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GB 38031-2020
Electric vehicles traction battery safety requirements
ICS 43.080
T47
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 31485-2015,GB/T 31467.3-2015
电动汽车用动力蓄电池安全要求
2020-05-12发布
2021-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 缩略语和符号 3
4.1 缩略语 3
4.2 符号 3
5 安全要求 3
5.1 电池单体安全要求 3
5.2 电池包或系统安全要求 3
6 试验条件 4
6.1 一般条件 4
6.2 测量仪器、仪表准确度 5
6.3 测试过程误差 5
6.4 数据记录与记录间隔 5
7 试验准备 5
7.1 电池单体试验准备 5
7.2 电池包或系统试验准备 6
8 试验方法 6
8.1 电池单体安全性试验方法 6
8.2 电池包或系统安全性试验方法 8
9 实施日期 19
附录A(资料性附录) 电池包或系统的典型结构 20
附录B(规范性附录) 电池包或系统绝缘电阻测试方法 22
附录C(规范性附录) 热扩散乘员保护分析与验证报告 24
参考文献 28
前言
本标准的全部技术内容为强制性。
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准代替GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》及GB/T 31467.3-
2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》,与GB/T 31485-
2015及GB/T 31467.3-2015相比,主要技术变化如下:
---修改了电池单体过放电的安全要求(见5.1.1,GB/T 31485-2015中5.1.1);
---修改了电池单体过充电的试验方法(见8.1.3,GB/T 31485-2015中6.2.3);
---修改了电池单体挤压的试验方法(见8.1.7,GB/T 31485-2015中6.2.7);
---删除了电池单体跌落的安全要求和试验方法(见GB/T 31485-2015中5.1.4和6.2.5);
---删除了电池单体针刺的安全要求和试验方法(见GB/T 31485-2015中5.1.7和6.2.8);
---删除了电池单体海水浸泡的安全要求和试验方法(见GB/T 31485-2015中5.1.8和6.2.9);
---删除了电池单体低气压的安全要求和试验方法(见GB/T 31485-2015中5.1.10和6.2.11);
---删除了电池模块的安全要求和试验方法(见GB/T 31485-2015中5.2和6.3);
---修改了电池包或系统振动的安全要求和试验方法(见5.2.1和8.2.1,GB/T 31467.3-2015中
7.1.1和7.1.3.1);
---删除了电池包或系统电子装置振动的安全要求和试验方法(见GB/T 31467.3-2015中7.1.2
和7.1.3.2);
---修改了电池包或系统机械冲击的试验方法(见8.2.2,GB/T 31467.3-2015中7.2);
---修改了电池包或系统模拟碰撞的试验方法(见8.2.3,GB/T 31467.3-2015中7.5);
---修改了电池包或系统挤压的试验方法(见8.2.4,GB/T 31467.3-2015中7.6);
---修改了电池包或系统湿热循环的试验方法(见8.2.5,GB/T 31467.3-2015中7.8);
---修改了电池包或系统浸水的安全要求和试验方法(见5.2.6和8.2.6,GB/T 31467.3-2015中
7.9);
---修改了电池包或系统外部火烧的安全要求和试验方法[见5.2.7a)和8.2.7.1,GB/T 31467.3-
2015中7.10];
---增加了电池包或系统热扩散安全要求和试验方法[见5.2.7b)、8.2.7.2和附录C];
---修改了电池包或系统温度冲击的试验方法(见8.2.8,GB/T 31467.3-2015中7.7);
---修改了电池包或系统盐雾的安全要求和试验方法(见5.2.9和8.2.9,GB/T 31467.3-2015中
7.11);
---修改了电池包或系统高海拔的安全要求和试验方法(见5.2.10和8.2.10,GB/T 31467.3-
2015中7.12);
---修改了电池包或系统过温保护的安全要求和试验方法(见5.2.11和8.2.11,GB/T 31467.3-
2015中7.13);
---增加了电池包或系统过流保护的安全要求和试验方法(见5.2.12和8.2.12);
---修改了电池包或系统外部短路保护的试验方法(见8.2.13,GB/T 31467.3-2015中7.14);
---修改了电池包或系统过充电保护的试验方法(见8.2.14,GB/T 31467.3-2015中7.15);
---修改了电池包或系统过放电保护的试验方法(见8.2.15,GB/T 31467.3-2015中7.16);
---删除了电池包或系统跌落的安全要求和试验方法(见GB/T 31467.3-2015中7.3);
---删除了电池包或系统翻转的安全要求和试验方法(见GB/T 31467.3-2015中7.4)。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口。
本标准起草单位:宁德时代新能源科技股份有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、合肥国轩
高科动力能源有限公司、万向一二三股份公司、上海卡耐新能源有限公司、中国电子科技集团公司第十
八研究所、工业信息化部装备工业发展中心、比亚迪汽车工业有限公司、天津力神电池股份有限公司、湖
南科霸汽车动力电池有限责任公司、北京新能源汽车股份有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司、上
海蔚来汽车有限公司、中信国安盟固利动力科技有限公司、奇瑞新能源汽车技术有限公司、上海汽车集
团股份有限公司技术中心、中国第一汽车集团有限公司、广州汽车集团股份有限公司、重庆长安新能源
汽车科技有限公司、浙江吉利控股集团有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、国家汽
车质量监督检验中心(襄阳)、长春汽车检测中心有限责任公司、知豆电动汽车有限公司、深圳市沃特玛
电池有限公司、长城汽车股份有限公司、天津市捷威动力工业有限公司、惠州市亿能电子有限公司、东风
汽车集团有限公司技术中心、银隆新能源股份有限公司、中通客车控股股份有限公司、微宏动力系统(湖
州)有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司。
本标准主要起草人:陈小波、王芳、肖成伟、陆春、吴凯、侯飞、郑利峰、张海林、廉玉波、孟祥峰、樊彬、
陈万吉、张娜、徐国昌、代康伟、王高武、邓小嘉、刘正耀、武卫忠、刘磊、曾祥兵、陆珂伟、闫国丰、刘仕强、
梅骜、袁昌荣、孔治国、张红波、李宁、雒小丹、朱顺良、覃北阶、崔凤涛、王红梅、匡德志、饶睦敏、侯航、
王驰伟、樊耀国、夏洋、蔡惠群、王钦普、李辉、李王玉。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 31485-2015;
---GB/T 31467.3-2015。
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动力蓄电池单体、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动力蓄电池单体、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、运输、维护和回收安全,也不涉及性能
和功能特性。
随着技术和工艺的进一步发展将会要求修订本标准。
在本标准范围内电动汽车用动力蓄电池单体、电池包或系统导致的危险是指:
---泄漏,可能导致电池系统高压、绝缘失效间接造成人员电击、电池系统起火等危险;
---起火,直接烧伤人体;
---爆炸,直接危害人体,包括高温烧伤、冲击波伤害和爆炸碎片伤害等;
---电击,由于电流流过人体而引起的伤害。
电动汽车用动力蓄电池单体、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。
电动汽车用动力蓄电池安全要求
1 范围
本标准规定了电动汽车用动力蓄电池(以下简称电池)单体、电池包或系统的安全要求和试验方法。
本标准适用于电动汽车用锂离子电池和镍氢电池等可充电储能装置。
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 环境试验 第2部分:试验方法 试验Fh:宽带随机振动和导则
GB/T 4208-2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 19596 电动汽车术语
GB/T 28046.4-2011 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 术语和定义
GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电池单体 secondarycel
将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置。
注: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
电池模块 batterymodule
将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合,并作为电源使用的组合体。
3.3
电池包 batterypack
具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。
注:通常包括电池单体、电池管理模块(不含BCU)、电池箱及相应附件(冷却部件、连接线缆等)。
3.4
电池系统 batterysystem
一个或一个以上的电池包及相应附件(管理系统、高压电路、低压电路及机械总成等)构成的能量存
储装置。
3.5
电池电子部件 batteryelectronics
采集或者同时监测电池包电和热数据的电子装置。
注:电池电子部件可以包括单体控制器和用于电池单体均衡的电子部件。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 batterycontrolunit
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信的
电子装置。
3.7
额定容量 ratedcapacity
以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体、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
实际容量 practicalcapacity
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
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实际容量的百
分比。
3.10
爆炸 explosion
突然释放足量的能量产生压力波或者喷射物,可能会对周边区域造成结构或物理上的破坏。
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(单次火焰持续时间大于1s)。火花及拉弧
不属于燃烧。
3.12
外壳破裂 housingcrack
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。
3.13
泄漏 leakage
有可见物质从电池单体、模块、电池包或系统中漏出至试验对象外部的现象。
3.14
热失控 thermalrunaway
电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象。
3.15
热扩散 thermalpropagation
电池包或系统内由一个电池单体热失控引发的其余电池单体接连发生热失控的现象。
3.16
充电终止电压 end-of-chargevoltage
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。
3.17
放电终止电压 end-of-dischargevoltage
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 缩略语和符号
4.1 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BCU:电池控制单元(batterycontrolunit)
RMS:均方根(rootmeansquare)
SOC:荷电状态(state-of-charge)
4.2 符号
下列符号适用于本文件。
I1:1h率放电电流(A),其数值等于额定容量值。
I3:3h率放电电流(A),其数值等于额定容量值的1/3。
5 安全要求
5.1 电池单体安全要求
5.1.1 电池单体按照8.1.2进行过放电试验,应不起火、不爆炸。
5.1.2 电池单体按照8.1.3进行过充电试验,应不起火、不爆炸。
5.1.3 电池单体按照8.1.4进行外部短路试验,应不起火、不爆炸。
5.1.4 电池单体按照8.1.5进行加热试验,应不起火、不爆炸。
5.1.5 电池单体按照8.1.6进行温度循环试验,应不起火、不爆炸。
5.1.6 电池单体按照8.1.7进行挤压试验,应不起火、不爆炸。
5.2 电池包或系统安全要求
5.2.1 电池包或系统按照8.2.1进行振动试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象,且不触发异常终
止条件。试验后的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.2 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
绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.3 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
绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.4 电池包或系统按照8.2.4进行挤压试验,应不起火、不爆炸。
5.2.5 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30min
之内的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.6 电池包或系统按照8.2.6进行浸水试验,应满足如下要求之一:
a) 按方式一进行,应不起火、不爆炸;
b) 按方式二进行,试验后需满足IPX7要求,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后的绝
缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.7 电池包或系统按照8.2.7进行热稳定性试验,镍氢电池包或系统除外。包括:
a) 按照8.2.7.1进行外部火烧试验,应不爆炸;
b) 按照8.2.7.2进行热扩散乘员保护分析和验证。电池包或系统在由于单个电池热失控引起热
扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5min,应提供一个热事件报警信号。
5.2.8 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
绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.9 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。试验后的绝缘
电阻应不小于100Ω/V。
5.2.10 电池包或系统按照8.2.10进行高海拔试验,应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象,且不触发异
常终止条件。试验后的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.11 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,且不触发异常
终止条件。试验后的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.12 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,且不触发异常
终止条件。试验后的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.13 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
的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.14 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,且不触发异
常终止条件。试验后的绝缘电阻应不小于100Ω/V。
5.2.15 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
绝缘电阻应不小于100Ω/V。
6 试验条件
6.1 一般条件
6.1.1 除另有规定,试验环境温度为22℃±5℃,相对湿度为10%~90%,大气压力为86kPa~
106kPa。
6.1.2 8.1的试验对象为电池单体,若电池单体无法独立工作,可采用电池模块进行试验,安全要求仍
按照5.1执行。
6.1.3 对于由车体包覆并构成电池包箱体的电池包或系统,可带箱体或车体测试。
6.1.4 电池包或系统试验交付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,电池包或系统的典型结构参见附录A。制造商需要提供电池包或系统
的安全工作限值。
6.1.5 电池包或系统在所有测试前和部分试验后需进行绝缘电阻测试。测试位置为:两个端子和电平
台之间。要求测得的绝缘电阻值除以电池包或系统的最大工作电压不小于100Ω/V。具体测试方法见
附录B。
6.1.6 如果电池包或系统由于某些原因(如尺寸或质量)不适合进行某些测试,那么制造商与检测机构
协商一致后可以用电池包或系统的子系统代替作为试验对象,进行全部或部分测试,但是作为试验对象
的子系统应包含和整车要求相关的所有部分(如连接部件或保护部件等)。
6.1.7 调整SOC至试验目标值n%的方法:按制造商提供的充电方式将电池包或系统充满电,静置
1h,以1I3 恒流放电,放电时间为T,T 按照式(1)计算得到,或者采用制造商提供的方法调整SOC。
每次SOC调整后,在新的测试开始前试验对象应静置30min。
6.1.8 测试过程中的充放电倍率大小、充放电方法和充放电截止条件由制造商提供。
6.1.9 电池单体、电池包或系统的额定容量应符合制造商提供的产品技术条件。
6.1.10 除有特殊规定,试验对象均以制造商规定的完全充电状态进行测试。
6.1.11 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。
6.1.12 当电池冷却系统使用了冷却液时,如果试验不要求电池冷却,也可在排掉冷却液后进行试验。
6.2 测量仪器、仪表准确度
测量仪器、仪表准确度应不低于以下要求:
a) 电压测量装置:±0.5%FS;
b) 电流测量装置:±0.5%FS;
c) 温度测量装置:±0.5℃;
d) 时间测量装置:±0.1%FS;
e) 尺寸测量装置:±0.1%FS;
f) 质量测量装置:±0.1%FS。
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
除在某些具体测试项目中另有说明,否则测试数据(如时间、温度、电流和电压等)的记录间隔应不
大于100s。
7 试验准备
7.1 电池单体试验准备
7.1.1 标准充电
电池单体先以制造商规定且不小于1I3 的电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压,搁
置1h(或制造商提供的不大于1h的搁置时间),然后按制造商提供的充电方法进行充电,充电后搁置
1h(或制造商提供的不大于1h的搁置时间)。
若制造商未提供充电方法,则由......
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