隨著電動汽車的普及，不僅其應(yīng)用范圍和數(shù)量不斷擴大，單只電池的能量也越來越高。而不斷爆出的鋰電池安全事故，也使得人們越來越關(guān)注鋰電池的安全性。
針對電動汽車用電池安全性，依據(jù)GB/T 31485—2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》及GB/T 31467.3— 2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分:安全性要求與測試方法》增刪，現(xiàn)針對新標(biāo)準(zhǔn)的要求整理一些設(shè)備要求及規(guī)格：
一、單體電芯安全性試驗：
7.1.2.1正式測試開始前，電池單體需要先進行預(yù)處理循環(huán)，以確保試驗對象的性能處于激活和穩(wěn)定的 狀態(tài)。步驟如下：
a) 按照7.1.1對電池單體進行標(biāo)準(zhǔn)充電；
b) 以制造商規(guī)定的且不小于1 J3的電流放電至制造商規(guī)定的放電截止條件；
c) 靜置30 min或制造商規(guī)定時間；
d) 重復(fù)步驟a)?c)不超過5次。
7.1.2.2如果電池單體連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%，則認(rèn)為電池單體完成了預(yù)處 理，預(yù)處理循環(huán)可以中止。
詳細(xì)技術(shù)要求如下：
序號 | 檢驗項目 | 主要測試內(nèi)容 | 參考設(shè)備及型號 |
1 | 過放電 | a) 試驗對象按7.1.1方法充電； b)以1 h電流放電90 min c) 完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察lh。 | / |
2 | 過放電 | a) 試驗對象按7.1.1方法充電； b) 以制造商規(guī)定且不小于1 的電流恒流充電至制造商規(guī)定的充電終止電壓的1.1倍或115% SOC后，停止充電； c) 完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察lh。 | / |
3 | 外部短路 | a) 試驗對象按7.1.1方法充電； b) 將試驗對象正極端子和負(fù)極端子經(jīng)外部短路10 min，外部線路電阻應(yīng)小于5 mΩ； c)完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察1 h。 | 大電流短路試驗裝置 BE-XL-10000A BE-XL-15000A |
4 | 加熱 | a) 試驗對象按7.1.1方法充電； b) 將試驗對象放人溫度箱，用以下的條件加熱 鋰離子電池單體:溫度箱按照5 °C/min的速率由試驗環(huán)境溫度升至130 °C ±2 °C，并保持此 溫度30 min后停止加熱 鎳氫電池單體:溫度箱按照5 °C/min的速率由試驗環(huán)境溫度升至85 °C±2 °C，并保持此溫度 2 h后停止加熱 c) 完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察lh。 | 熱濫用試驗箱 BE-101-1000A |
5 | 溫度循環(huán) | a）試驗對象按7.1.1方法充電 b）放入溫度箱中，溫度箱溫度按照表1和圖1進行調(diào)節(jié)，循環(huán)次數(shù)5次 c）完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察lh | 高低溫交變試驗箱 BTL-1000D |
6 | 擠壓 | a)試驗對象按7.1.1方法充電； b) 按下列條件進行試驗； 1）擠壓方向:垂直于電池單體極板方向施壓，或與電池單體在整車布局上最容易受到擠壓的方向 相同； 2）擠壓板形式:半徑75 mm的半圓柱體，半圓柱體的長度（L)大于被擠壓電池單體的尺寸（如 圖6所示） 3）擠壓速度:不大于2mm/s 4）擠壓程度：電壓達(dá)到0 V或變形量達(dá)到15%或擠壓力達(dá)到100 kN或1 000倍試驗對象重量后 停止擠壓 5）保持 10 min C）完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察lh | 臥式電動伺服擠壓試驗機 BE-6045D-10TS/20TS |
電池包或系統(tǒng)安全性試驗方法
序號 | 檢驗項目 | 主要測試內(nèi)容 | 參考設(shè)備及型號 |
1 | 擠壓 | a) 試驗對象為電池包或系統(tǒng)； b)按下列條件進行試驗： 1）擠壓板形式(選擇以下兩種擠壓板中的一種）： ——擠壓板如圖6所示，半徑75 mm的半圓柱體，半圓柱體的長度（L)大于試驗對象的高度， 但不超過1 m; ——擠壓板如圖7所示，尺寸為600 mmX 600 mm(長X寬）或更小，三個半圓柱體半徑為 75 mm，半圓柱體間距30 mm; 2）擠壓方向::r方向和：y方向（汽車行駛方向為:r軸方向，另一垂直于行駛方向的水平方向為 ^軸方向），為保護試驗操作安全，可分開在兩個試驗對象上執(zhí)行測試； 3）擠壓速度:不大于2mm/S; 4）擠壓程度:擠壓力達(dá)到100 kN或擠壓變形量達(dá)到擠壓方向的整體尺寸的30%時停止擠壓 5）保持 10 min c) 完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察2 h。 | 臥式電動伺服擠壓試驗機 BE-6045AP-10TS BE-6045AP-20TS |
2 | 濕熱循環(huán) | a) 試驗對象為電池包或系統(tǒng)； b)按照GB/T 2423.4執(zhí)行試驗Db，變量如圖8所示。其中最高溫度是60°C或更高溫度(如果制 造商要求），循環(huán)5次； c) 完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察2h。 | 溫度循環(huán)濕熱試驗倉 BTH-12m3-C |
3 | 浸水 | a)試驗對象為通過8.2.1振動試驗后的電池包或系統(tǒng)； b) 試驗對象按照整車連接方式連接好線束、接插件等零部件，選擇以下兩種方式中的一種進行 試驗： 1）方式一:試驗對象以實車裝配方向置于3.5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氯化鈉溶液中2 h，水深要足以淹沒 試驗對象； 2）方式二:試驗對象按照GB/T 4208—2017中14.2.7所述方法和流程進行試驗。試驗對象按照 制造商規(guī)定的安裝狀態(tài)全部浸入水中。對于高度小于850 mm的試驗對象，其最低點應(yīng)低于 水面1 000 mm;對于高度等于或大于850 mm的試驗對象，其最高點應(yīng)低于水面150 mm。試 驗持續(xù)時間30 min。水溫與試驗對象溫差不大于5 t c) 將電池包取出水面，在試驗環(huán)境溫度下靜置觀察2 h。 | 海水浸泡試驗裝置 BE-HS-10000L系列 |
4 | 熱穩(wěn)定性 | a）試驗對象為電池包或系統(tǒng)。對電池包或系統(tǒng)起到保護作用的車身結(jié)構(gòu)，可以參與火燒試驗 試驗環(huán)境溫度為0 °C以上，風(fēng)速不大于2.5 km/h。 b）測試中，盛放汽油的平盤尺寸超過試驗對象水平投影尺寸20 cm,不超過50 cm。平盤高度 不高于汽油表面8 cm。試驗對象應(yīng)居中放置。汽油液面與試驗對象底部的距離設(shè)定為50 cm,或者為 車輛空載狀態(tài)下試驗對象底面的離地高度。平盤底層注入水。外部火燒示意圖如圖9所示 c）外部火燒試驗分為以下4個階段： 1）預(yù)熱。在離試驗對象至少3 m遠(yuǎn)的地方點燃汽油，經(jīng)過60s的預(yù)熱后，將油盤置于試驗對象 下方。如果油盤尺寸太大無法移動，可以采用移動試驗對象和支架的方式 2）直接燃燒。試驗對象直接暴露在火焰下70 s 3）間接燃燒。將耐火隔板蓋在油盤上。試驗對象在該狀態(tài)下測試60 s?；蚪?jīng)雙方協(xié)商同意，繼 續(xù)直接暴露在火焰中60 s。耐火隔板由標(biāo)準(zhǔn)耐火磚拼成，具體篩孔尺寸如圖10所示，也可以 用耐火材料參考此尺寸制作 4）離開火源。將油盤或者試驗對象移開，在試驗環(huán)境溫度下觀察2 h或試驗對象外表溫度降至 45 °C以下 說明： 耐火性：SK 30;成分：30%?33% A1203 ;密度：1 900 kg/m3?2 OOO kg/m3;有效孔面積：44.18%;開孔率：20%? 22%體積比。 | 外部火燒試驗臺 BE-8202-3000 |
5 | 熱擴散 | a）推薦C.5.3.3或C.5.3.4作為熱擴散試驗的可選方法，制造商可以選擇其中一種方法，也可自 行選擇其他方法來觸發(fā)熱失控。 b）熱失控觸發(fā)對象:試驗對象中的電池單體。選擇電池包內(nèi)靠近中心位置，或者被其他電池單體包圍的電池單體 C）推薦的針刺觸發(fā)熱失控方法如下： 1）刺針材料:鋼； 2）刺針直徑:3 mm^?8 mm； 3）針尖形狀：圓錐形，角度為20°?60°; 4）針刺速度:0_1 mm/s ?10 mm/s; 5）針刺位置及方向：選擇能觸發(fā)電池單體發(fā)生熱失控的位置和方向（例如，垂直于極片的方向） D）推薦的加熱觸發(fā)熱失控方法:使用平面狀或者棒狀加熱裝置，并且其表面應(yīng)覆蓋陶瓷、金屬或 絕緣層。對于尺寸與電池單體相同的塊狀加熱裝置，可用該加熱裝置代替其中一個電池單體，與觸發(fā)對 象的表面直接接觸;對于薄膜加熱裝置，則應(yīng)將其始終附著在觸發(fā)對象的表面;加熱裝置的加熱面積都應(yīng)不大于電池單體的表面積;將加熱裝置的加熱面與電池單體表面直接接觸，加熱裝置的位置應(yīng)與C.5.3.5 中規(guī)定的溫度傳感器的位置相對應(yīng);安裝完成后，應(yīng)在24 h內(nèi)啟動加熱裝置，以加熱裝置的最大功率對 觸發(fā)對象進行加熱;加熱裝置的功率要求見表C.2;當(dāng)發(fā)生熱失控或者 E）定義的監(jiān)測點溫度達(dá)到 300 °C時，停止觸發(fā) | 熱失控試驗裝置 BE-8401 可選加升降溫平臺或者帶防爆倉 |
6 | 溫度沖擊 | a) 試驗對象為電池包或系統(tǒng) b) 試驗對象置于（一40 °C±2 t)?（60 °C±2 t)(如果制造商要求，可采用更嚴(yán)苛的試驗溫度)的交變溫度環(huán)境中，兩種極端溫度的轉(zhuǎn)換時間在30 min以內(nèi)。試驗對象在每個極端溫度環(huán)境中保持 8 h，循環(huán)5次 C）完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察2 h
| 快速溫變試驗房BTKS5-12m3-C |
7 | 鹽霧 | a)試驗對象為電池包或系統(tǒng)； b) 按照GB/T 28046.4—2011中5.5.2的測試方法和GB/T 2423.17的測試條件進行試驗。 8.2.9.3鹽溶液采用氯化鈉（化學(xué)純、分析純）和蒸餾水或去離子水配制，其濃度為5%±1%(質(zhì)量分 數(shù)）。35 °C ±2 下測量pH值在6.5?7.2之間。 c) 將試驗對象放人鹽霧箱按圖11所示循環(huán)進行試驗，一個循環(huán)持續(xù)24 h。在35 t ±2 °C下對 試驗對象噴霧8 h，然后靜置16 h，在一個循環(huán)的第4小時和第5小時之間進行低壓上電監(jiān)控。 D）共進行6個循環(huán)。 E）對于完全放置在乘員艙、行李艙或貨艙的試驗對象，可不進行鹽霧試驗 | 步入式鹽水噴霧試驗倉 BE-8209-12m3 BE-8209-15m3 |
8 | 高海拔 | a) 試驗對象為電池包或系統(tǒng)； b) 為保護試驗操作人員和實驗室安全，制造商應(yīng)提供電流銳變限值、電壓異常限值作為異常終止條件 C）測試環(huán)境：氣壓條件為61.2 kPa(模擬海拔高度為4 000 m的氣壓條件），溫度為試驗環(huán)境 溫度。 D）保持8.2.10.3測試環(huán)境，擱置5 h E）擱置結(jié)束后，保持8.2.10.3測試環(huán)境，對試驗對象按制造商規(guī)定的且不小于1 J3的電流放電 至制造商規(guī)定的放電截止條件 F）完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察2 h
| 模擬高空低壓試驗倉 BE-8203-12m3 |
9 | 外部短路保護 | A）試驗對象為電池系統(tǒng) B）試驗條件如下： 1）試驗應(yīng)在20 °C±10 X：的環(huán)境溫度或更高溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)下進行； 2）在試驗開始時，影響試驗對象功能并與試驗結(jié)果相關(guān)的所有保護設(shè)備都應(yīng)處于正常運行狀態(tài)。 8.2.13.3外部短路過程如下： 在開始試驗時，用于充電和放電的相關(guān)主要接觸器都應(yīng)閉合(如電池系統(tǒng)回路中包含相關(guān)繼電 器），來表示可行車模式以及允許外部充電的模式。如果這不能在單次試驗中完成，則應(yīng)進行 兩次或更多次試驗。 將試驗對象的正極端子和負(fù)極端子相互連接。短路電阻不超過5 mil C)保持短路狀態(tài)，直至符合以下任一條件時，結(jié)束試驗: 1)試驗對象的保護功能起作用，并終止短路電流 2)試驗對象外殼溫度穩(wěn)定(溫度變化在2 h內(nèi)小于4 °C)后，繼續(xù)短路至少1 h 3)完成以上試驗步驟后，在試驗環(huán)境溫度下觀察1 h
| 大電流短路試驗裝置 BE-XL-10000A BE-XL-15000A BE-XL-20000A |
