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工信部发布《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

2018-01-25 09:12来源:工信部关键词:电动汽车锂电池新能源汽车收藏点赞

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④ 锂离子电池包或系统的电子装置振动

经工作组讨论确定,将试验对象明确为“独立安装在整车上的电子电气装置,属于锂离子电池系统的一部分”。含电子装置的电池包或系统完成整包振动试验后,无需再单独做电子装置振动试验。

⑤ 锂离子电池包或系统机械冲击

考虑机械冲击为短时高能量的脉冲信号,会激发电池包或系统的瞬时动态响应。当激励脉冲终了时,结构可能仍处于运动状态,如果立即进行下一次冲击将带来过试验风险。经工作组讨论确定,参考GJB 150.18A-2009,新增冲击间隔时间要求:相邻两次冲击的间隔时间以两次冲击在试验样品上造成的响应不发生相互影响为准,一般不应小于5倍冲击脉冲持续时间。

⑥ 锂离子电池包或系统挤压

经工作组讨论确定,参考GB/T 31467.3-2015第1号修改单,挤压截止力修改为100kN。考虑操作安全和实际应用可能性,明确了两个方向的挤压测试可分开在两个测试对象上执行。

⑦ 锂离子电池包或系统浸水安全

考虑电池包的密封性对防水安全有重要影响。振动试验后,可能引起螺栓的松动、密封材料的永久变形等问题,这些问题会直接导致电池包的密封性降低。原则上,电池包或系统均需要通过“海水浸泡”试验才可上市销售,但实际上市场屡次发生进水导致的安全事件,有必要在振动试验通过后,进行浸水安全试验。

试验方法主要参考ISO WD 6469-1 6th,依据“进水后,要求不起火不爆炸”及“确保不进水”两种技术思路,可以从对应的泡盐水2h及IPX7两种试验方式中选择一种,试验框架如下图。

进一步,为了保护第一救援人员的安全,经工作组讨论确定将“电池包取出水面进行静置观察”来模拟此场景要求。

⑧ 锂离子电池包或系统热稳定性第一部分:外部火烧

经工作组讨论确定,在标准GB/T 31467.3-2015的基础上,参考EVS-GTR第一阶段研究成果,对外部火烧试验进行修订。主要变更点如下:

a) 试验环境条件修改为:0℃以上,风速不大于2.5km/h(软风);

b) 补充耐火隔板要求;

c) 安全要求删除“若有火苗,应在火源移开后2min内熄灭”,保留“不爆炸”;

d) 考虑规范性,增加“测试对象应居中放置”,删除“或者为车辆空载状态下测试对象底面的离地高度,或者由双方商定”;

e) 对于镍氢电池包或系统豁免。

⑨ 电池包或系统盐雾

环境类试验标准对于电池包或系统盐雾试验的考核为两个方向:耐盐雾腐蚀和耐盐雾渗漏。其中,耐盐雾腐蚀侧重模拟产品/部件(如汽车及其零部件)在实际含盐环境及交变环境下的耐腐蚀性能,评价的是腐蚀效应;耐盐雾渗漏侧重考察耐盐分渗漏、渗漏造成的电气效应。

经工作组讨论确定,锂离子电池包或系统安全性的盐雾失效模式更倾向于耐盐雾渗漏引起的电气安全。因此,试验方法参考GB/T 28046.4中5.5.2。进一步,考虑到完全放置在乘客舱、行李舱或货舱的电池包或系统,其所处环境较为密闭,无盐雾场景,可不进行盐雾试验。

⑩ 电池系统过温保护、外部短路保护、过充电保护、过放电保护

考虑标准GB/T 31467.3系统保护试验方法(过温保护、外部短路保护、过充电保护、过放电保护)未对保护执行的操作及截止条件进行说明,部分语句存在歧义。工作组讨论确定,系统保护章节转化自EVS-GTR第一阶段研究成果,试验对象为锂离子电池系统。

3) 新增项目

① 锂离子电池包或系统热稳定性第二部分:热扩散

电池单体发生热失控时热量将会通过不同方式传递到相邻电池单体,单个电池热失控可能传播到周围的电池单体,引起连锁反应,热扩散时形成的烟雾、火灾和爆炸严重威胁乘员安全,因此企业有必要设计控制、验证锂离子电池包或系统的热扩散危害。

我国领导的EVS-GTR热扩散专项小组,在第一阶段就锂离子电池热扩散开展了大量的研究,并形成了第一阶段的结论。经工作组讨论决定,本标准中的热扩散试验与要求,主要参照EVS-GTR第一阶段形成的热扩散试验成果,转化形成了本标准中的规范性附录C和资料性附录D。进一步,本标准过程中,工作组成立了热扩散专项研究小组,期间开展了大量的工作,包括:①对重庆、天津、襄阳、上海和长春等主要检测机构自《电动客车安全技术条件》执行以来的热失控试验情况进行了统计分析,数据表明《电动客车安全技术条件》中的热失控与热扩散试验方法具有较好的可操作性,宏观结果重现性较好;②设计试验对不同能量密度电池热失控行为进行了更深入研究,对各型号电池单体分别采用针刺、过充及加热等触发方法来触发电池单体热失控,结果显示过充触发热失控的成功率较低(见上图),明确附录D的推荐方法中删除过充触发,保留针刺及加热的触发方法,同时添加“制造商也可自行选择热失控触发方法”的表述;③国内外主要汽车制造商向专项小组分享了企业各自的试验数据、结果及建议。

基于上述说明,本着与EVS-GTR保持协调的精神,结合中国国情及规范行业健康发展的需要,本标准规定锂离子电池包或系统制造商可选择以下两种方式之一进行热扩散分析或验证。同时,需由检测机构提供试验报告,但不作通过性判定。

方式一,按照附录C(规范性附录),完成热扩散乘员保护分析和验证,附录C对热扩散乘员保护分析报告所需包含的内容进行了规定,主要内容完全吸收EVS-GTR第一阶段的成果,通过由检测机构提供热扩散乘员保护分析报告来约束并提高制造商在锂离子电池包或系统层级的热扩散安全能力,有效降低乘员的潜在安全风险。

方式二,参照附录D(资料性附录),完成热扩散验证试验,附录D介绍了热扩散试验对象、试验条件、试验方法及热扩散试验报告所包含的信息。主要内容在吸收EVS-GTR第一阶段的成果的基础上,结合热扩散专项小组的工作成果进行了调整,主要包括:附录D.3试验方法中删除过充触发热失控;附录D.4热扩散试验报告中规定如果实验过程中乘客舱有危害乘客的事件发生,则需记录系统预警和危害事件发生等关键事件的时间信息。经过各方的努力,热扩散有关的安全风险已得到国际社团和企业的高度重视。EVS-GTR明确在第二阶段将展开更广泛而深入的研究,方式二的实施,有利于研究得到更全面的产品状态数据,以便将来对试验方法进行完善。

② 锂离子电池系统过流保护

考虑标准GB/T 31467.3外部短路保护试验仅验证了由于外部短路造成的电流过大情况,对于正常模式下的电流过大情况,没有相应的试验章节进行验证。在正常充放电过程中,由于软硬件的指令错误或其他一些故障有可能使得锂离子电池系统以较大电流进行充放电,如果大电流持续时间超过电池或线束的承受时间,可能造成锂离子电池系统危险的发生。在标准中系统保护章节增加了过流保护,具体试验方法参考了EVS-GTR第一阶段研究成果,试验对象为锂离子电池系统。

特别地,低温保护由于在EVS-GTR第一阶段的文件中没有明确的试验方法,本标准未进行转化。

三、主要试验(或验证)情况分析

在本标准制定过程中,成立了振动和热扩散专项研究工作小组。

其中,振动专项小组在标准制定过程中,与上汽、北汽、广汽、奇瑞、知豆、中通、江淮、瑞驰等十多家整车企业及宁德时代、国轩、力神、科力远等多家电池制造商进行技术方案、技术参数的深入研究,同时也与日本JARI、德国VDA标准化组织进行技术交流沟通。

对于压缩12h的振动测试时间,按照应力测量和仿真分析的办法进行验证。中国汽车技术研究中心进行了两轮多批次产品的实际应力采集的验证,宁德时代、奇瑞也通过分析和实际测量应变的方式证实了12h的强化压缩不会导致失效模式的改变。工作组一致认为将随机振动测试时间定义为12h可行。

表5 实际采集车辆数据:

注:因车身顶部样本量少,数据差异大,不纳入分析。

热扩散专项工作小组由中国汽车技术研究中心牵头、多家检测机构和企业参与,开展的试验或验证工作主要有:一,对重庆、天津、襄阳、上海和长春等主要检测机构自《电动客车安全技术条件》执行以来的热失控及热扩散试验情况进行了调研,结果表明试验方法具有较好的可操作性,热失控判定条件基本能够实现热失控的准确及时判定;二,对针刺、过充及加热等触发方法进行了系统研究,发现过充触发热失控的成功率较低,因此在推荐的触发方法中删除过充,保留针刺及加热,同时说明制造商也可自行选择热失控触发方法,但需在试验报告中予以注明。同时,专项小组也认识到现有的热失控与热扩散试验方法在可重复性、可再现性等方面还需要进一步完善。

四、明确标准中涉及专利的情况

本标准的主要技术内容及相关测试方法均不涉及专利。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

近年来,电动汽车得到了各国政府及企业的高度重视和快速发展。锂离子动力电池单体、电池包或系统作为电动汽车的关键零部件之一得到了广泛应用。随着产业化推进,我国已超过美国和日本成为电动汽车世界第一大国,建立动力电池及系统的安全要求与测试规范的国家标准成为当务之急。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。

《电动汽车用锂离子动力电池安全要求》作为国内电动汽车用动力电池单体、电池包或系统的强制标准,其范围涵盖了电动汽车用锂离子动力电池单体、电池包或系统的试验方法与安全要求。本标准根据技术发展和多年的试验经验制定,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的安全失效与防范机制的进一步理解,可以规范电动汽车持续、健康、稳定、安全的发展。

六、采用国际标准和国外先进标准情况,与国际、国外同类标准水平的对比情况,国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况

本标准在制定过程中,与EVS-GTR第一阶段提案,ECE R100,ISO WD 6469-1 6th,IEC 62660-3-2016等最新的锂离子电池及系统安全法规和标准进行对标。

1、电池包或系统振动:

EVS-GTR第一阶段提案,采用正弦波扫频,允许制造商选用更高的加速度和频率。或者由制造商自行选择,使用基于车辆应用的振动试验模式。ECE R100现行法规对电池包或系统振动试验的方法与EVS-GTR第一阶段提案一致。

ISO WD 6469-1 6th,option 1采用随机振动,option2制造商可选择基于实车路谱采集得到的振动试验参数,且要求不低于option1的机械损伤值。

本标准的振动试验基于前期开展的大量路谱采集试验和数据分析工作,提出基于国内试验结果的试验方法。

2、电池包或系统盐雾:

EVS-GTR第一阶段提案,ECE R100,ISO WD 6469-1 6th均无盐雾试验项。环境类试验标准IEC 60068、ISO 16750对于盐雾试验的考核为两个方向:耐盐雾腐蚀和耐盐雾渗漏。

GB/T 31467.3考虑耐盐雾腐蚀来评价电池包或系统的功能和安全,侧重可靠性。本标准的盐雾试验考虑锂离子电池包或系统安全性的盐雾失效模式,从耐盐雾渗漏引起的电气安全方向进行考核。

3、电池包或系统浸水安全:

EVS-GTR第一阶段提案、ECE R100不包含浸水安全/海水浸泡试验项,在EVS-GTR第二阶段将对其进行进一步研究。本标准的浸水安全试验项基于GB/T 31467.3的海水浸泡,参考ISO WD 6469-1 6th进行修订,试验方法二选一,泡海水2h或IPX7。

4、电池包或系统外部火烧:

本标准的外部火烧试验项,参考EVS-GTR第一阶段提案,ECE R100现行法规及ISO WD 6469-1 6th关于外部火烧试验方法与EVS-GTR第一阶段提案类似。

5、电池系统保护:

EVS-GTR第一阶段提案关于系统保护,有明确试验方法的共有5项:过流保护,过温保护,外短保护,过充保护,过放保护。ECE R100现行法规关于系统保护,共有4项:外短保护,过充保护,过放保护,过温保护。ISO WD 6469-1 6th关于系统保护,共有3项:过充保护,过放保护,过温保护。

本标准的系统保护试验,转化自 EVS-GTR第一阶段提案,试验对象为锂离子电池包或系统。

6、电池单体过充电:

IEC 62660-3-2016关于电池单体过充截止条件为1.2倍电压或130%SOC,未进行技术参数修订。

根据工作组二届十次会议讨论结果,明确了过充需要系统保护控制进行保护。在本标准的过充试验中,与IEC和ISO关于锂离子电池单体、电池包或系统标准最新进展和趋势进行协调。

七、在标准体系中的位置,与现行相关法律、法规、规章及标准,特别是强制性标准的协调性

本标准是电动汽车关键零部件的强制标准,起草过程充分考虑国内外现有相关标准的统一和协调。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

无重大的分歧意见。

九、标准性质的建议说明

作为电动汽车关键零部件的强制标准,本标准可规范锂离子电池单体、电池包或系统的检测,并作为产品的准入法规。

十、贯彻标准的要求和措施建议

建议本标准颁布实施后,代替GB/T 31485-2015和GB/T 31467.3-2015,作为“服务于整车的准入管理”的技术法规。

十一、 废止现行相关标准的建议

无。

十二、 其他应予说明的事项

无。

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