隨著電動汽車的普及，不僅其應用范圍和數量不斷擴大，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注鋰電池的安全性。
針對電動汽車用電池安全性，依據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，現針對新標準的要求整理一些設備要求及規(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對電池單體進行標準充電；
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%，則認為電池單體完成了預處 理，預處理循環(huán)可以中止。
詳細技術要求如下：
序號 | 檢驗項目 | 主要測試內容 | 參考設備及型號 |
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極端子經外部短路10 min，外部線路電阻應小于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進行調節(jié)，循環(huán)次數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：電壓達到0 V或變形量達到15%或擠壓力達到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 | 主要測試內容 | 參考設備及型號 |
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:擠壓力達到100 kN或擠壓變形量達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% (質量分數）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構，可以參與火燒試驗 試驗環(huán)境溫度為0 °C以上，風速不大于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。試驗對象應居中放置。汽油液面與試驗對象底部的距離設定為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）預熱。在離試驗對象至少3 m遠的地方點燃汽油，經過60s的預熱后，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?；蚪涬p方協(xié)商同意，繼 續(xù)直接暴露在火焰中60 s。耐火隔板由標準耐火磚拼成，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，加熱裝置的位置應與C.5.3.5 中規(guī)定的溫度傳感器的位置相對應;安裝完成后，應在24 h內啟動加熱裝置，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;當發(fā)生熱失控或者 E）定義的監(jiān)測點溫度達到 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，可采用更嚴苛的試驗溫度)的交變溫度環(huán)境中，兩種極端溫度的轉換時間在30 min以內。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（化學純、分析純）和蒸餾水或去離子水配制，其濃度為5%±1%(質量分 數）。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果相關的所有保護設備都應處于正常運行狀態(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主要接觸器都應閉合(如電池系統(tǒng)回路中包含相關繼電 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，則應進行 兩次或更多次試驗。 將試驗對象的正極端子和負極端子相互連接。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 |
