
遮攔/外殼 | √ | √ | |
絕緣配合 | √ | ||
電介質(zhì)強度 | √ | √ | |
車輛充電插座 | √ | ||
防水 | 模擬清洗 | √ | √ |
模擬暴雨 | √ | √ | |
模擬涉水 | √ | √ | |
要求 | √ | √ | |
用戶使用手冊 |
√
?
|
GB/T18384.3-2015版本大大強化了針對人員觸電防護(hù)的要求,增加了對絕緣電阻、電容耦合、斷電、絕緣要求、絕緣配合等方面的內(nèi)容,并對其他一些項目的內(nèi)容做了必要的修改。修改后的版本,比2001版考慮的更為全面,雖然是針對整車級別的要求,但是動力電池系統(tǒng)可以直接參照其中的部分要求進(jìn)行設(shè)計和檢驗。
五、總結(jié)
標(biāo)準(zhǔn)不是萬能的,但是沒有標(biāo)準(zhǔn)是萬萬不能的。隨著新版國標(biāo)的陸續(xù)發(fā)布,國內(nèi)在電動汽車的發(fā)展方面已經(jīng)不再一味追求速度快和規(guī)模大,而是立足于產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展,逐步建立一個基礎(chǔ)性的入圍門檻和通用化的檢驗標(biāo)準(zhǔn),讓大家在一個相對公正和透明的環(huán)境里進(jìn)行競爭與合作,有利于行業(yè)的良性發(fā)展。
我們應(yīng)該看到,國標(biāo)的制定,更多的參考了國外已有的標(biāo)準(zhǔn)體系,這是可取之處,吸收他人已有的經(jīng)驗,可以少走很多彎路。但是,一味追隨別人的腳步,并不能使我們在全球競爭脫穎而出,掌握足夠的技術(shù)優(yōu)勢和話語權(quán),我們更需要積累和探索中國自己的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系和法律法規(guī),形成自己的獨到之處,并且要讓自己的標(biāo)準(zhǔn)走出國門,推動全球標(biāo)準(zhǔn)的完善。
行百里者半九十,雖然前路依然困難重重,但重要的是我們走在正確的道路上,并且正持續(xù)不斷的進(jìn)步。希望國內(nèi)的企業(yè),少些浮躁,多些積累,少些沖動,多些審慎,為了維護(hù)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,為了千百萬消費者的人身和財產(chǎn)安全,嚴(yán)格遵守國標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、檢驗、生產(chǎn)、維護(hù)和回收,勇于承擔(dān)社會責(zé)任,具有最起碼的人性和良心。?
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