淺談現(xiàn)有電動汽車用動力蓄電池國家標準

呂媛媛

(中華人民共和國吳江出入境檢驗檢疫局，國家動力及儲能電池檢測重點實驗室，江蘇 蘇州 215200)

·討論會·

淺談現(xiàn)有電動汽車用動力蓄電池國家標準

呂媛媛

(中華人民共和國吳江出入境檢驗檢疫局，國家動力及儲能電池檢測重點實驗室，江蘇 蘇州 215200)

從適用范圍、測試項目及判斷依據(jù)的角度，對電動汽車用動力蓄電池現(xiàn)行的6項國家標準GB/T 31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法》、GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》、GB/T 31486-2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》、GB/T 31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第1部分：高功率應用測試規(guī)程》、GB/T 31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應用測試規(guī)程》和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》進行簡要的解讀。

電動汽車； 動力蓄電池； 國家標準； 電池檢測方法

針對電動汽車用動力蓄電池，中國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會于2015年5月15日聯(lián)合發(fā)布了6項國家標準，過渡期1 a，于2016年全面實施。

頒布的國家標準與工業(yè)和信息化部2015年3月發(fā)布的《汽車動力與電池行業(yè)規(guī)范條件》一起，將會加速動力電池行業(yè)的洗牌。頒布的國家標準的實施在一定程度上能夠凈化動力蓄電池市場，新推出的統(tǒng)一的衡量標準，將促進行業(yè)健康發(fā)展，提高行業(yè)的整體水平。

為使相關從業(yè)人員和相關機構(gòu)加深對標準的理解，本文作者從適用范圍、測試項目及判定依據(jù)的角度，對頒布的標準進行簡要解讀。

1 標準簡介

目前，國內(nèi)適用于電動汽車用動力蓄電池的標準主要有以下8項：QC/T 743-2006《電動汽車用鋰離子蓄電池》[1]、GB/T 18333.1-2001《電動道路車輛用鋰離子蓄電池》[2]、GB/T 31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法》[3]、GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》[4]、GB/T 31486-2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》[5]、GB/T 31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第1部分：高功率應用測試規(guī)程》[6]、GB/T 31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應用測試規(guī)程》[7]和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》[8]。GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486、GB/T 31467.1、GB/T 31467.2和GB/T 31467.3為新頒布的6項國家標準，其中明確規(guī)定了測試的條件：環(huán)境溫度為25±5 ℃，相對濕度為15%～90%，大氣壓力為86～106 kPa，室溫為25±2 ℃。

2 標準側(cè)重點解析

2.1 動力蓄電池

GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015和GB/T 31486-2015標準，在制定過程中參考了行業(yè)標準QC/T 743-2006的內(nèi)容，將該標準劃分為3項獨立的標準。新舊標準的差異詳見表1；GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015和GB/T 31486-2015的檢驗項目、測試樣品、技術要求和試驗方法，分別見表2、表3和表4。

表1 QC/T 743-2006與標準GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015和GB/T 31486-2015的比較

表2 GB/T 31484-2015電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法

Table 2 Cycle life requirements and test methods for traction battery of electric vehicle for the GB/T 31484-2015 standard

序號檢驗項目測試樣品技術要求試驗方法1室溫容量和能量2室溫功率單體、模組或系統(tǒng)5.16.2-6.33標準循環(huán)壽命單體或模組5.26.44混合動力乘用車用功率型蓄電池工況循環(huán)壽命5混合動力商用車用功率型蓄電池工況循環(huán)壽命6純電動乘用車用能量型蓄電池工況循環(huán)壽命7純電動商用車用能量型蓄電池工況循環(huán)壽命8插電式和增程式電動汽車用蓄電池工況循環(huán)壽命模組或系統(tǒng)5.3.16.5.15.3.26.5.25.3.36.5.35.3.46.5.45.3.3或5.3.46.5.3或6.5.4

表3 GB/T 31485-2015電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法

Table 3 Safety requirements and test methods for traction battery of electric vehicle for the GB/T 31485-2015 standard

單體蓄電池試驗程序蓄電池模組試驗程序序號檢驗項目技術要求試驗方法序號檢驗項目技術要求試驗方法1過放電5.1.16.2.21過放電5.2.16.3.22過充電5.1.26.2.32過充電5.2.26.3.33短路5.1.36.2.43短路5.2.36.3.44跌落5.1.46.2.54跌落5.2.46.3.55加熱5.1.56.2.65加熱5.2.56.3.66擠壓5.1.66.2.76擠壓5.2.66.3.77針刺5.1.76.2.87針刺5.2.76.3.88海水浸泡5.1.86.2.98海水浸泡5.2.86.3.99溫度循環(huán)5.1.96.2.109溫度循環(huán)5.2.96.3.1010低氣壓5.1.106.2.1110低氣壓5.2.106.3.11

頒布的國標將適用范圍由鋰離子蓄電池單體和模組拓寬為裝載在電動汽車上的鋰離子蓄電池和金屬氫化物鎳蓄電池單體和模組、其他類型蓄電池，以及蓄電池包和蓄電池系統(tǒng)；修改了模組的定義，拓寬至根據(jù)實際產(chǎn)品的組合形式；增加了蓄電池包和蓄電池系統(tǒng)的定義，將適用的車型拓寬為混合動力乘用車、混合動力商用車、純電動乘用車、插電式及增程式電動汽車，幾乎涵蓋了目前全部的電動汽車類型。頒布的國標將默認充放電倍率改為1C，要求更嚴格。

GB/T 31484-2015與QC/T 743-2006相比，增加了各類蓄電池的標準循環(huán)壽命和工況循環(huán)壽命測試。標準循環(huán)壽命要求循環(huán)次數(shù)達到500次時，放電容量不低于初始容量的90%；循環(huán)次數(shù)達到1 000次時，放電容量不低于初始容量的80%。工況循環(huán)壽命測試由兩部分組成：“主放電工況”的放電量略多于充電量；“主充電工況”的充電量略多于放電量。整個測試步驟，由主充電工況和主放電工況組成1個大循環(huán)。該測試項目要求，總放電能量與初始能量的比值為500時，計算放電容量，但對放電容量具體值沒有明確的要求。荷電態(tài)(SOC)波動示意圖見圖1。

表4 GB/T 31486-2015電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法

Table 4 Electrical performance requirements and test methods for traction battery of electric vehicle for the GB/T 31486-2015 standard

電池種類序號檢驗項目技術要求試驗方法電池單體1外觀5.1.16.2.12極性5.1.26.2.23外形尺寸和質(zhì)量5.1.36.2.34室溫放電容量5.1.46.2.5電池模組1外觀5.2.16.3.12極性5.2.26.3.23外形尺寸和質(zhì)量5.2.36.3.34室溫放電容量5.2.46.3.55室溫倍率放電容量5.2.56.3.66室溫倍率充電容量5.2.66.3.77低溫放電容量5.2.76.3.88高溫放電容量5.2.86.3.99荷電保持與容量恢復能力5.2.96.3.1010耐振動5.2.106.3.1111儲存5.2.116.3.12

圖1 混合動力乘用車用功率型蓄電池大循環(huán)SOC波動示意圖[3]

Fig.1 Typical SOC swing by combination of discharge-rich and charge-rich profiles of high-power traction battery of hybrid electric vehicle

GB/T 31485-2015通過模擬過放電、過充電、跌落、加熱和針刺等測試項目，模擬單體蓄電池和模塊在使用和運輸過程中可能發(fā)生的危險，要求測試過程中樣品不起火、不爆炸、不泄漏。與QC/T 743-2006相比，對單體蓄電池和蓄電池模組增加了海水浸泡、溫度循環(huán)和低氣壓等檢測項目，囊括了蓄電池在使用和運輸過程中可能涉及到的各類危險性。

GB/T 31486-2015適用于裝載在電動汽車上的鋰離子蓄電池和金屬氫化物鎳蓄電池單體和模塊。該標準包括外觀、尺寸、高低溫以及室溫容量、荷電保持、容量恢復、儲存、倍率性能等各種電性能測試。同時，對每種電性能測試均給出了明確的判定條件。

綜上所述，頒布的GB/T 31484、GB/T 31485和GB/T 31486針對單體電池和模塊建立了電性能和安全性能的完整測試體系。工況循環(huán)壽命、海水浸泡、溫度循環(huán)和低氣壓是行業(yè)標準QC/T 743標準中沒有的測試項目，而這幾個項目，又是蓄電池實際使用和運輸過程中的常規(guī)檢測項目。這表明，頒布的國標注重模擬蓄電池的實際使用和運輸時的性能，反映出對蓄電池使用和運輸性能的關注。

2.2 動力蓄電池包和系統(tǒng)

相比GB/T 31484、GB/T 31485和GB/T 31486標準側(cè)重于電池單體和模組層級的檢驗規(guī)范，GB/T 31467系列的這3個標準則更為側(cè)重于電池包或電池系統(tǒng)的檢驗規(guī)范。GB/T 31467.1-2015[6]、GB/T 31467.2-2015[7]和GB/T 31467.3-2015[8]分別參考ISO 12405-1：2011《電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程 第1部分：高功率應用》[9]、ISO 12405-2：2012《電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程 第2部分：高能量應用》[10]以及ISO 12405-3：2014《電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程 第3部分：安全性能要求》[11]起草編制。

GB/T 31467.1、GB/T 31467.2和GB/T 31467.3的檢驗項目、測試樣品和試驗方法，分別見表5、表6。

表5 GB/T 31467.1和GB/T 31467.2動力蓄電池包和系統(tǒng)需要進行的測試項目

Table 5 Test methods of Li-ion traction battery pack and system for electric vehicles for GB/T 31467.1 and GB/T 31467.2 standards

試驗項目GB/T31467.1GB/T31467.2適用范圍方法要求適用范圍方法要求能量和容量測試室溫高溫低溫功率和內(nèi)阻測試蓄電池包、蓄電池系統(tǒng)7.1.27.1.37.1.47.2蓄電池包、蓄電池系統(tǒng)7.1.27.1.37.1.47.2無負載容量損失存儲容量損失高低溫啟動功率測試能量效率測試蓄電池系統(tǒng)7.37.47.57.6蓄電池系統(tǒng)7.37.4-7.5

表6 GB/T 31467.3動力蓄電池包或系統(tǒng)需要進行的測試項目

Table 6 Test methods of Li-ion traction battery pack and system for electric vehicles for GB/T 31467.3

序號檢驗項目適用范圍試驗方法1振動試驗蓄電池包或系統(tǒng)7.1.1蓄電池包或系統(tǒng)的子裝置7.1.22機械沖擊3跌落4翻轉(zhuǎn)5模擬碰撞6擠壓7溫度沖擊8濕熱循環(huán)9海水浸泡10外部火燒11鹽霧12高海拔13過溫保護14短路保護15過充電保護16過放電保護蓄電池包或系統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)7.27.37.47.57.67.77.87.97.107.117.127.137.147.157.1

從表5、表6可知，頒布的國標對動力蓄電池包和系統(tǒng)的要求很嚴格，要經(jīng)過一系列的電性能、負載性能、環(huán)境性能以及安全性能的測試。由于動力蓄電池包和系統(tǒng)的制造和實際運行環(huán)境存在差異，這3項標準中明確要求測試樣品交付時需要包括必要的操作文件，以及與測試設備相連所需的接口部件，如連接器、插頭；制造商還需要提供蓄電池包和系統(tǒng)的工作限制，以保證測試過程的安全。動力蓄電池系統(tǒng)的容量、電壓、體積和質(zhì)量大，如果因此類原因不適合進行某些測試，標準允許供需雙方協(xié)商一致后，用蓄電池包或蓄電池系統(tǒng)的子系統(tǒng)代替作為測試樣品，進行全部或部分試驗，但應該包含與整車要求相關的所有部分。

新頒布的國標要求蓄電池包和系統(tǒng)在進行測試時，需進行試驗前的準備和測量樣品的質(zhì)量和體積。如蓄電池包要求：蓄電池包的高壓、低壓及冷卻裝置要與測試平臺設備相連，開啟蓄電池包的被動保護功能。根據(jù)蓄電池包制造商的要求和試驗測試規(guī)程，測試平臺檢測和控制電池包的工作狀態(tài)和工作參數(shù)，并保證主動保護開啟，必要時可通過斷開蓄電池包的主接觸器來實現(xiàn)。冷卻裝置根據(jù)制造商的要求工作。蓄電池包的測試過程中，蓄電池包與測試平臺之間沒有信息交換，蓄電池包的參數(shù)限值由測試平臺直接控制。測試平臺檢測蓄電池包的電流、電壓、容量或能量等參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)作為檢測結(jié)果和計算依據(jù)。此外，這3個標準要求，樣品在進行測試前必須進行預處理循環(huán)，以保證測試時蓄電池包和系統(tǒng)的性能處于激活和穩(wěn)定的狀態(tài)。

GB/T 31467.1和GB/T 31467.2標準針對蓄電池包和系統(tǒng)的容量、能量和高低溫啟動等測試項目，只給供需雙方提供了一個測試方案，某些具體的測試參數(shù)仍需制造商指定，且對測試結(jié)果并沒有給出判定條件。由此可知，這兩項標準更加側(cè)重于指導制造商進行蓄電池生產(chǎn)，為行業(yè)的發(fā)展方向提供一定的指導，同時可使一些系統(tǒng)組裝技術較弱的電動汽車蓄電池生產(chǎn)企業(yè)更新工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

由于鋰離子電池的特性，在最初使用的過程中不會暴露電化學行為的異常，安全性能目前已成為鋰離子電池走向廣泛應用的一個瓶頸。這些潛在的缺陷給判斷鋰離子電池是否合格帶來了困難[12-13]。GB/T 31467.3標準針對蓄電池包和系統(tǒng)的全項目進行測試，模擬蓄電池包和系統(tǒng)在車輛中使用時可能遇到的翻轉(zhuǎn)、溫度沖擊和碰撞等危險性，測試樣品的可靠性能，并給出了明確的判定條件。該標準提供了動力鋰離子蓄電池的有效檢測方法，填補了國內(nèi)在此領域的空白。

近年來，國內(nèi)電動汽車用蓄電池一直沿用行業(yè)標準QC/T 743-2006。蓄電池單體和模組的性能，已經(jīng)能夠達到標準的要求，但對于電池系統(tǒng)的管控較弱。頒布的國標的推行，將促進國內(nèi)蓄電池系統(tǒng)的發(fā)展。隨著電動汽車用蓄電池系列國標的推行使用，不同標準的相互銜接和組合，可覆蓋不同的零部件等級，進而促進行業(yè)健康發(fā)展。這也表明國內(nèi)電動汽車的發(fā)展已經(jīng)不再一味追求速度快和規(guī)模大，而是立足于產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展，逐步建立一個基礎性的門檻和通用化的檢驗標準，讓相關企業(yè)在一個相對公正和透明的環(huán)境下競爭、合作，有利于行業(yè)的良性發(fā)展。

3 結(jié)論

本文作者總結(jié)歸納了電動汽車用蓄電池適用的GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486、GB/T 31467.1、GB/T 31467.2和GB/T 31467.3等國家標準。從適用范圍、測試項目和判定條件進行了簡要解讀。頒布的國標為整車企業(yè)和電池企業(yè)提供了統(tǒng)一的衡量標準，明確了動力電池的主要技術參數(shù)，為行業(yè)的有序發(fā)展提供了重要保證，也為檢驗檢疫機構(gòu)提供了有效的質(zhì)量監(jiān)管依據(jù)，可以更好地對進出口鋰離子電池產(chǎn)品實施監(jiān)督管理提供技術支撐。

[1] QC/T 743-2006，電動汽車用鋰離子蓄電池[S].

[2] GB/T 18333.1-2001，電動道路車輛用鋰離子蓄電池[S].

[3] GB/T 31484-2015，電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法[S].

[4] GB/T 31485-2015，電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法[S].

[5] GB/T 31486-2015，電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法[S]

[6] GB/T 31467.1-2015，電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第1部分：高功率應用測試規(guī)程[S].

[7] GB/T 31467.2-2015，電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應用測試規(guī)程[S].

[8] 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[S].

[9] ISO 12405-1：2011，電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程 第1部分：高功率應用[S].

[10]ISO 12405-2：2012，電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程 第2部分：高能量應用[S].

[11]ISO 12405-3：2014，電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程 第3部分：安全性能要求[S].

[12]TONG Sheng-hua(童生華). 透過鋰離子安全事件看標準應用現(xiàn)狀[J]. World Standards News(世界標準信息)，2008，7：39-43.

[13]CAI Chun-hao(蔡春皓)，DUAN Ji-yuan(段冀淵)，SHOU Xiao-li(壽曉立)，etal. 淺談現(xiàn)有鋰離子電池檢測標準[J]. Battery Bimonthly(電池)，2015，45：121-123.

Brief perception on national standard of the traction battery for electric vehicles

LV Yuan-yuan

(StateKeyTestingLaboratoryofPowerandEnergyStorageforBattery，WujiangEntry-ExitInspectionandQuarantineBureauofthePeople’sRepublicofChina，Suzhou，Jiangsu215200，China)

Six national standards of the traction battery for electric vehicles，such as GB/T 31484-2015Cycleliferequirementsandtestmethodsfortractionbatteryofelectricvehicle，GB/T 31485-2015Safetyrequirementsandtestmethodsfortractionbatteryofelectricvehicle，GB/T 31486-2015Electricalperformancerequirementsandtestmethodsfortractionbatteryofelectricvehicle，GB/T 31467.1-2015Lithium-iontractionbatterypackandsystemforelectricvehicles-Part1：Testspecificationforhighpowerapplications，GB/T 31467.2-2015Lithium-iontractionbatterypackandsystemforelectricvehicles-Part2：Testspecificationforhighenergyapplications，GB/T 31467.3-2015Lithium-iontractionbatterypackandsystemforelectricvehicles-Part3：safetyrequirementsandtestmethodsstandardswere briefly interpretated from the view of the scope of application，testing terms and judging criterion.

electric vehicle； traction battery； national standard; battery test method

呂媛媛(1984-)女，山東人，吳江出入境檢驗檢疫局工程師，博士，研究方向：鋰離子電池性能檢測。

江蘇出入境檢驗檢疫局科技項目(2015KJ12)

TM912.9

A

1001-1579(2016)05-0281-04

2016-04-01