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GB 38031-2020

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GB 38031-2020 英文版 285 GB 38031-2020 3分钟内自动发货[PDF],有增值税发票。 电动汽车用动力蓄电池安全要求 GB 38031-2020 有效

   
基本信息
标准编号 GB 38031-2020 (GB38031-2020)
中文名称 电动汽车用动力蓄电池安全要求
英文名称 Electric vehicles traction battery safety requirements
行业 国家标准
中标分类 T47
国际标准分类 43.080
字数估计 34,390
发布日期 2020-05-12
实施日期 2021-01-01
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
归口单位 中华人民共和国工业和信息化部
提出机构 中华人民共和国工业和信息化部
发布机构 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB 38031-2020: 电动汽车用动力蓄电池安全要求
GB 38031-2020 英文名称: Electric vehicles traction battery safety requirements
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
FS:满量程
PSD:功率谱密度
RMS:均方根
SOC:荷电状态
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,则由检测机构和制造商协商确定合适的充电方法,或依据以下方法
充电:
以 制造商规定且不小于1I3 的电流恒流充电至电池单体达制造商技术条件中规定的充电终止电
压时转恒压充电,至充电电流降至0.05I1 时停止充电,充电后搁置1h(或制造商提供的不大于1h的
搁置时间)。
7.1.2 预处理
7.1.2.1 正式测试开始前,电池单体需要先进行预处理循环,以确保试验对象的性能处于激活和稳定的
状态。步骤如下:
a) 按照7.1.1对电池单体进行标准充电;
b) 以制造商规定的且不小于1I3 的电流放电至制造商规定的放电截止条件;
c) 静置30min或制造商规定时间;
d) 重复步骤a)~c)不超过5次。
7.1.2.2 如果电池单体连续两次的放电容量变化不高于额定容量的3%,则认为电池单体完成了预处
理,预处理循环可以中止。
7.2 电池包或系统试验准备
7.2.1 工作状态确认
正式开始测试前,电池包或系统的电子部件或BCU 应处于正常工作状态。
7.2.2 预处理
7.2.2.1 正式测试开始前,电池包或系统需要先进行预处理循环,以确保测试时试验对象的性能处于激
活和稳定的状态。步骤如下:
a) 以不小于1I3 的电流或按照制造商推荐的充电方法充电至制造商规定的充电截止条件;
b) 静置30min或制造商规定的时间;
c) 以制造商规定的且不小于1I3 的电流放电至制造商规定的放电截止条件;
d) 静置30min或制造商规定的时间;
e) 重复步骤a)~d)不超过5次。
7.2.2.2 如果电池包或系统连续两次的放电容量变化不高于额定容量的3%,则认为电池包或系统完
成了预处理,预处理循环可以中止。
7.2.2.3 除在某些具体测试项目中另有说明,否则若预处理循环完成并满充后和一个新的测试项目之
间时间间隔大于24h,则需要重新进行一次标准充电:使用不小于1I3 的电流充电至制造商规定的充
电截止条件或按照制造商推荐的充电方法充电,静置30min或制造商规定的时间。
8 试验方法
8.1 电池单体安全性试验方法
8.1.1 一般要求
所有安全试验均在有充分安全保护的环境条件下进行。如果试验对象有附加主动保护线路或装置,应除去。
8.1.2 过放电
8.1.2.1 试验对象为电池单体。
8.1.2.2 试验对象按7.1.1方法充电。
8.1.2.3 以1I1 电流放电90min。
8.1.2.4 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1h。
8.1.3 过充电
8.1.3.1 试验对象为电池单体。
8.1.3.2 试验对象按7.1.1方法充电。
8.1.3.3 以制造商规定且不小于1I3 的电流恒流充电至制造商规定的充电终止电压的1.1倍或115%
SOC后,停止充电。
8.1.3.4 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1h。
8.1.4 外部短路
8.1.4.1 试验对象为电池单体。
8.1.4.2 试验对象按7.1.1方法充电。
8.1.4.3 将试验对象正极端子和负极端子经外部短路10min,外部线路电阻应小于5mΩ。
8.1.4.4 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1h。
8.1.5 加热
8.1.5.1 试验对象为电池单体。
8.1.5.2 试验对象按7.1.1方法充电。
8.1.5.3 将试验对象放入温度箱,用以下的条件加热:
a) 锂离子电池单体:温度箱按照5℃/min的速率由试验环境温度升至130 ℃±2 ℃,并保持此温度30min后停止加热;
b) 镍氢电池单体:温度箱按照5℃/min的速率由试验环境温度升至85℃±2℃,并保持此温度2h后停止加热。
8.1.5.4 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1h。
8.1.6 温度循环
8.1.6.1 试验对象为电池单体。
8.1.6.2 试验对象按7.1.1方法充电。
8.1.6.3 放入温度箱中,温度箱温度按照表1和图1进行调节,循环次数5次。
8.1.6.4 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1h。
8.1.7 挤压
8.1.7.1 试验对象为电池单体。
8.1.7.2 试验对象按7.1.1方法充电。
8.1.7.3 按下列条件进行试验:
a) 挤压方向:垂直于电池单体极板方向施压,或与电池单体在整车布局上最容易受到挤压的方向相同;
b) 挤压板形式:半径75mm 的半圆柱体,半圆柱体的长度(L)大于被挤压电池单体的尺寸(如图6所示);
c) 挤压速度:不大于2mm/s;
d) 挤压程度:电压达到0V 或变形量达到15%或挤压力达到100kN 或1000倍试验对象重量后停止挤压;
e) 保持10min。
8.1.7.4 完成以上试验步骤后,在试验......
   
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