5月27日,按照《中華人民共和國標準化法》和《強制性國家標準管理辦法》,工業(yè)和信息化部公開征求《電動汽車用動力蓄電池安全要求》強制性國家標準的意見(以下簡稱“《征求意見稿》”),征求意見截止日期為2024年7月27日。
GB 38031—2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》作為我國電動汽車領域首批強制性國家標準之一,自2020年5月發(fā)布以來,在規(guī)范產品生產、引導技術進步、支撐政府管理等方面起到了重要作用。GB 38031—2020從實際應用工況場景出發(fā),加強了對電池包和系統(tǒng)的安全要求,并提出了熱擴散安全要求,提升了企業(yè)對于電池單體熱失控引發(fā)危險的重視程度,對降低產品熱失控事故起到了積極作用。隨著新能源汽車保有量快速增加,電動汽車起火事故仍時有發(fā)生。通過對近年來電動汽車安全事故的經驗總結,行業(yè)對于動力電池在實際應用場景下的失效機制也有了進一步的認識?;诖耍斜匾抻喭晟艷B 38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,進一步提升安全要求,筑牢動力電池安全底線,維護消費者生命財產安全。
《征求意見稿》顯示,新國標將代替GB 38031—2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,主要技術變化如下:
(1)范圍
本標準規(guī)定了電動汽車用動力蓄電池的安全要求和試驗方法,適用范圍也應明確為動力蓄電池,不包括不為電動汽車提供動力的蓄電池,如12V低壓輔助電源。此外,考慮到行業(yè)技術發(fā)展,標準范圍應能涵蓋鈉離子電池、鋰金屬電池等新型動力蓄電池。因此將原文中“本標準適用于電動汽車用鋰離子電池和鎳氫電池等可充電儲能裝置”改為“本文件適用于電動汽車用動力蓄電池”。
(2)異常終止條件要求
在高海拔安全要求(5.2.10)和試驗方法(8.2.10)中,為保護試驗操作人員和實驗室安全,規(guī)定了需要制造商提供異常終止條件,且要求不能觸發(fā)異常終止條件。為了保持試驗項間的統(tǒng)一,對濕熱循環(huán)(5.2.5、8.2.5)、溫度沖擊(5.2.8、8.2.8)、鹽霧(5.2.9、8.2.9)等環(huán)境類安全測試均做了相同要求。
(3)溫度沖擊試驗
在溫度沖擊試驗(8.2.8)中未規(guī)定先低溫還是先高溫,在實際測試執(zhí)行時流程無法統(tǒng)一,對此,補充了溫度沖擊試驗溫度示意圖,供研發(fā)及測試人員執(zhí)行。
(4)鹽霧試驗
在鹽霧試驗(8.2.9)中,原標準中的測試方法參考了GB/T 28046.4—2011中5.5.2的測試方法,規(guī)定了在一個循環(huán)的第4小時和第5小時之間進行低壓上電監(jiān)控。但GB/T 28046.4—2011中鹽霧試驗的側重點是考察在第4小時和第5小時之間按照規(guī)定的工作模式下,裝置/系統(tǒng)的功能狀態(tài),而GB 38031的側重點是考察產品試驗后的安全狀態(tài),因此,第4小時和第5小時之間的低壓上電監(jiān)控并無實質性意義,經工作組討論確定,刪除此條件。
(5)電池系統(tǒng)保護類試驗
原標準中五大保護類試驗方法轉化自UN GTR 20,安全要求中規(guī)定了試驗后的絕緣電阻應不小于100 Ω/V,而在ISO 6469-1: 2019中,規(guī)定了若電池系統(tǒng)包含交流電路,且沒有符合 ISO 6469-3的額外交流保護,絕緣電阻應不低于500Ω/V;GB 18384—2020中也規(guī)定了直流電路絕緣電阻應不小于100Ω/V,交流電路絕緣電阻應不小于500Ω/V。因此,在保護類測試中增加“若有交流電路,絕緣電阻應不小于500Ω/V”的要求。另外,在過溫保護(8.2.11)中,未規(guī)定試驗對象SOC,因此在試驗前,樣品SOC默認參考6.1.10中規(guī)定的最高工作荷電狀態(tài)進行調整。但由于過溫保護試驗條件中規(guī)定了通過連續(xù)充放電使試驗對象溫度盡可能快地升高,因此試驗前的SOC調整必要性較低,經工作組討論確認,對過溫保護試驗對象的SOC不作限定,只要符合正常的工作范圍即可。
(6)電池包或系統(tǒng)擠壓試驗
對于安裝在車廂內的電池包或系統(tǒng),如HEV電池,通過車輛本體的結構強度可在一定程度上保障電池包或系統(tǒng)免受碰撞或減弱對電池包或系統(tǒng)的碰撞。在EVS GTR及UN R100中,均規(guī)定了可以選擇電池包或車輛進行試驗。因此,在8.4.2.1試驗對象中,增加了“對于安裝在車廂內的電池包或系統(tǒng),允許帶有車身結構件進行試驗”。此外,對于帶車身結構進行測試的情況,由于車身結構不規(guī)則,以30%形變量作為截止條件對于測試執(zhí)行存在難度,因此對于帶車身結構件進行擠壓的情況,明確應以擠壓力達到100 kN作為截止條件。另外,對于原標準中達到截止條件后保持10min的表述,未明確保持力還是位移,經工作組討論后確認,修改為保持當前位移10min,電池單體層級表述也保持同步。
(7)外部火燒試驗
原標準中定義了直接燃燒70s+間接燃燒60s,然而在測試執(zhí)行過程中,對于燃燒開始及結束的計時存在理解上的偏差,部分企業(yè)認為應由樣品剛開始接觸/離開火焰時計時開始/結束,導致實際燃燒時間與標準要求不符。對此,在8.2.7.1.3中補充了“燃燒時間應在試驗對象與油盤均處于靜止狀態(tài)下計時開始或結束”。
(8)熱擴散分析及驗證,包括安全要求、觸發(fā)方法、判定邏輯等。(詳情可查看附件)
(9)電池單體充電后安全
自2022年起,專題研究組圍繞充電后安全開展多次專題討論。對于充電樁、電池管理系統(tǒng)失效導致的過充、過流,在現(xiàn)行GB 38031中已有單體過充、系統(tǒng)過充保護、過流保護測試予以考查。對于長期循環(huán)是否導致電池額外安全風險,行業(yè)存在一定分歧。部分企業(yè)提供了快充循環(huán)后電池安全邊界縮窄,安全性降低的測試數(shù)據(jù)。部分企業(yè)認為電池的設計端均已考慮使用場景中充放電工況,在預留出足夠保護區(qū)間后釋放產品應用區(qū)間。老化狀態(tài)下電池活性物質部分消耗,且電池能量降低。因此認為充電循環(huán)后電池相比常規(guī)電池,無額外安全風險。起草組綜合考慮長期快充對于動力電池可能存在的潛在風險,結合現(xiàn)有研究數(shù)據(jù),起草了征求意見稿方案:
結合《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖 2.0》對于快充型動力電池充電倍率要求,將試驗對象設定為20%SOC-80%SOC充電時間小于15分鐘的電池單體(不含用于不可外接充電混合動力電動汽車的電池單體);循環(huán)次數(shù)以12萬公里,快充電量對應里程400公里計,設定為300次。考慮到快充循環(huán)后內部副反應加劇甚至出現(xiàn)析鋰問題,存在局部的性能劣化。這種局部性能劣化在大電流放電過程中表現(xiàn)為高阻抗部分(即副反應嚴重區(qū)域)升溫顯著,外部短路測試時,長期快充循環(huán)的電池內部副反應聚集區(qū)或析鋰區(qū)域會在溫升較高的情況下加劇反應速度,進而導致電池起火,因此設定在快充循環(huán)后的進行外部短路測試,并通過征求意見階段進一步收集行業(yè)意見,并開展驗證測試,進一步確認或優(yōu)化征求意見稿方案。
(10)電池包或系統(tǒng)底部防護
近年來,新能源汽車底部撞擊導致的動力電池起火事故中占比較高,現(xiàn)行標準中并無針對該場景的測試項目。目前,行業(yè)內廣泛認可的底部碰撞工況分為兩類,即刮底工況(X向)和托底工況(Z向)。刮底工況對應車輛正面撞擊障礙物的場景,托底工況主要是對應飛石、地面障礙物等異物從車輛下方撞擊的場景。多數(shù)企業(yè)認同以上兩種工況試驗的必要性,前期主要分歧在于測試對象是電池還是整車。整車測試更符合實際場景,但測試費用、周期較長。電池測試更加簡便,但較難體現(xiàn)整車實際底盤布置、掛載剛度、質量分布特征。經行業(yè)多次討論,一致認為需要根據(jù)整車實際工況開發(fā)電池底部碰撞試驗方案。刮底工況試驗結果與整車底部護板、懸架、離地間隙、防撞梁等因素強相關,建議通過整車級別測試實施,在后續(xù)相關整車標準修訂中進一步研究?;谕械坠r的底部撞擊試驗可允許制造商選擇在電池包或整車級別實施。
在底部撞擊試驗方案前期討論中,行業(yè)內針對考核目的(安全測試/可靠性測試)、撞擊能量等存在一定的分歧。起草組針對前期行業(yè)討論情況,基于目前已收集到的實車和電池包數(shù)據(jù)以及驗證測試情況起草了征求意見稿方案,計劃在征求意見階段進一步收集實車數(shù)據(jù)和行業(yè)意見,并開展驗證測試,進一步確認或優(yōu)化征求意見稿方案。
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