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1、电动汽车用锂离子蓄电池安全要求电动汽车用锂离子蓄电池安全要求 征求意见稿征求意见稿 编制说明编制说明一、一、工作简况工作简况1、 任务来源任务来源近几年，国务院节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020 年） 、 中国制造2025 、工信部汽车产业中长期发展规划等文件陆续出台，并提出新能源汽车将成为我国汽车行业未来重点发展领域和建设汽车强国的突破口。2012 年到 2017 年 11 月，新能源汽车年产销由 1.3 万增长至 60.9 万，保有量已超 1%的临界点，超过日本和美国成为世界第一，行业结束导入期，稳步进入成长期。2016 年 7月 6 日，国务院副总理马凯同志在西安召开的新能
2、源汽车产业发展座谈会做出重要指示，强调要抓好新能源汽车五大安全体系建设：一是要加强安全技术支撑体系，要加强技术攻关，以技术来保障安全。二是要建立安全标准的规范体系，结合技术和产业化发展，要加快推进相关的标准制定。三是要强化远程运行的监控体系，以建立体系、统一要求、落实责任为重点，来加快覆盖国家、地区、企业运行的一个监控平台。四是要健全安全责任体系，要明确生产企业主体责任和政府监管责任，要狠抓落实，做到全面覆盖、无缝连接。五是要建立安全法规体系，围绕标准监管、处罚、问责等环节，要建立起新能源汽车安全的法规体系。锂离子动力电池作为动力电池最主要类型，有必要建立相应的安全强制标准。该标准基于 GB/
3、T 31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法和 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 ，修订并升级为强制性标准。标准制定计划已于 2016 年 9 月正式下达，计划编号 20160967-Q-339。2、 主要工作过程主要工作过程根据有关部门对电动汽车领域标准体系建设的要求，全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会组织“电动汽车电池工作组”，系统开展电动汽车用锂离子动力电池安全标准的制定工作。表 1 主要技术会议及研究活动时间会议活动主要工作2016 年 6 月9 月前期研究及工作组筹建2016 年 10
4、月 10 日工作组二届八次会议暨启动会就标准制定计划、制定原则与目标、总体思路开展讨论，确定后续研究方向2016 年 11 月 10 日起草组会议明确了制定原则和标准基本框架2016 年 10 月2017年 2 月对电池单体、模组、电池包或系统安全要求与试验方法进行系统梳理，完成与最新国际标准法规对标；数据收集、试验摸底与分析；完成第一版草案编写2017 年 3 月 1 日起草组会议讨论第一版草案主要修订内容，确定标准推进计划，在起草组内征求意见2017 年 3 月 20 日向工信部装备司汇报标准项目进展2017 年 3 月修改形成第二版草案2017 年 4 月 6 日工作组二届九次会议讨论第
5、二版草案主要修订内容，确定机械安全、热扩散试验研究计划，发布正式草案文件，并向工作组发出意见征求2017 年 5 月 18 日和德国汽车工业协会（VDA）进行了标准交流研讨2017 年 6 月 2 日和欧洲汽车工业协会（ACEA）进行了标准交流研讨2017 年 7 月11 月和日本标准研究所（JARI）和整车代表进行了多轮标准交流研讨2017 年 9 月 25 日EVS-GTR 第 14次会议介绍标准项目进展，并与各国专家就电动汽车安全议题进行了深入讨论2017 年 4 月11 月专项研究及研讨会草案意见征集，同时成立振动（TF1）和热扩散（TF2）专项工作组，对电池包振动和热扩散展开深入研究
6、。TF1 完成 20 余款车型（乘用车与商用车）路谱采集与分析；TF2 完成电动客车安全技术条件中关于热失控和热扩散的执行情况广泛而深入的调研，完成不同型号、尺寸和能量密度电池热失控触发方法的系统研究。专项工作组开展了多次技术研讨会，并达成了一致意见。2017 年 11 月 1 日起草组会议针对草案反馈意见进行集中讨论，确定修订方向，修改形成草案修订稿2017 年 11 月 28 日工作组二届十次会议讨论草案反馈意见及依此形成的草案修订稿内容，达成广泛共识，进一步明确了标准内容2017 年 12 月 7 日向工信部装备司汇报标准项目进展2017 年 12 月根据会议讨论情况完善草案并形成征求意
7、见稿草案2018 年 1 月 16 日起草组会议对征求意见稿草案中电池单体过充、电池包或系统热扩散等部分条款进行讨论，形成征求意见稿二、二、标准编制原则和主要内容标准编制原则和主要内容1、 编制原则编制原则1） 本标准编写符合 GB/T 1.1标准化工作导则规定；2） 本标准基于 GB/T 31485 和 GB/T 31467.3，对电池单体、模组、电池包或系统的试验方法与安全要求进行系统梳理；基于对近几年国内外电动汽车安全事故的经验总结；基于对国内外电动汽车安全失效与防范机制进一步理解；3） 针对修订内容，在工作组内进行多次意见征求，并在会上充分讨论；4） 起草过程，充分考虑国内外现有相关标
8、准的统一和协调。2、 主要内容主要内容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。本标准主要技术内容如下：标准中规定的电动汽车用锂离子动力电池单体、电池包或系统需要进行的试验项目如下表所示：表 2 锂离子电池单体试验项目序号试验项目适用范围试验方法章条号1过放电锂离子电池单体8.1.22过充电锂离子电池单体8.1.33短路锂离子电池单体8.1.44加热锂离子电池单体8.1.55温度循环锂离子电池单体8.1.66挤压锂离子电池单体8.1.7表
9、 3 锂离子电池包或系统试验项目序号试验项目适用范围试验方法章条号1振动锂离子电池包或系统8.2.1.12振动锂离子电池包或系统的电子装置8.2.1.23机械冲击锂离子电池包或系统8.2.24模拟碰撞锂离子电池包或系统8.2.35挤压锂离子电池包或系统8.2.46湿热循环锂离子电池包或系统8.2.57浸水安全锂离子电池包或系统8.2.68热稳定性之外部火烧锂离子电池包或系统8.2.7.19热稳定性之热扩散整车或锂离子电池包或系统8.2.7.210温度冲击锂离子电池包或系统8.2.811盐雾锂离子电池包或系统8.2.912高海拔锂离子电池包或系统8.2.1013过温保护锂离子电池系统8.2.11
10、14过流保护锂离子电池系统8.2.1215外部短路保护锂离子电池系统8.2.1316过充电保护锂离子电池系统8.2.1417过放电保护锂离子电池系统8.2.15其中沿用 GB/T 31485 和 GB/T 31467.3 试验方法与要求的项目为：电池单体过放电、短路、加热、温度循环；电池包或系统模拟碰撞、湿热循环、温度冲击、高海拔。其他测试项目中包括取消、修改以及新增加，具体如下：1） 取消项目取消项目 锂离子电池模组安全性试验工作组认为 GB/T 31485-2015 标准中模组测试主要采用 1P5S 或 xPxS (依据GB/T-31485 6.3.1)为试验对象来进行试验，其与实际产品中
11、的模组形式相差较大，测试结果与产品的实际安全状况关联性不足。另外，经工作组讨论认为，模组并非电池包中必须存在的一种形式。因此，工作组经讨论决定，本标准不专门针对模组开展安全测试试验。 锂离子电池单体针刺在 2017 年 1 月 17 号发布的新能源汽车生产企业及产品准入管理规定中，GB/T 31485-2015 标准中针刺为暂不执行项目。起草组调研 IEC 62660-2，IEC 62660-3 等标准，发现均未采用针刺试验来评价电池安全性。经工作组讨论，一致认为针刺试验与实际失效模式不相符。因此，决定在本标准中取消针刺试验。 电池单体跌落、低气压工作组讨论确定，本标准不包含生产、运输过程中的
12、安全问题，电池单体跌落和低气压试验不符合本标准安全要求范围。 锂离子电池单体海水浸泡工作组讨论确定，海水浸泡（或浸水安全）试验，主要从系统层级考察高电压下的安全性，对于锂离子电池单体海水浸泡试验，偏向于考察锂离子电池单体腐蚀可靠性问题，不符合本标准安全要求范围。 锂离子电池包或系统跌落工作组讨论确定，本标准不包含生产、运输过程中的安全问题，电池包或系统跌落试验不符合本标准安全要求范围。 锂离子电池包或系统翻转考虑标准 GB/T 31467.3 的翻转试验无法准确模拟实际车载状态下发生翻转事故时电池包或系统经受的真实情况，且国际标准法规尚未有成熟的试验方法可直接借鉴或转化，因此，本标准不包含电池
13、包或系统翻转试验。需要强调的是，汽车（包括电动汽车）确实存在发生翻滚的事故场景，建议各企业单位自行开展研究试验，关注 EVS-GTR 第二阶段关于翻转试验的进展与成果。2） 修改项目修改项目 锂离子电池单体过充根据行业的发展趋势和材料开发状态，随着锂离子电池单体的能量密度的提高，材料中锂的脱出量已近极限。经工作组讨论，一致同意“过充是需要从系统层级来进行保护” ，需要对锂离子电池单体的过充电要求做出调整。锂离子电池单体过充试验，主要是为了配合系统保护策略的执行而做出要求，即电池单体的过充需与系统层级的过充保护要求相协调，具体协调关系如上图所示。首先，按照锂离子电池系统 SOC 与锂离子电池单体
14、 SOC 的关系，单体正常工作区间(0%100%SOC)已覆盖系统正常工作区间；其次，在 ISO WD 6469-1 6th 中明确了系统层级的过充截至条件为 110%SOC，同比，锂电池单体满足110%SOC 过充可实现配合系统 110%SOC 过充保护策略的安全要求。经讨论，起草组认为电池单体在满足上述安全要求的基础上，需再探讨额外增加 SOC 要求的可行性。2018 年 1 月 16 日，秘书处邀请行业专家在天津针对电池单体过充、热扩散等条款举行了专项讨论会。19 家参会单位及专家对“110% SOC、115% SOC 、120% SOC” 或“1.1 倍电压、1.2 倍电压” ，以及
15、IEC 62660-3 相同的过充截止条件进行了较充分的讨论并表决，其中 14 家参会单位及专家认为 1.1 倍电压或115 %SOC 更为合理。标委会秘书处向主管部门汇报后，建议公开征求意见稿环节，继续对该问题进行研究，并充分听取行业意见。为引起大家关注，充分反馈意见和数据，征求意见稿中保留了“1.2 倍电压或 120% SOC” 、 “1.1 倍电压或115%SOC”两种截止条件。 锂离子电池单体挤压挤压试验主要采用静态/准稳态下的压缩方式来测试车辆发生碰撞时锂离子电池单体的受压形变后的安全状态，因此挤压速度需要尽可能降低，以模拟准稳态下的情形。工作组调研了，各大认证机构实际试验过程中的设
16、备能力，讨论决定将挤压速度修改为“不大于 2mm/s” 。在实际应用中，锂离子电池单体受压形变受到了电池包箱体的防护。工作组通过仿真和试验验证，关联了多款电池包与锂离子电池单体在模拟静态挤压场景下的受力与形变关系。结果表明，电池包在受到 100kN 挤压力的情况下，锂电池单体所受挤压力均低于 100kN, 其中电池单体受力最大者为 75kN，受压形变最大者约 17%。同时，ECE R100（与 EVS-GTR 草案基本一致）中规定：除特殊说明外，通过挤压板施加在被测对象的挤压力最低为 100kN，但不超过 105kN；ISO 12405-3中规定：挤压力为 (100 0/+5) kN 或者由从车辆碰撞试验或仿真分析得到的数值，该数值需要有合理的支撑数据和分析过程。因此，工作组确定，将锂电池单体挤压力修订为 100kN。 锂离子电池包或系统振动根据 GB/T 31467.3-2015 第 1 号修改单调研数据，检测机构对多款锂离子电池包或系统测试结果进行统计分析发现，锂离子电池包或系统的振动试验通过率仅
