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浅论电动汽车用蓄电池安全要求GB38031-2020技术要求

浅论电动汽车用蓄电池安全要求GB38031-2020技术要求

随着电动汽车的普及,不仅其应用范围和数量不断扩大,单只电池的能量也越来越高。而不断爆出的锂电池安全事故,也使得人们越来越关注锂电池的安全性。

针对电动汽车用电池安全性,依据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》增删,现针对新标准的要求整理一些设备要求及规格:

一、单体电芯安全性试验:

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1 J3的电流放电至制造商规定的放电截止条件;

c) 静置30 min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。

详细技术要求如下:

序号

检验项目

主要测试内容

参考设备及型号

参考图片

1

过放电

a) 试验对象按7.1.1方法充电

b)1 h电流放电90 min

c) 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察lh

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2

过充电

a) 试验对象按7.1.1方法充电

b) 以制造商规定且不小于1 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

c) 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察lh

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3

外部短路

a) 试验对象按7.1.1方法充电

b) 将试验对象正极端子和负极端子经外部短路10 min外部线路电阻应小于5 mΩ

c)完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1 h

大电流短路试验装置

BE-XL-10000A

BE-XL-15000A


4

加热

a) 试验对象按7.1.1方法充电

b) 将试验对象放人温度箱,用以下的条件加热

锂离子电池单体:温度箱按照5 °C/min的速率由试验环境温度升至130 °C ±2 °C并保持此 温度30 min后停止加热

镍氢电池单体:温度箱按照5 °C/min的速率由试验环境温度升至85 °C±2 °C并保持此温度 2 h后停止加热

c) 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察lh

热滥用试验箱

BE-101-1000A


5

温度循环

a)试验对象按7.1.1方法充电

b)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

c)完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察lh


高低温交变试验箱

BTL-1000D


6

挤压

a)试验对象按7.1.1方法充电

b) 按下列条件进行试验

1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*容易受到挤压的方向 相同

2)挤压板形式:半径75 mm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

3)挤压速度:不大于2mm/s

4)挤压程度:电压达到0 V或变形量达到15%或挤压力达到100 kN1 000倍试验对象重量后 停止挤压

5)保持 10 min

C完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察lh


卧式电动伺服挤压试验机

BE-6045D-10TS/20TS

电池包或系统安全性试验方法

序号

检验项目

主要测试内容

参考设备及型号

参考图片

1

挤压

a) 试验对象为电池包或系统;

b)按下列条件进行试验:

1)挤压板形式(选择以下两种挤压板中的一种):

——挤压板如图6所示,半径75 mm的半圆柱体,半圆柱体的长度L)大于试验对象的高度, 但不超过1 m;

——挤压板如图7所示,尺寸为600 mmX 600 mm(长X宽)或更小,三个半圆柱体半径为 75 mm半圆柱体间距30 mm;

2)挤压方向::r方向和y方向(汽车行驶方向为:r轴方向,另一垂直于行驶方向的水平方向为 ^轴方向),为保护试验操作安全,可分开在两个试验对象上执行测试;

3)挤压速度:不大于2mm/S;

4)挤压程度:挤压力达到100 kN或挤压变形量达到挤压方向的整体尺寸的30%时停止挤压

5)保持 10 min

c) 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察2 h。


卧式电动伺服挤压试验机

BE-6045AP-10TS

BE-6045AP-20TS

2

湿热循环

a) 试验对象为电池包或系统

b)按照GB/T 2423.4执行试验Db变量如图8所示。其中*高温度是60°C或更高温度(如果制 造商要求),循环5次

c) 完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察2h


温度循环湿热试验仓

BTH-12m³-C


3

浸水

a)试验对象为通过8.2.1振动试验后的电池包或系统

b) 试验对象按照整车连接方式连接好线束、接插件等零部件,选择以下两种方式中的一种进行 试验:

1)方式一:试验对象以实车装配方向置于3.5% (质量分数)氯化钠溶液中2 h水深要足以淹没 试验对象;

2)方式二:试验对象按照GB/T 4208—201714.2.7所述方法和流程进行试验。试验对象按照 制造商规定的安装状态全部浸入水中。对于高度小于850 mm的试验对象,其*低点应低于 水面1 000 mm;对于高度等于或大于850 mm的试验对象,其*高点应低于水面150 mm试 验持续时间30 min水温与试验对象温差不大于5 t

c) 将电池包取出水面,在试验环境温度下静置观察2 h

海水浸泡试验装置

BE-HS-10000L系列


4

热稳定性

a)试验对象为电池包或系统。对电池包或系统起到保护作用的车身结构,可以参与火烧试验

试验环境温度为0 °C以上,风速不大于2.5 km/h

b)测试中,盛放汽油的平盘尺寸超过试验对象水平投影尺寸20 cm,不超过50 cm平盘高度 不高于汽油表面8 cm试验对象应居中放置。汽油液面与试验对象底部的距离设定为50 cm,或者为 车辆空载状态下试验对象底面的离地高度。平盘底层注入水。外部火烧示意图如图9所示

c)外部火烧试验分为以下4个阶段

1)预热。在离试验对象至少3 m远的地方点燃汽油,经过60s的预热后,将油盘置于试验对象 下方。如果油盘尺寸太大无法移动,可以采用移动试验对象和支架的方式

2)直接燃烧。试验对象直接暴露在火焰下70 s

3)间接燃烧。将耐火隔板盖在油盘上。试验对象在该状态下测试60 s或经双方协商同意,继 续直接暴露在火焰中60 s耐火隔板由标准耐火砖拼成,具体筛孔尺寸如图10所示,也可以 用耐火材料参考此尺寸制作

4)离开火源。将油盘或者试验对象移开,在试验环境温度下观察2 h或试验对象外表温度降至 45 °C以下

说明:

耐火性SK 30;成分:30%〜33% A1203 ;密度:1 900 kg/m32 OOO kg/m3;有效孔面积:44.18%;开孔率:20%〜 22%体积比。

外部火烧试验台

BE-8202-3000

5

热扩散

a)推荐C.5.3.3C.5.3.4作为热扩散试验的可选方法,制造商可以选择其中一种方法,也可自 行选择其他方法来触发热失控。

b)热失控触发对象:试验对象中的电池单体。选择电池包内靠近中心位置,或者被其他电池单体包围的电池单体

C)推荐的针刺触发热失控方法如下:

1)刺针材料:钢;

2)刺针直径:3 mm^〜8 mm

3)针尖形状:圆锥形,角度为20°〜60°;

4)针刺速度:0_1 mm/s 〜10 mm/s;

5)针刺位置及方向:选择能触发电池单体发生热失控的位置和方向(例如,垂直于极片的方向)

D)推荐的加热触发热失控方法:使用平面状或者棒状加热装置,并且其表面应覆盖陶瓷、金属或 绝缘层。对于尺寸与电池单体相同的块状加热装置,可用该加热装置代替其中一个电池单体,与触发对 象的表面直接接触;对于薄膜加热装置,则应将其始终附着在触发对象的表面;加热装置的加热面积都应不大于电池单体的表面积;将加热装置的加热面与电池单体表面直接接触,加热装置的位置应与C.5.3.5 中规定的温度传感器的位置相对应;安装完成后,应在24 h内启动加热装置,以加热装置的*大功率对 触发对象进行加热;加热装置的功率要求见表C.2;当发生热失控或者

E)定义的监测点温度达到 300 °C时,停止触发

热失控试验装置

BE-8401

可选加升降温平台或者带防爆仓

(热失控装置主机+防爆仓+远程电脑控制)

6

温度冲击

a) 试验对象为电池包或系统

b) 试验对象置于(一40 °C±2 t)(60 °C±2 t)(如果制造商要求,可采用更严苛的试验温度)的交变温度环境中,两种极端温度的转换时间在30 min以内。试验对象在每个极端温度环境中保持 8 h循环5次

C完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察2 h

快速温变试验房BTKS5-12m³-C

7

盐雾

a)试验对象为电池包或系统

b) 按照GB/T 28046.4—20115.5.2的测试方法和GB/T 2423.17的测试条件进行试验。 8.2.9.3盐溶液采用氯化钠化学纯、分析纯)和蒸馏水或去离子水配制,其浓度为5%±1%(质量分 数)。35 °C ±2 下测量pH值在6.57.2之间。

c) 将试验对象放人盐雾箱按图11所示循环进行试验,一个循环持续24 h35 t ±2 °C下对 试验对象喷雾8 h然后静置16 h在一个循环的第4小时和第5小时之间进行低压上电监控。

D)共进行6个循环。

E)对于完全放置在乘员舱、行李舱或货舱的试验对象,可不进行盐雾试验

步入式盐水喷雾试验仓

BE-8209-12m³

BE-8209-15m³

8

高海拔

a) 试验对象为电池包或系统

b) 为保护试验操作人员和实验室安全,制造商应提供电流锐变限值、电压异常限值作为异常终止条件

C)测试环境:气压条件为61.2 kPa(模拟海拔高度为4 000 m的气压条件),温度为试验环境 温度。

D)保持8.2.10.3测试环境,搁置5 h

E)搁置结束后,保持8.2.10.3测试环境,对试验对象按制造商规定的且不小于1 J3的电流放电 至制造商规定的放电截止条件

F)完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察2 h

模拟高空低压试验仓

BE-8203-12m³

9

外部短路保护

A)试验对象为电池系统

B)试验条件如下:

1)试验应在20 °C±10 X的环境温度或更高温度(如果电池系统制造商要求)下进行;

2)在试验开始时,影响试验对象功能并与试验结果相关的所有保护设备都应处于正常运行状态。 8.2.13.3外部短路过程如下:

在开始试验时,用于充电和放电的相关主要接触器都应闭合(如电池系统回路中包含相关继电 器),来表示可行车模式以及允许外部充电的模式。如果这不能在单次试验中完成,则应进行 两次或更多次试验。

将试验对象的正极端子和负极端子相互连接。短路电阻不超过5 mil

C)保持短路状态,直至符合以下任一条件时,结束试验:

1)试验对象的保护功能起作用,并终止短路电流

2)试验对象外壳温度稳定(温度变化在2 h内小于4 °C)后,继续短路至少1 h

3)完成以上试验步骤后,在试验环境温度下观察1 h

粤公网安备 44190002002512号