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我國現(xiàn)有動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-01-03 09:08

  目前,在國家政策的引導(dǎo)下,新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化出現(xiàn)了前所未有的高潮。隨著我國新能源汽車的迅猛發(fā)展,作為核心零部件的動(dòng)力電池發(fā)展也緊隨著新能源汽車的整體趨勢在大幅度上升。但在早期的發(fā)展中,動(dòng)力電池相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)單一,僅有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T743-2006作為參考,缺乏權(quán)威性及廣泛性,行業(yè)監(jiān)管的門檻不清晰,國家標(biāo)準(zhǔn)體系的建立也日趨重要。我國的電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè),需要符合現(xiàn)階段行業(yè)的規(guī)范和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。

 

一、概述

  圍繞電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè),中國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)出臺了一系列的國家標(biāo)準(zhǔn)。而相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中包括了整車、零部件、接口及設(shè)施3部分。動(dòng)力電池屬于零部件類,針對電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池,中國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2015年5月15日聯(lián)合發(fā)布了6項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn),并在2016年全面實(shí)施。動(dòng)力電池相關(guān)6項(xiàng)國標(biāo)文件有:《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》(GB/T 31484-2015)、《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》(GB/T 31485-2015)[[ii]]、《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》(GB/T 31486-2015)、《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分:高功率應(yīng)用測試規(guī)程》(GB/T 31467.1-2015)、《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分:高能量應(yīng)用測試規(guī)程》(GB/T 31467.2-2015)、《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測試方法》(GB/T 31467.3-2015)。其中經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn):GB/T 31467.3-2015的“7.1 振動(dòng)”有三方向振動(dòng)改為正弦波振動(dòng)及“7.6 擠壓”項(xiàng)中壓力值等部分內(nèi)容有變更,并于2017年7月1日起實(shí)施。

 

  2015年是歷年來發(fā)布電動(dòng)車電池相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量最多一年,說明我國2015年在電動(dòng)汽車國家標(biāo)準(zhǔn)方面取得了重大突破。GB/T 31484、31485、31486是在QC/T743-2006基礎(chǔ)上演變而來的國家標(biāo)準(zhǔn),而GB/T 31467.1/2/3標(biāo)準(zhǔn)是以ISO12405-1/2為依據(jù)進(jìn)行編制,但也不完全按照ISO12405的測試規(guī)程制定。GB/T 31484、31485、31486國家標(biāo)準(zhǔn)的電池類型范圍由原來的鋰離子電池?cái)U(kuò)大至各類動(dòng)力電池;樣品級別在單體和模組基礎(chǔ)上增加了系統(tǒng)級別;模組的定義由5個(gè)以上單體串聯(lián),變?yōu)?個(gè)以上單體串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián);新標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)的充放電倍率為1C,要求更嚴(yán)格;新標(biāo)準(zhǔn)中,實(shí)驗(yàn)條件也明確規(guī)定了測試的室溫為25±2℃,環(huán)境溫度為25±5℃,相對濕度15%~90%,測試氣壓為86~106kpa。

 

二、6項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

1. GB/T 31484-2015

  GB/T 31484-2015規(guī)定了電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命的要求、實(shí)驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和工況循環(huán)壽命試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則,詳見表1。室溫放電容量項(xiàng)中,對容量的差異進(jìn)行判定,說明國家標(biāo)準(zhǔn)開始對電池、模組及系統(tǒng)生產(chǎn)的一致性提出要求。循環(huán)工況測試車型范圍涵蓋了混合動(dòng)力、純電動(dòng)、插電式和增程式各類電動(dòng)車類型。純電動(dòng)車只有電池和電動(dòng)機(jī)一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),而混合動(dòng)力車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)至少由一臺耗油的發(fā)動(dòng)機(jī)及一臺電動(dòng)機(jī)組成,故測試工況有區(qū)分混合動(dòng)力車和純電動(dòng)車。插電/增程式電動(dòng)車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有使用任何機(jī)械結(jié)構(gòu)連接到車輪,驅(qū)動(dòng)車輪的還是電能,并沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能,可被認(rèn)為無動(dòng)力的混合,故增程式電動(dòng)車循環(huán)工況測試的方法和判定條件與純電動(dòng)車基本一致。

 

表1 GB/T 31484-2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法

序號

檢驗(yàn)項(xiàng)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(shí)測容量在額定容量的100%~110%之間,單體容量差異不超過5%

模組或系統(tǒng):實(shí)測容量在額定容量的100%

~110%之間,樣品容量差異不超過7%

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(gè)就算合格:

①500次循環(huán)后放電容量大于初始容量的90%

②1000次循環(huán)后放電容量大于初始容量的80%

5

混合動(dòng)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>500h,計(jì)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(dòng)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>500h,計(jì)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(dòng)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>500h,計(jì)算放電容量(應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求)

8

純電動(dòng)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>500h,計(jì)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(dòng)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

 

  混合動(dòng)力乘用車和商用車在市場上均為功率型蓄電池,在啟動(dòng)、爬坡以及加速時(shí)啟動(dòng)電機(jī)及動(dòng)力電池系統(tǒng),功率型蓄電池起到短時(shí)功率輸出的作用從而保證整車的動(dòng)力性,工況循環(huán)壽命測試由“主充電工況”和“主放電工況”2部分組成,測試荷電狀態(tài)(SOC)波動(dòng)如圖1?;旌蟿?dòng)力車和純電動(dòng)車在標(biāo)準(zhǔn)中的循環(huán)測試工況又區(qū)分了乘用車和商用車2類。乘用車是指在其設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及隨身行李或臨時(shí)物品的汽車,涵蓋了轎車、微型客車以及不超過9座的輕型客車;商用車是在設(shè)計(jì)和技術(shù)特征上是用于運(yùn)送人員與貨物的汽車,習(xí)慣把商用車分為客車和貨車2大類,將商用車范圍包括所有的載貨汽車和9座以上的客車?;旌蟿?dòng)力乘用車和商用車的循環(huán)測試工況基本一致,但由于乘用車和商用車集成的電池?cái)?shù)量不同,“主放電工況”和“主充電工況”的充放電電流大小有差異:乘用車功率型蓄電池的電流范圍為8I1~-4I1,而商用車功率型蓄電池的電流范圍為:4I1~-2I1。

我國現(xiàn)有動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

圖1 混合動(dòng)力乘用車用功率型蓄電池大循環(huán)SOC波動(dòng)示意圖

 

  與混合動(dòng)力車不同,純電動(dòng)乘用車和商用車能量型蓄電池的國標(biāo)循環(huán)測試工況為:充電部分均按照標(biāo)準(zhǔn)1C充滿電后,要求按照不同的“主放電工況”放電,SOC波動(dòng)示意圖如圖2,純電動(dòng)商用車放電電流范圍為:3I1~-1I1,而純電動(dòng)乘用車放電電流范圍為:-1I1~-1/3I1。國標(biāo)對于模組和系統(tǒng)經(jīng)工況循環(huán)后的結(jié)果:總放電能量/初始額定能量>500時(shí),計(jì)算放電容量和5s放電功率,國家標(biāo)準(zhǔn)對其結(jié)果并沒有具體數(shù)值要求,只明確了應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求,說明國家標(biāo)準(zhǔn)中對模組和系統(tǒng)層面的循環(huán)工況測試對企業(yè)更注重測試方法指導(dǎo)。

我國現(xiàn)有動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

圖2 純電動(dòng)乘用車用能量型蓄電池大循環(huán)SOC波動(dòng)示意圖

 

2.GB/T 31485-2015

  GB/T 31485-2015規(guī)定了電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的安全要求、實(shí)驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則。GB/T 31485-2015較QC/T743-2006相比,內(nèi)容更全面和合理,測試內(nèi)容詳見表2:

 

表2  GB/T 31485-2015單體及模塊試驗(yàn)項(xiàng)目

 

單體蓄電池

 

蓄電池模組

序號

檢驗(yàn)項(xiàng)目

試驗(yàn)方法

序號

檢驗(yàn)項(xiàng)目

試驗(yàn)方法

1

過放電

6.2.2

1

過放電

6.3.2

2

過充電

6.2.3

2

過充電

6.3.3

3

短路

6.2.4

3

短路

6.3.4

4

跌落

6.2.5

4

跌落

6.3.5

5

加熱

6.2.6

5

加熱

6.3.6

6

擠壓

6.2.7

6

擠壓

6.3.7

7

針刺

6.2.8

7

針刺

6.3.8

8

海水浸泡

6.2.9

8

海水浸泡

6.3.9

9

溫度循環(huán)

6.2.10

9

溫度循環(huán)

6.3.10

10

低氣壓

6.2.11

10

低氣壓

6.3.11

 

(1)每項(xiàng)增加“觀察1h”內(nèi)容

  由于安全性測試均為超出電池使用范疇的測試,引起電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞造成電解液分解、正負(fù)極短路引發(fā)多種化學(xué)反應(yīng)的情況,增加測試后“觀察1h”內(nèi)容,即增加了對電池反應(yīng)觀察時(shí)間,以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的對結(jié)果進(jìn)行判定。

 

(2)各項(xiàng)測試內(nèi)容細(xì)節(jié)更充分

  跌落測試項(xiàng):要求更嚴(yán)格,單體跌落測試要求正負(fù)端子一側(cè)向下,從1.5m高度自由跌落至水泥地面,模組也增加了跌落測試項(xiàng);模組和單體擠壓測試項(xiàng)中增加了擠壓板半徑要求75mm的半圓球柱體、擠壓速度為(5±1)mm/s、對擠壓程度均做了詳細(xì)要求;加熱測試:將溫度定為以5℃/min提高至130℃保持30min,提高了考察溫度,將高溫下鋰離子電池內(nèi)部SEI膜分解、電解液的穩(wěn)定性及隔膜是否收縮引起的內(nèi)短路等因素造成的電池燃燒、爆炸因素納入了考察范圍。針刺測試項(xiàng):鋼針的直徑和貫穿電池個(gè)數(shù)對試驗(yàn)結(jié)果影響比較確定,針的直徑越大,電池內(nèi)短路的面積越大,可導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)越劇烈,而針刺速度對試驗(yàn)結(jié)果的影響尚不明確,與電池的正負(fù)極材料體系、電解液配方等有很大的關(guān)系,GB/T 31485-2015針刺測試中明確要求了針的直徑范圍單體為5~8mm、模組為6~10mm,貫穿速度限為(25±5)mm/s,針刺位置為刺面的幾何中心,提高了測試方法的統(tǒng)一性。

 

(3)增加了海水浸泡、溫度循環(huán)、低氣壓3項(xiàng)測試

  充分考慮了電池及模組在航海、溫差大的陸地及天空低壓等特殊環(huán)境下的使用及運(yùn)輸中的影響,反映出新國標(biāo)對電池使用和運(yùn)輸性能的關(guān)注。

 

3. GB /T 31486-2015

  GB /T 31486-2015規(guī)定了動(dòng)力汽車用動(dòng)力蓄電池的電性能要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則,詳見表3。GB /T 31486-2015對于電池單體考察僅有外觀、極性、外形尺寸和質(zhì)量、室溫放電容量4項(xiàng)測試,而蓄電池模塊的測試涵蓋了11項(xiàng)測試,強(qiáng)化了模組級別的電性能考察。蓄電池模塊試驗(yàn)樣品明確要求總電壓不低于單體蓄電池電壓的5倍,即送檢模組至少由5串單體電池組成,額定容量不低于20Ah。

 

表3  GB/T31486-2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能試驗(yàn)方法

電池種類

序號

檢驗(yàn)項(xiàng)目

試驗(yàn)方法

電池單體

1

外觀

6.2.1

2

極性

6.2.2

3

外形尺寸和質(zhì)量

6.2.3

4

室溫放電容量

6.2.5

電池模組

1

外觀

6.3.1

2

極性

6.3.2

3

外形尺寸和質(zhì)量

6.3.3

4

室溫放電容量

6.3.4

5

室溫倍率放電容量

6.3.5

6

室溫倍率充電容量

6.3.6

7

低溫放電容量

6.3.7

8

高溫放電容量

6.3.8

9

荷電保持與容量恢復(fù)能力

6.3.9

10

耐振動(dòng)

6.3.10

11

儲(chǔ)存

6.3.11

 

4. GB/T 31467.1/2/3

  GB/T 31467.1/2/3 標(biāo)準(zhǔn)增加了電池包和電池系統(tǒng)的檢測內(nèi)容,彌補(bǔ)了我國電池包和電池系統(tǒng)檢測項(xiàng)目的空白,要求對電池包和系統(tǒng)做全面的電性能、負(fù)載性能、環(huán)境性能及安全性測試等,使我國評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更符合實(shí)際使用情況,可更加科學(xué)、合理的評價(jià)車用鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的性能。測試項(xiàng)目詳見表4、表5。GB/T 31467-1規(guī)定了電動(dòng)汽車用高功率鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)電性能的測試方法;而GB/T 31467-2則規(guī)定了電動(dòng)汽車用高能量鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)電性能的測試方法,以高功率、高能量為目的的鎳氫動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)等也可參照執(zhí)行。

 

表4  GB/T 31467.1和GB/T 31467.2動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)需要進(jìn)行的測試項(xiàng)目

試驗(yàn)項(xiàng)目

GB/T 31467.1

GB/T 31467.2

適用范圍

方法要求

適用范圍

方法要求

基本性能試驗(yàn)

能量和容量測試

室溫

蓄電池包、蓄電池系統(tǒng)

7.1.2

蓄電池包、蓄電池系統(tǒng)

7.1.2

高溫

7.1.3

7.1.3

低溫

7.1.4

7.1.4

功率和內(nèi)阻測試

7.2

7.2

無負(fù)載容量損失

蓄電池系統(tǒng)

7.3

蓄電池系統(tǒng)

7.3

存儲(chǔ)容量損失

7.4

7.4

高低溫啟動(dòng)功率測試

7.5

-

能量效率測試

7.6

7.5

 

表5  GB/T 31467.3動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)需要進(jìn)行的測試項(xiàng)目

序號

測試項(xiàng)目

適用范圍

試驗(yàn)方法章條號

1

振動(dòng)試驗(yàn)

電池包或系統(tǒng)

7.1.1

蓄電池包或系統(tǒng)的電子裝置

7.1.2

2

機(jī)械沖擊

蓄電池包或系統(tǒng)

7.2

3

跌落

蓄電池包或系統(tǒng)

7.3

4

翻轉(zhuǎn)

蓄電池包或系統(tǒng)

7.4

5

模擬碰撞

蓄電池包或系統(tǒng)

7.5

6

擠壓

蓄電池包或系統(tǒng)

7.6

7

溫度沖擊

蓄電池包或系統(tǒng)

7.7

8

濕熱循環(huán)

蓄電池包或系統(tǒng)

7.8

9

海水浸泡

蓄電池包或系統(tǒng)

7.9

10

外部火燒

蓄電池包或系統(tǒng)

7.10

11

鹽霧

蓄電池包或系統(tǒng)

7.11

12

高海拔

蓄電池包或系統(tǒng)

7.12

13

過溫保護(hù)

蓄電池系統(tǒng)

7.13

14

短路保護(hù)

蓄電池系統(tǒng)

7.14

15

過充電保護(hù)

蓄電池系統(tǒng)

7.15

16

過放電保護(hù)

蓄電池系統(tǒng)

7.16

 

  GB/T31467-1/2/3三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)明確要求了測試樣品交付時(shí),需要提交必要的操作文件及和測試設(shè)備相連所需的接口部件如連接器、插頭、冷卻接口等,制造商提供的蓄電池包或者系統(tǒng)的工作限值以保證測試過程的安全;當(dāng)測試目標(biāo)環(huán)境溫度改變時(shí),在進(jìn)行測試前測試對象需要完成環(huán)境適應(yīng)過程:在低溫下靜置不少于24h,高溫下靜置不小于16h;如果電池包或系統(tǒng)由于某些原因(尺寸或質(zhì)量)不適合進(jìn)行某些測試,那么供需雙方協(xié)商一致后可以用電池包或電池系統(tǒng)的子系統(tǒng)代替作為測試樣品,進(jìn)行全部或部分試驗(yàn),但作為測試樣品的子系統(tǒng)應(yīng)該包含和整車要求相關(guān)的所有部分;蓄電池放電電流符號為正,充電電流符號為負(fù);數(shù)據(jù)記錄除非另有說明,否則在預(yù)計(jì)的充電或放電時(shí)間的至少每1%間隔出記錄測試數(shù)據(jù),如時(shí)間、溫度、電流和電壓等。

 

 ?。稠?xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均在試樣準(zhǔn)備項(xiàng)中對電池包和系統(tǒng)有明確要求。蓄電池包的高壓、低壓及冷卻裝置要和測試平臺設(shè)備相連,開啟蓄電池包的被動(dòng)保護(hù)功能,保證主動(dòng)保護(hù)開啟,必要時(shí)可通過斷開蓄電池包的主接觸器來實(shí)現(xiàn),冷卻裝置根據(jù)制造商的要求工作。蓄電池包與測試平臺之間并沒有信息交換,測試平臺檢測蓄電池系統(tǒng)的電流、電壓、容量或能量等參數(shù)而蓄電池系統(tǒng)與測試平臺之間有信號交換。蓄電池包的參數(shù)限值由測試平臺直接控制,而蓄電池系統(tǒng)的高壓、低壓、冷卻裝置及BCU要和測試平臺設(shè)備相連接,開啟蓄電池系統(tǒng)的主動(dòng)和被動(dòng)保護(hù)。測試平臺和BCU之間實(shí)現(xiàn)正常通訊,測試平臺保證測試參數(shù)、條件與測試規(guī)程的要求一致,并保證電池系統(tǒng)工作在合理的限值之內(nèi),這些限值由BCU通過總線傳輸至測試平臺,BCU控制冷卻裝置的工作。

 

  主動(dòng)保護(hù)同時(shí)也需要由測試平臺保證。系統(tǒng)測試中,蓄電池系統(tǒng)通過總線和測試平臺通訊,將蓄電池狀態(tài)參數(shù)和工作限值實(shí)時(shí)傳輸給測試平臺,再由測試平臺根據(jù)電池狀態(tài)和工作限值控制測試過程。測試平臺檢測系統(tǒng)的電流、電壓、容量或能量等參數(shù),并將這些參數(shù)作為測試結(jié)果和計(jì)算依據(jù)。在測試樣品前,還要測量樣品的質(zhì)量和體積,如果有冷卻系統(tǒng),也應(yīng)計(jì)算在內(nèi),如果難以測量,則采用制造商提供的數(shù)據(jù)。此外,電池包及電池系統(tǒng)測試前還需要做循環(huán)預(yù)處理,以確保電池包及系統(tǒng)的穩(wěn)激活及穩(wěn)定狀態(tài),功率型蓄電池及系統(tǒng)要求充電為1C倍率,放電為2C,而能量型蓄電池及系統(tǒng)預(yù)處理循環(huán)要求充放電均以1C倍率,2種類型電池包及系統(tǒng)充放電間均擱置30min。

 

  標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)測試中,能量型及功率型蓄電池包及系統(tǒng)均要求1C充放電。如果連續(xù)2次的放電容量的差別小于額定容量的3%,則蓄電池包和系統(tǒng)完成預(yù)處理測試。如果標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)和一個(gè)新的測試項(xiàng)目之間時(shí)間間隔大于24h,則需要重新進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)充電。

 

  GB/T 31467.1與GB/T 31467.2的測試項(xiàng)目均包含5個(gè)測試內(nèi)容:室溫、高溫、低溫下的能量和容量測試;功率和內(nèi)阻測試;無負(fù)載容量損失;存儲(chǔ)容量損失和能量效率測試,GB/T 31467.2多了高低溫啟動(dòng)功率測試一項(xiàng),即考察-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。無負(fù)載容量損失、存儲(chǔ)容量損失、和能效測試項(xiàng)測試均針對蓄電池系統(tǒng),且GB/T 31467.1與GB/T 31467.2的這幾項(xiàng)的測試流程基本一致。

 

  1能量和容量測試項(xiàng):2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均要求測試25℃、40℃、0℃和-20℃下,產(chǎn)品1C放電條件下以及最大放電電流Imax下的容量和能量參數(shù),但GB/T 31467.2低溫容量測試項(xiàng)中還需要進(jìn)行1/3C放電容量和能量。

 

  2功率和內(nèi)阻測試項(xiàng):-20℃、0℃、25℃、40℃這4個(gè)溫度下,GB/T 31467.1要求測80%、50%、20%這3個(gè)不同SOC平臺的充放電功率值和充放電內(nèi)阻值,而GB/T 31467.2要求測90%、50%、20%這3個(gè)不同SOC平臺的充放電功率值和充放電內(nèi)阻值,脈沖功率測試工況的電流曲線兩者各有不同,功率型測試電流要求倍率較高,而能量型電流較低,詳見圖3、圖4。

我國現(xiàn)有動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

圖3  GB/T31467.1脈沖功率特性曲線-電流示例

我國現(xiàn)有動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

圖4 GB/T31467.2脈沖功率特性曲線-電流示例

 

  3無負(fù)載容量損失項(xiàng):模擬25℃和40℃的車載狀態(tài)下(由系統(tǒng)輔助電源供電),動(dòng)力電池系統(tǒng)長期擱置所造成的容量損失,擱置前動(dòng)力電池系統(tǒng)處于滿電狀態(tài),擱置時(shí)間為7天和30天(中間有2次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán))。

 

  4儲(chǔ)存中容量損失項(xiàng):考察蓄電池系統(tǒng)長期存儲(chǔ)狀態(tài)下的容量損失,45℃下,50%SOC狀態(tài)下的系統(tǒng)存儲(chǔ)30天,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)2次后,計(jì)算剩余容量并確定容量損失率。

 

  5能量效率測試項(xiàng):GB/T 31467.1旨在測試樣品在不同SOC狀態(tài)下的快速充放電效率:分別檢測-20℃、0℃、25℃、40℃這4個(gè)溫度下,65%、50%、35%這3個(gè)不同SOC平臺的快速率充放電效率。GB/T 31467.2旨在測試電池系統(tǒng)在不同溫度不同倍率充電時(shí)的性能以及能量循環(huán)效率:分別檢測室溫、0℃和Tmin(由制造商和客戶商定)下,電池系統(tǒng)以1C和Imax兩種充放電倍率所測得的充放電效率。

 

  GB/T 31467.1及GB/T 31467.2均為測試規(guī)程,并未對測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一的判定,說明國家標(biāo)準(zhǔn)在模組及系統(tǒng)級別的性能測試更加側(cè)重對生產(chǎn)商進(jìn)行檢測指導(dǎo)。而國家對安全性有著更嚴(yán)格的要求及監(jiān)管力度,GB/T 31467.3規(guī)定了電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)安全性的要求和測試方法,各項(xiàng)測試結(jié)果也出具了判定要求依據(jù),這對系統(tǒng)及組裝技術(shù)相對較弱的電動(dòng)車蓄電池企業(yè)的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量極具挑戰(zhàn)。

 

  GB/T 31467.3中,振動(dòng)、機(jī)械沖擊測試是模擬電池包及系統(tǒng)安裝在車上,在運(yùn)輸過程中因車輛顛簸各種方向沖擊造成的可能損傷。目前振動(dòng)項(xiàng)已經(jīng)有所變更,具體內(nèi)容為:已刪除原標(biāo)準(zhǔn)的3個(gè)方向振動(dòng)測試內(nèi)容,參考測試對象車輛安裝位置和GB/T 2323.43的要求,將測試對象安裝在振動(dòng)臺上。蓄電池包和系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行15min正弦波動(dòng),振動(dòng)頻率從7Hz增加至50Hz再回至7Hz。此循環(huán)應(yīng)按照制造商規(guī)定的蓄電池包或系統(tǒng)安裝位置的垂直方向在3h中重復(fù)12次。振動(dòng)后,蓄電池包或系統(tǒng)需運(yùn)行1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán),并觀察1h。要求測試過程中和測試后,系統(tǒng)完好,無機(jī)械、電氣、精度、絕緣、性能等方面的損傷。機(jī)械沖擊的要求稍低:無機(jī)械損傷、無泄漏、外殼破裂、著火或爆炸現(xiàn)象,絕緣正常。

 

  GB/T 31467.3中,跌落測試是模擬安裝或者維修過程中可能造成的自由跌落,要求電池包或系統(tǒng)無電解液泄漏、著火或者爆炸等現(xiàn)象;翻滾是模擬安裝在車輛上因意外隨整車翻滾,要求無泄漏,無著火或爆炸等現(xiàn)象;模擬擬碰撞是模擬安裝在車輛上發(fā)生車輛之間碰撞的危險(xiǎn),要求絕緣正常,無電解液泄漏,無著火爆現(xiàn)象,絕緣正常;擠壓測試模擬車輛發(fā)生碰撞后,電池包發(fā)生嚴(yán)重?cái)D壓變形的情況,要求無著火爆炸現(xiàn)象;溫度沖擊、濕熱循環(huán)模擬外部環(huán)境溫度及高溫高濕的存儲(chǔ)或運(yùn)輸狀態(tài)下,要求絕緣正常、無電解液泄漏,無起火和爆炸現(xiàn)象;海水浸泡模擬產(chǎn)品被海水完全浸沒的極端狀態(tài),要求無起火和爆炸現(xiàn)象。外部火燒模擬產(chǎn)品直接暴露于外部火焰一般發(fā)生于整車因線路短路或燃油泄漏著火的情況;鹽霧腐蝕、高海拔模擬海邊城市和高原低氣壓等特殊環(huán)境下的使用情況。過溫保護(hù)、短路保護(hù)、過充電保護(hù)、過放電保護(hù)分別模擬高溫、外部短路、過充電濫用及過放電濫用情況下的系統(tǒng)保護(hù)功能。由此可見GB/T 31467.3彌補(bǔ)了動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)級別的各類安全要求方面的空白。

 

三、結(jié)語

  現(xiàn)有6項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的推行和使用對國內(nèi)動(dòng)力蓄電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了統(tǒng)一的衡量測試標(biāo)準(zhǔn),也為監(jiān)管部門提供了有效的監(jiān)督依據(jù)。不同標(biāo)準(zhǔn)的相互銜接及組合覆蓋了動(dòng)力電池、模組、系統(tǒng)等各個(gè)等級部件,有利于動(dòng)力電池行業(yè)的健康發(fā)展。不過現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)在模組和系統(tǒng)層面更多的參考了國外已有的標(biāo)準(zhǔn)體系,其優(yōu)勢在于國際標(biāo)準(zhǔn)的研制及運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)更為豐富成熟,對我國的標(biāo)準(zhǔn)制定起到了重要指導(dǎo)作用。國標(biāo)的制定少走了從無到有的很多彎路,但是,我們還需進(jìn)一步的加強(qiáng)適合中國自己產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究探索,不斷在實(shí)踐中完善和改進(jìn)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),并推動(dòng)國標(biāo)走向世界。

 

我國現(xiàn)有動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

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來源:謝樂瓊/何向明

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