随着装甲车辆、电驱辅助系统、特种车辆以及无人化地面平台不断电气化,锂离子电池逐渐应用于车辆动力、辅助供电、通信设备和任务载荷供电系统。
与普通新能源汽车动力电池相比,装甲车辆使用的锂电池通常面临更加复杂的工作环境,包括:
强振动;
机械冲击;
高低温;
湿热;
盐雾;
砂尘;
高海拔;
长期储存。
因此,装甲车辆锂电池不能只进行常规容量和循环寿命测试,还需要根据装备任务环境进行系统级可靠性和安全性验证。
需要特别说明的是,目前并不存在一个可以覆盖所有装甲车辆锂电池产品的单一“安全测试标准”。实际项目通常需要依据装备总体技术条件、供电系统要求、适用GJB标准以及合同技术条件进行剪裁。军用环境试验的重要标准体系之一是GJB 150A系列,其中GJB 150.1A-2009规定了通用要求,GJB 150.3A-2009、GJB 150.4A-2009、GJB 150.16A-2009和GJB 150.18A-2009分别涉及高温、低温、振动和冲击等环境试验。
装甲车辆的使用环境与普通民用车辆存在明显差异。
车辆电池可能长期承受:
坑洼路面振动;
越障冲击;
长距离运输;
高低温变化;
潮湿及腐蚀环境。
因此,装甲车辆锂电池的安全性需要从多个层面进行评价。
首先是电芯安全,其次是电池模组和PACK结构安全,同时还要验证BMS、电气连接和整套电池系统在环境应力下的工作能力。
真正合理的测试思路不是“做一个固定测试清单”,而是根据车辆实际使用环境进行环境剖面分析和试验剪裁。GJB 150.1A-2009本身就是GJB 150系列环境试验的通用要求。
在实际工程项目中,可以从三个层面理解相关标准。
| 标准类别 | 主要作用 |
|---|---|
| GJB军用标准 | 装备环境、可靠性及军用产品技术要求 |
| GB国家标准 | 锂电池、电池组等通用安全要求 |
| IEC国际标准 | 面向国际市场或项目的电池安全及测试要求 |
对于装甲车辆锂电池,GJB 150系列环境试验尤其重要,因为它覆盖了军用装备在高低温、湿热、振动、冲击、盐雾、砂尘、浸渍等环境下的试验方法。GJB 150系列目前包含多个不同环境试验部分,并不是所有车辆电池都必须全部执行。
**GJB 150.1A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第1部分:通用要求》**是GJB 150A系列的重要基础标准。
其作用不是规定某一个具体温度或振动参数,而是为环境试验的:
试验目的;
试验条件;
试验程序;
试验信息;
结果分析;
提供通用框架。该标准目前公开资料显示为有效标准。
对于装甲车辆电池项目,这意味着测试条件不能简单照搬其他车辆的试验参数,需要根据:
安装位置;
车辆平台;
使用区域;
任务剖面;
进行合理剪裁。
**GJB 150.3A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第3部分:高温试验》**用于评价高温环境对装备安全性、完整性和性能的影响。
该标准包括:
高温储存试验;
高温工作试验;
恒定温度程序;
日循环程序。
相关技术研究指出,GJB 150.3A对储存状态和工作状态进行了区分,并根据不同环境使用场景采用不同试验程序。
对于装甲车辆锂电池,需要重点关注:
高温状态下电池容量;
BMS保护逻辑;
箱体及连接件可靠性;
温升;
高温后绝缘性能。
**GJB 150.4A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第4部分:低温试验》**用于评价低温环境对装备性能和安全性的影响。
低温会导致锂电池:
内阻上升;
可用容量下降;
功率能力降低。
如果在低温环境下强制充电,还需要关注析锂等潜在风险。
因此装甲车辆电池低温测试应关注:
低温启动;
低温放电;
低温储存;
低温恢复;
低温充电控制。
GJB 150.4A-2009目前公开标准资料显示为低温试验标准,适用于军用装备低温试验。
装甲车辆锂电池PACK长期安装在车辆平台上,振动是必须重点验证的环境因素。
**GJB 150.16A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第16部分:振动试验》**用于评价装备在寿命周期振动条件下保持正常工作的能力。公开标准资料显示,该标准目前有效。
对于电池PACK,振动测试重点检查:
电芯固定;
模组连接;
母排可靠性;
线束固定;
连接器锁止;
箱体结构;
BMS安装。
试验结束后不能只看外观,还应进行电气性能和通信功能验证。
装甲车辆在越障、运输和复杂路况下可能受到明显冲击。
**GJB 150.18A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第18部分:冲击试验》**用于军用装备冲击环境验证。
对于锂电池PACK,冲击试验重点关注:
电芯是否发生机械损伤;
模组是否松动;
汇流排是否变形;
连接器是否脱落;
壳体是否开裂;
绝缘是否下降。
如果装甲车辆需要在:
沿海区域;
高湿地区;
盐雾环境;
长期使用,则需要考虑腐蚀试验。
**GJB 150.11A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第11部分:盐雾试验》**用于评价装备在盐雾环境中的耐腐蚀性能。
对于电池PACK,应特别关注:
箱体腐蚀;
连接件腐蚀;
端子腐蚀;
密封件老化;
防护涂层完整性。
装甲车辆实际使用环境可能还涉及:
沙漠;
戈壁;
泥泞环境;
雨雪环境。
GJB 150A系列还包括砂尘、淋雨、湿热、浸渍等相关试验项目。公开标准目录列出了GJB 150.8A、150.9A、150.12A、150.14A等不同环境试验方法。
因此,电池PACK设计需要根据实际车辆任务环境选择对应试验,而不能简单宣称“通过军标”就代表所有环境条件均已验证。
环境试验只是验证环节,真正的安全性还需要从设计阶段建立。
需要控制:
容量差异;
内阻差异;
电压差异。
电芯一致性直接影响PACK长期可靠性。
PACK需要针对:
振动;
冲击;
长期机械载荷;
进行设计。
包括:
过充保护;
过放保护;
过流保护;
短路保护;
熔断保护;
高压隔离。
高压系统还可以根据项目需求增加:
HVIL高压互锁;
绝缘监测;
预充电路。
BMS是动力电池系统的核心控制单元。
主要功能包括:
实时获取:
单体电压;
电流;
温度。
估算:
剩余电量;
可用能源。
分析:
容量衰减;
电池健康状态。
针对:
过压;
欠压;
过流;
高温;
绝缘异常;
执行不同保护策略。
这是采购过程中非常容易忽略的问题。
电芯通过安全测试,并不等于:
完整电池PACK满足装甲车辆使用要求。
因为PACK中还存在:
母排;
线束;
连接器;
BMS;
箱体;
继电器;
熔断器。
这些部件在振动、冲击、高低温环境下都可能成为薄弱环节。
因此,更合理的验证路线是:
电芯验证 → 模组验证 → PACK验证 → 环境试验 → 整车联调。
| 测试类别 | 主要验证内容 |
|---|---|
| 高温 | 高温储存、工作性能 |
| 低温 | 低温启动、放电、恢复 |
| 温度变化 | 温度循环及结构可靠性 |
| 振动 | 电芯、模组、连接件可靠性 |
| 冲击 | PACK结构和电气连接 |
| 盐雾 | 箱体、连接件耐腐蚀 |
| 湿热 | 潮湿环境可靠性 |
| 防水/浸渍 | 密封和绝缘 |
| 砂尘 | 外部防护能力 |
| 电气安全 | 过充、过放、短路、绝缘 |
| 通信测试 | BMS数据及故障信息 |
具体测试组合需要根据车辆任务环境和合同技术条件确定。
采购时建议重点考察以下能力。
而不是单纯采购电芯进行组装。
能够根据GJB 150A系列进行测试项目剪裁,而不是只提供普通电池测试报告。
需要根据车辆控制系统匹配:
电压;
电流;
温度;
SOC;
故障信息。
电池最终需要与:
电机系统;
车辆控制器;
充电系统;
辅助负载;
进行匹配。
浩博电池,即东莞市浩博光电科技有限公司,专注于定制化锂电池PACK、高压动力电池系统及特殊环境电源方案。
针对特种车辆及高可靠移动装备,可根据项目需求开展:
动力电芯选型;
电池模组设计;
PACK结构开发;
BMS系统开发;
高低温方案;
防水防尘设计;
抗振动冲击结构设计;
高压电池系统设计。
对于实际军用项目,应以项目合同、装备技术条件及具体适用的GJB标准为准,进行针对性的测试和验证。
没有。实际项目通常根据装备技术条件和使用环境,从GJB 150A系列等标准中进行针对性选择和剪裁。
通常重点关注:
高低温、振动、冲击、湿热、盐雾、防水防尘以及电气安全。
GJB 150.16A-2009是振动试验标准,用于验证装备在寿命周期振动条件下的可靠工作能力。
GJB 150.18A-2009是冲击试验标准,用于验证装备受到冲击环境后的可靠性。
需要。电芯、模组、PACK和整车属于不同验证层级,特别是装甲车辆PACK还需要验证结构、电气连接和环境适应性。
装甲车辆锂电池安全测试标准规范的核心,并不是单纯完成某一项电池安全测试,而是建立从电芯到PACK、从实验室到整车的完整可靠性验证体系。
实际项目可重点关注:
GJB 150.1A-2009通用要求、GJB 150.3A-2009高温、GJB 150.4A-2009低温、GJB 150.16A-2009振动、GJB 150.18A-2009冲击,以及根据任务环境选择的盐雾、湿热、砂尘、淋雨、浸渍等试验。
对于装甲车辆动力电池而言,真正值得关注的是:
电芯安全 + PACK结构 + BMS保护 + 环境可靠性 + 整车联调。
浩博电池(东莞市浩博光电科技有限公司)可根据特种车辆的电压、容量、功率、安装空间及工作环境,进行定制化锂电池PACK和高可靠动力电源方案设计。