1月24日,电动汽车资源网获悉,工信部发布关于征求《电动汽车安全要求》等3项强制性国家标准(征求意见稿)意见的通知。通知指出,为加强新能源汽车行业管理,提高新能源汽车安全要求,完善新能源汽车标准体系,促进新能源汽车产业发展,工业和信息化部装备工业司组织行业机构、重点企业等单位研究编制了《电动汽车安全要求(征求意见稿)》《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求(征求意见稿)》《电动客车安全要求(征求意见稿)》,现公开征求社会各界意见。
其中,《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求(征求意见稿)》如下:
前 言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114)归口。
本标准负责起草单位:
本标准参加起草单位:
本标准主要起草人:
引言
本引言旨在介绍本标准的要求所依据的原则,理解这些原则对电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统的设计和应用是很有必要的。需要注意的是本标准仅考虑电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统最基本的安全要求以提供对人身的安全保护,不涉及生产和运输安全,也不涉及性能和功能特性。
随着技术和工艺的进一步发展必然会要求进一步修订本标准。
在本标准范围内电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统导致的危险是指:
——泄漏,可能导致高压安全、绝缘失效间接造成电击、起火等危险;
——起火,直接烧伤人体;
——爆炸,直接危害人体;
——电击,由于电流流过人体而引起的伤害。
在确定电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统采用何种设计方案时,需遵守以下的优先次序:
——首先,如有可能,优先选择安全性高的材料,尽量避免使用容易出现绝缘失效、热失控或燃烧起火的材料;
——其次,如果无法实行以上原则,那么需制定保护措施,减少或消除危险发生的可能性。
上述原则不能代替本标准的详细要求,只是让设计者了解这些要求所依据的原则。
电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统的安全性与其材料选择、设计及使用条件有关。其中使用条件包含了正常使用条件、可预见的误用条件和可预见的故障条件,还包括影响其安全的环境条件诸如温度、海拔等因素。
电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求
1 范围
本标准规定了电动汽车用锂离子动力蓄电池(以下简称锂离子电池)单体、电池包或系统的安全要求和试验方法。
本标准适用于装载在电动汽车上的锂离子电池单体、电池包或系统,镍氢电池单体、电池包或系统等可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Db 交变湿热(12h+12h循环)
GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验 第2部分: 试验方法 试验Ka:盐雾
GB/T 2423.43 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 振动、冲击和类似动力学试验样品的安装
GB/T 2423.56 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fh:宽带随机振动(数字控制)和导则
GB/T 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义
GB/T 4208-2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 19596-2017 电动汽车术语
GB/T 28046.1-2011 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第1部分:一般规定
GB/T 28046.3 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第3部分:机械负荷
GB/T 28046.4 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第4部分:气候负荷
3 术语与定义
GB/T 3730.1-2001、GB/T 19596-2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
锂离子电池单体 lithium-ion cell
利用锂离子作为导电离子,在阳极和阴极之间移动,将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置,通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子,并被设计成可充电。
3.2
锂离子电池模块 lithium-ion battery module
将一个以上锂离子电池单体按照串联、并联或串并联方式组合,并作为电源使用的组合体。也称作锂离子电池组。
3.3
锂离子电池包 lithium-ion battery pack
通常包括锂离子电池单体、锂离子电池管理系统、锂离子电池箱及相应附件(冷却部件、连接线缆等),具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。
3.4
锂离子电池系统 lithium-ion battery system
一个或一个以上的锂离子电池包及相应附件(管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备及机械总成等)构成的能量存储装置。
3.5
锂离子电池电子部件 lithium-ion battery electronics
采集或者同时监测锂离子电池包电和热数据的电子装置,必要时可以包括用于电池单体均衡的电子部件。
注:电池电子部件可以包括单体控制器。电池单体间的均衡可以由电池电子部件控制,或者通过电池控制单元控制。
3.6
电池控制单元 Battery Control Unit; BCU
控制、管理、检测或计算电池系统的电和热相关的参数,并提供电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置。
3.7
额定容量 rated capacity
以制造商规定的条件测得的并由制造商标明的电池单体、模块、电池包或系统的容量值。
注:额定容量通常用安时(Ah)或毫安时(mAh)来表示。
3.8
可用容量 available capacity
以制造商规定的条件,从完全充电的电池单体、模块、电池包或系统中释放的容量值。
3.9
荷电状态 State-of-charge; SOC
当前电池单体、模块、电池包或系统中按照制造商规定的放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。
3.10
爆炸 explosion
电池单体、模块、电池包或系统外壳猛烈破裂,并且有主要组成部分(固体物质)从非泄气口抛射出来。
3.11
起火 fire
电池单体、模块、电池包或系统任何部位发生持续燃烧(火焰持续时间大于1s)。火花及拉弧不属于燃烧。
注:火焰持续时间大于1s是指单次火焰持续时间,而非多次火焰的累计时间。
3.12
泄气 venting
电池单体、模块、电池包或系统内部压力增加时,气体通过预先设计好的方式释放出来,以防止破裂或爆炸。
3.13
外壳破裂 housing crack
由于内部或外部因素引起电池单体、模块、电池包或系统外壳的机械损伤,导致内部物质暴露或溢出。
3.14
泄漏 leakage
液体从电池单体、模块、电池包或系统中漏出。
注:以测试对象外部可见为准。
3.15
乘用车 passenger car
在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车,包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。它也可以牵引一辆挂车。
3.16
商用车 commercial vehicle
在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车,并且可以牵引挂车。
乘用车不包括在内。
3.17
热失控 thermal runaway
电池单体放热连锁反应引起的电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。
3.18
热扩散 thermal propagation
电池包或系统内由电池单体热失控引发的其余电池单体接连发生温度上升的现象。
3.19
充电终止电压 end-of-charge voltage
电池单体、模块、电池包或系统正常充电时允许达到的最高电压。
3.20
放电终止电压 end-of-discharge voltage
电池单体、模块、电池包或系统正常放电时允许达到的最低电压。
4 符号和缩略语
下列符号和缩略语适用于本文件。
I1:1 h率放电电流(A),其数值等于1 h额定容量值。
I3:3 h率放电电流(A),其数值等于1 h额定容量值的1/3。
5 安全要求
5.1 锂离子电池单体安全要求
5.1.1
锂离子电池单体按8.1.2进行过放电试验时,应不起火、不爆炸。
5.1.2 锂离子电池单体按8.1.3进行过充电试验时,应不起火、不爆炸。
5.1.3 锂离子电池单体按8.1.4进行短路试验时,应不起火、不爆炸。
5.1.4 锂离子电池单体按8.1.5进行加热试验时,应不起火、不爆炸。
5.1.5 锂离子电池单体按8.1.6进行温度循环试验时,应不起火、不爆炸。
5.1.6
锂离子电池单体按8.1.7进行挤压试验时,应不起火、不爆炸。
5.2 锂离子电池包或系统安全要求
5.2.1 锂离子电池包或系统按8.2.1.1进行振动试验,应满足最小监控单元无电压锐变(电压差的绝对值不大于0.15 V);无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象;试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.2 锂离子电池包或系统电子装置按照8.2.1.2进行振动试验,应连接可靠,结构完好,无装机松动,且试验后状态参数测量准确度满足表1要求。
5.2.3 锂离子电池包或系统按照8.2.2进行机械冲击试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.4 锂离子电池包或系统按照8.2.3进行模拟碰撞试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.5 锂离子电池包或系统按照8.2.4进行挤压试验,应无起火、爆炸现象。
5.2.6 锂离子电池包或系统按照8.2.5进行湿热循环试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后30 min之内的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.7 锂离子电池包或系统按照8.2.6进行浸水安全试验。
按方式一进行,应无起火或爆炸现象;
按方式二进行,试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。电池包各电路接插件及箱体内部均应无水浸入。
5.2.8 锂离子电池包或系统按照8.2.7进行热稳定性试验,外部火烧试验应无爆炸现象。
5.2.9 锂离子电池包或系统按照8.2.8进行温度冲击试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.10 锂离子电池包或系统按照8.2.9进行盐雾试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。
5.2.11 锂离子电池包或系统按照8.2.10进行高海拔试验,应无放电电流锐变、电压异常、泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.12 锂离子电池系统按照8. 2.11进行过温保护试验,应
无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.13 锂离子电池系统按照8. 2.12进行过流保护试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.14 锂离子电池系统按照8. 2.13进行外部短路保护试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.15 锂离子电池系统按照8. 2.14进行过充电保护试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
5.2.16 锂离子电池系统按照8. 2.15进行过放电保护试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝缘电阻值不小于100 Ω/V。
6 试验条件
6.1 一般条件
6.1.1
除非另有规定,试验环境温度为25℃±5℃,相对湿度为15～90%,大气压力为86 kPa～106 kPa。本标准所提到的室温,是指25℃±2℃。
6.1.2
8.1条的试验对象为锂离子电池单体,若制造商无法提供可单独工作的锂离子电池单体,可采用锂离子电池模块来进行试验,安全要求仍按照5.1条执行。
6.1.3 对于由车体包覆并构成电池包箱体的,应带箱体或车体测试。
6.1.4
锂离子电池包或系统交付时需要包括必要的操作文件,以及和测试设备相连所需的接口部件,如连接器,插头,包括冷却系统接口,锂离子电池包或系统的典型结构参见附录A。制造商需要提供锂离子电池包或系统的安全工作限值,以保证整个测试过程的安全。
6.1.5
锂离子电池包或系统在所有测试前进行绝缘电阻测试。测试位置为:正极和外壳,负极和外壳。要求绝缘电阻不小于100 Ω/V。具体测试方法见附录B。
6.1.6
当测试的目标环境温度改变时,在进行测试前测试对象需要完成环境适应过程:在低温下静置不少于24 h;在高温下静置不少于16 h。
6.1.7
如果锂离子电池包或系统由于某些原因(如尺寸或重量)不适合进行某些测试,那么供需双方协商一致后可以用锂离子电池包或系统的子系统代替作为测试对象,进行全部或部分测试,但是作为测试对象的子系统应该包含和整车要求相关的所有部分。
6.1.8
调整SOC至实验目标值n%的方法;按制造商提供的充电方式将锂离子电池包或系统充满电,静置1 h,以1 I1恒流放电(100-n)/100 h。每次SOC调整后,在新的测试开始前测试对象需要静置30 min。
6.1.9
测试过程中的放电倍率大小按照标准的规定执行,充电方法和放电截止条件由制造商提供。
6.1.10 锂离子电池单体、电池包或系统的额定容量对于测试过程具有重要影响。锂离子电池单体、电池包或系统的实际可用容量与额定容量之差的绝对值不得超过额定容量的5%。
6.1.11
除有特殊规定,测试对象均以制造商规定的满电状态进行测试。
6.1.12
锂离子电池单体、电池包或系统放电电流符号为正,充电电流符号为负。
6.2 测量仪器、仪表准确度
测量仪器、仪表准确度应满足以下要求:
a) 电压测量装置:不低于0.5级;
b) 电流测量装置:不低于0.5级;
c) 温度测量装置:±0.5℃;
d) 时间测量装置:±0.1%;
e) 尺寸测量装置:±0.1%;
f) 质量测量装置:±0.1%。
6.3 测试过程误差
控制值(实际值)与目标值之间的误差要求如下:
a) 电压:±1%;
b) 电流:±1%;
c) 温度:±2℃。
6.4 数据记录与记录间隔
除非在某些具体测试项目中另有说明,否则测试数据的记录间隔需小于等于1 Hz,如时间、温度、电流和电压等。
7 试验准备
7.1 锂离子电池单体试验准备
7.1.1 锂离子电池单体标准充电
7.1.1.1
室温下,锂离子电池单体先以1 I1电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压,搁置1 h(或制造商提供的不大于1 h的搁置时间),然后按制造商