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電池現有標準體系及安全性測試評價
編輯：厚東（上海）機電設備有限公司時間：2018-03-02
| 第一部分內容，電池的標準、法規的要求，這部分內容分六個部分介紹，第一是概述，第二是基本的性能要求是什么樣的，第三是耐久可靠性的要求，第四是安全性，第五是關于BMS的要求，第六是現有的一些正在報批中的標準和正在制定當中的標準和這樣的計劃。 電池現有的標準體系，在制定整個電池標準的時候，是按照這樣的幾個方面的性能來這樣分類的，第一是電性能，第二是壽命，第三是安全性，第四是互換性，第五是回收利用，第六是一些關鍵的附件。 對于484、485、486這三個單體的標準，目前跟整車的公告還有先進乘用車的準入要求也好，相應的條件里面都要求測這三項單體的標準。只是里面有一條，對于單體和模塊的測試目前是暫不執行。467.1、467.2的單體的性能，目前只有乘用車的準入標準里面有要求測試。對于467.3，因為現在正處于一個轉折點的階段，467.3在7月1號之前，車上公告是不需要測的，但是上推薦目錄是需要3167.3這個公告的，但是7月1號再要上公告，這個也成為一個強制的測試了。但是里面會有兩項測試有一些特殊的要求，就是振動和擠壓，振動和擠壓前幾天剛剛發布了一個修改單，振動和擠壓7月1號開始，會按照修改單的內容來執行。 對于客車來說，在上公告的時候要附加客車的安全條件必須同時提交，還有能量密度、功率密度和燃料電池的汽車的功率的測試，如果在上推薦目錄拿補貼的時候是要進行測試的。對于31467.1、31467.2只是乘用車準入的時候需要測試，功率型的電池要多測一個高低溫的啟動功率，這就是兩者的區別。 這是關于能量密度的測試、功率密度以及輸出功率的測試。去年4月份的時候在百人會的研討會中國汽車技術研究中心首席專家王芳做了一個匯報，當時三元的能量密度從單體到系統是50%到55%之間，最高應該沒有到60%。 今年4月份王芳統計了在測的電池的水平。對于系統來說，它的能量密度看右邊的這樣一個表格可能會更清晰一點，能量密度在90到115瓦時每公斤占比達到41%，另外一個占的比較多的比例是115%到130%這樣的一個范圍內。所以相對來說低于90瓦時每公斤的電池已經很少了。 31484在這個里面，要求我們目前只是對單體循環測試。在行業專家和政府的有關的領導的意思里面，是希望大家進行工況壽命的測試的，因為它跟我們的電動汽車的實際的運用是密切相關的。其實在有條件的情況下，也希望整車和電池的企業多做這樣的工況的性能的評價，多積累這樣的數據，也對相關測試機構后期將來再做這樣的壽命評價標準的時候，能夠有一定的數據積累的支撐的作用。 31467.3，目前有16項，包括機械的、電的、環境的三大類，這是我們4月份的時候的一個統計數據，當時在測的600多個電池包的樣本，機械安全類的通過率相對來說比較低一些，通過率最高的是電安全保護的過充、過放、短路的保護功能。機械安全類的通過率過低也是我們提交修改單的重要的原因，機械的測試有這樣的三項，包括振動和機械沖擊主要是我們日常在路上的行駛過程當中對電池包的可靠性的基本的要求，而擠壓和模擬碰撞則是路上發生這種碰撞事故的時候，電池受到的這種靜態擠壓和動態的加速度的可靠性和安全性，而電路和翻轉則是極端的安全性事故了。 它的失效模式有幾大類，第一大類是電池外殼發生破裂，影響它的整體的密封性。第二大類是各個部件的斷裂，包括外面支架的斷裂，包括上下殼體的連接的斷裂，也包括箱體內部模組之間的斷裂和高壓線的連接的斷裂，以及管理系統內部的連接的松動，還有就是冷卻系統的斷裂。這些斷裂帶來這樣的振動的事項。第三大類是內部的高壓性的連接性的絕緣層的破壞帶來的短路。第四大類是電池內部的電壓和溫度等等的這樣一些傳感器的連接的松動導致采集的變形。第五大類是管理系統內部元器件的破壞，造成功能的損壞。 總結起來主要的項目是這樣的，但是實際上在測試過程中也發現它的振動的路譜確實比路上實際行駛過程中電池的振動強度高得多，這也是為什么當提出來了這個標準1號修改單，修改單里面把振動是按照現今國際上對于振動的一些要求，依據國內外的這樣的狀況，先定下來的是一個振弦的振動，但實際上它是不完善的辦法，也不是特別合理的辦法。只是現在還沒有更多的數據去支撐，能夠得到一個更合適的振動的路譜，因為原來的這個路譜其實是比較合理的，是一個隨機的振動，是更契合實際的，現在的修改單是三個小時的振動，不太合理，目前按照這個執行，新的標準也在緊鑼密鼓的制定當中。 修改單里還有一項內容是對擠壓的修改，從200千牛變成100千牛的擠壓力。 對于環境更多容易出問題的是火燒和延誤。火燒，有兩個因素，一個是IP等級比較低帶來的失效，比如說插電式混合動力車，它的電池包就是IP55這樣的設計，電池特別是風冷的風道設計，在做火燒設計的時候，火很容易進入電池內部發生起火，另外對于IP67純電動汽車更多的是上下蓋密封膠的阻燃性帶來的起火。 過充過放更多的是與MSD和其它的設計環節帶來的失效。目前QCD897就是電池管理系統，里面有一些基本的診斷的項目和故障診斷功能的擴展項目的要求。在這個基礎上，新的國標也在制定當中，。 關于客車的安全條件，對于客車來說，在上公告的時候，除了滿足之前的這種普遍性的要求以外還需要完成電池單元的熱失控的實驗和熱擴展的實驗，熱擴展的測試方法它也成為EPSGER的測試實驗，目前正在進行當中。 第六方面現在正在報批或者制定當中的標準，一個是規格尺寸和編碼的制度，這兩個標準正在報批當中。第二個是比較重要的是電池GB的強標，這個電池的強標是依據31485和31467.3單體和系統的標準，做一個融合，最終形成一個對于電池的強勢性標準，也就意味著它出來以后是一定會強制執行的。 電池的回收利用的標準，有四項標準，包括拆卸、包裝運輸、梯次利用和材料回收這幾個標準也都在制定當中。 第二大塊，是關于電池的安全性的測試評價，分為三個方面，一個是安全性分級，一個是全生命周期的概念，另外一個是電化學耦合的評價。 電池有那么多的標準，對于單體模塊系統來說，是完成這個標準以后，但其實完成了這個標準也不是意味著電池絕對安全，它是一個能量的載體，它是一個相對安全的能量載體。要制造的它會發生很多的熱機械和電的耐用而導致失效。 重點關注兩方面的內容，第一是電池的安全是相對的，所以一定要對各種的測試的項目，對它有一個分級的概念，也就是說你在做電池系統的設計的時候，一定要知道電池是處于安全的什么樣的一個區域，它的哪些項目是有它的薄弱點的，這樣的話系統在設計的時候，在這個薄弱點也要多加一些系統層面的保護，才能保證整個系統是一個良好的能夠避免到他的一些缺點的一個系統。 第二個方面的概念，電池本身的這種熱特性。電池在充放電的過程中有很多的正常反應和極化反應，也會產生很多的熱，電池本身的這種熱的產生的機理和方式，它的從一個電池傳到另一個電池的傳熱的模式，在系統設計的時候，能夠更好地利用整個系統集成的理念，把電芯變成一個非常非常合格的好的系統。 電池安全應從材料源頭出發，把材料的這種安全性機理的分析，到電池的安全行為的研究，再到電池模塊和系統整個安全的管理和控制，能夠形成一個閉環的安全設計理念，從測試分析的角度來出發，把整個系統做好。 總之一個是熱的方面、安全的方面，另外是它的本能的性能衰減方面，兩個方面都能從材料、電芯到系統形成閉環的評價體系。 |
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