我國(guó)已將電動(dòng)汽車為主的新能源汽車產(chǎn)業(yè)列入七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，科技部的電動(dòng)汽車“十三五”規(guī)劃力爭(zhēng)到2020年實(shí)現(xiàn)各類電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化。電動(dòng)汽車的“油箱”——動(dòng)力電池起著舉足輕重的作用。電池的成本、比能量、循環(huán)壽命、安全性和可靠性等是影響電動(dòng)汽車發(fā)展的重要因素，純電動(dòng)汽車電池的測(cè)試及其標(biāo)準(zhǔn)都將是至關(guān)重要的。

 

一、電性能測(cè)試

 

電性能是衡量一個(gè)電池或者電池組工作性能的最重要的指標(biāo)，電性能測(cè)試則是判斷電池或電池組是否能達(dá)到要求的工作狀態(tài)的必要條件之一。

 

 

1

測(cè)試項(xiàng)目

 

 

一般純電動(dòng)汽車電池是能量型應(yīng)用（BEV），電性能項(xiàng)目考核重點(diǎn)是電池的基本電性能，一方面用于產(chǎn)品選型、配組和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，另一方面用于產(chǎn)品性能的橫向比較，促進(jìn)整車篩選、匹配及應(yīng)用。

總體而言，電池基本電性能測(cè)試評(píng)價(jià)主要分為4個(gè)部分：

安全性測(cè)試具體為以下幾個(gè)項(xiàng)目：

 

 

2

試驗(yàn)方法

 

2014年1月全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在電動(dòng)車輛標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)上審核通過(guò)了前兩部分標(biāo)《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程——第1部分：高功率應(yīng)用》與《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程——第2部分：高能量應(yīng)用》。此外，還有《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》也已發(fā)布。以下是部分電性能試驗(yàn)方法：

1）充電試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：室溫下，蓄電池模塊先以1I₁(A)電流放電至任一單體蓄電池電壓達(dá)到放電終止電壓。擱置1h(或企業(yè)提供的不高于1h的擱置時(shí)間)，然后按企業(yè)提供的充電方法進(jìn)行充電，若企業(yè)未提供充電方法，則依據(jù)以下方法充電：

A. 對(duì)于理離子蓄電池

以1I₁(A)電流恒流充電至企業(yè)技術(shù)條件中規(guī)定的充電終止電壓時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降0.05(A)時(shí)停止充電，若充電過(guò)程中有單體蓄電他電壓超過(guò)充電終止電壓0.1V時(shí)則停止充電。充電后擱置1h（或企業(yè)提供的不高于1h的摘置時(shí)間）。

B. 對(duì)于金屬氫化物鎳蓄電池

以1I₁(A)電流恒流充電1h，然后再以0.2(A)充電1h，充電后靜置1h(或企業(yè)提供的不高于1h的靜置時(shí)間)。

2）標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命試驗(yàn)步驟及內(nèi)容如下：

3）室溫倍率充放電性能試驗(yàn)

室溫倍率充放電性能試驗(yàn)如下：

 

室溫下的充電試驗(yàn)是先將電池按照放電步驟進(jìn)行放電，然后再進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)。

4）比功率測(cè)試試驗(yàn)

比功率測(cè)試試驗(yàn)步驟及內(nèi)容如下：

 

3

試驗(yàn)要求

 

 

 

 

二、安全性測(cè)試

 

安全性測(cè)試是對(duì)純電動(dòng)汽車電池的安全性的檢測(cè)。電池包處于不同的外界環(huán)境，其電性能和穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生改變，要確保電池的安全工作，不造成損失，必須對(duì)電池包進(jìn)行安全性測(cè)試。

眾多的安全性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)保證了電池包在各種極端環(huán)境下的正常穩(wěn)定工作，進(jìn)而使整車的安全性和適應(yīng)性達(dá)到實(shí)際行車要求。安全性能測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目如下圖：

 

1

振動(dòng)試驗(yàn)

 

振動(dòng)試驗(yàn)的條件如下：

振動(dòng)試驗(yàn)的步驟及內(nèi)容如下：

 

振動(dòng)試驗(yàn)要求：

1）測(cè)試過(guò)程中，蓄電池包或系統(tǒng)的最小監(jiān)控單元無(wú)電壓銳變(電壓差的絕對(duì)值不大于0.15 V)，蓄電池包或系統(tǒng)保持連接可靠、結(jié)構(gòu)完好，蓄電池包或系統(tǒng)無(wú)泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100Ω/V。

2）蓄電池包或系統(tǒng)的電子裝置：試驗(yàn)過(guò)程中，連接可靠，結(jié)構(gòu)完好，無(wú)裝機(jī)松動(dòng)，且試驗(yàn)后狀態(tài)參數(shù)測(cè)量精度滿足原始參數(shù)要求。

 

 

2

模擬碰撞實(shí)驗(yàn)

測(cè)試對(duì)象為蓄電池包或系統(tǒng)。測(cè)試對(duì)象水平安裝在帶有支架的臺(tái)車上，根據(jù)測(cè)試對(duì)象的使用環(huán)境給臺(tái)車施加下表和下圖中規(guī)定的脈沖(汽車行駛方向?yàn)閤軸，另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閥軸)，觀察2h。

 

碰撞試驗(yàn)要求：

1）蓄電池包或系統(tǒng)無(wú)泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象；

2）試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100Ω/V。

 

 

3

濕熱循環(huán)試驗(yàn)

 

濕熱循環(huán)試驗(yàn)流程如下圖所示：

 

 

1）環(huán)境準(zhǔn)備

按下圖1的規(guī)定，使工作空間內(nèi)的溫度在24 h內(nèi)循環(huán)變化。

 

 

2）升溫階段

在3±0.5h內(nèi)，將工作空間的溫度連續(xù)升至80℃，升溫速率應(yīng)限定在圖2的陰影范圍內(nèi)。

在該階段,除最后15 min相對(duì)濕度可不低于90%外，其余時(shí)間的相對(duì)濕度都應(yīng)不低于95%，以便使試驗(yàn)樣品產(chǎn)生凝露。

3）高溫高濕恒定階段

將工作空間的溫度維持在40±2℃(或55±2℃)的范圍內(nèi)，直到從升溫階段開(kāi)始算起滿12±0.5h為止。

在該階段，除最初和最后15min相對(duì)濕度應(yīng)不低于90%外，其余時(shí)間均應(yīng)為93±3%。

4）降溫階段

將工作空間的溫度在3至6h內(nèi)由40±2℃(或55±2℃)降至25±3℃。降溫速率應(yīng)限定在下圖2規(guī)定的陰影范圍內(nèi)。

在該階段，相對(duì)濕度有兩種變化方式：

變化1：除最初15 min相對(duì)濕度應(yīng)不低于90%外，其余時(shí)間均應(yīng)不低于95%。

變化2：允許相對(duì)濕度不低于85%。

 

5）低溫高濕恒定階段

將工作空間的溫度維持在25±3℃，相對(duì)濕度應(yīng)不低于95%，直至從升溫階段開(kāi)始算起滿24h為止。

其中最高溫度+80℃，循環(huán)次數(shù)5次。室溫下觀察2h。

濕熱試驗(yàn)要求：

蓄電池包或系統(tǒng)無(wú)泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象。試驗(yàn)后30min內(nèi)的絕緣電阻值不小于100Ω/V。

 

 

4

過(guò)熱保護(hù)試驗(yàn)

 

測(cè)試時(shí)測(cè)試對(duì)象中所有控制系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。測(cè)試溫度為測(cè)試對(duì)象最高工作溫度，以測(cè)試對(duì)象允許的最大持續(xù)充放電電流進(jìn)行充放電試驗(yàn)，直至電池管理系統(tǒng)起作用，或達(dá)到以下條件時(shí)停止試驗(yàn)：

1）超過(guò)最高工作溫度10 C；

2）在1 h內(nèi)最高溫度變化值小于4 C；

3）出現(xiàn)其他意外情況；

過(guò)溫保護(hù)試驗(yàn)要求：

蓄電池包或系統(tǒng)無(wú)泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象。試驗(yàn)后30min內(nèi)的絕緣電阻值不小于100Ω/V。

 

 

5

短路保護(hù)試驗(yàn)

 

1）測(cè)試對(duì)象為蓄電池系統(tǒng)；

2）測(cè)試對(duì)象的所有控制系統(tǒng)應(yīng)處于工作狀態(tài)；

3）將測(cè)試對(duì)象的接線端短路10min；

4）短路電阻不大于20mΩ，由雙方共同商定。觀察2h。

短路保護(hù)試驗(yàn)要求：

保護(hù)裝置起作用蓄電池包或系統(tǒng)無(wú)泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象。試驗(yàn)后30min內(nèi)的絕緣電阻值不小于100Ω/V。  

 

 

6

過(guò)充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)

1）測(cè)試對(duì)象為蓄電池系統(tǒng)；

2）測(cè)試中測(cè)試對(duì)象中所有控制系統(tǒng)應(yīng)處于工作狀態(tài)；

3）標(biāo)準(zhǔn)放電至放電截止條件，繼續(xù)以1C(不超過(guò)400 A)放電(充電時(shí)，充電電流倍率為1C或者有雙方協(xié)定），直至電池管理系統(tǒng)起作用；或達(dá)到下表?xiàng)l件時(shí)停止實(shí)驗(yàn)；

4）試驗(yàn)后，觀察2 h。

過(guò)充放電保護(hù)試驗(yàn)要求：

電池管理系統(tǒng)起作用，蓄電池系統(tǒng)無(wú)外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100Ω/V。

 

 

三、國(guó)家電動(dòng)汽車電池標(biāo)準(zhǔn)

 

電動(dòng)汽車早期的發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)還存在標(biāo)準(zhǔn)體系覆蓋面不廣、與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)形勢(shì)不適應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)的可操作性與有效性不強(qiáng)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏低等不足。動(dòng)力電池系統(tǒng)GB或GB/T國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的缺失在一定程度上造成了行業(yè)的良莠不齊和魚(yú)龍混雜現(xiàn)象。

隨著2015年新版GB/T國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)發(fā)布，我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)圍繞動(dòng)力電池系統(tǒng)已基本上構(gòu)建了較完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，形成了行業(yè)的準(zhǔn)入門(mén)檻，有利于行業(yè)的規(guī)范發(fā)展和優(yōu)勝劣汰。

電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)匯總?cè)缦卤硭荆?/span>

 

 

目前的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程》共3部分，對(duì)應(yīng)參考ISO-12405系列標(biāo)準(zhǔn)，分別為高功率應(yīng)用、高能量應(yīng)用和安全要求，是鋰離子電池包和電池系統(tǒng)的基本性能、安全及可靠性測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)。其中基本性能測(cè)試規(guī)定了測(cè)試方法，基本性能測(cè)試包括預(yù)處理循環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)、容量和能量測(cè)試、功功率和內(nèi)阻測(cè)試、無(wú)負(fù)載容量損失、能量效率以及循環(huán)壽命測(cè)試；安全及可靠性測(cè)試對(duì)測(cè)試方法和要求進(jìn)行了規(guī)定，包括振動(dòng)、機(jī)械沖擊、跌落、模擬碰撞、擠壓、溫度沖擊等。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車電池行業(yè)的進(jìn)步起到了十分積極的作用。

 

四、結(jié)語(yǔ)

 

國(guó)內(nèi)外動(dòng)力蓄電池測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系已經(jīng)初步形成，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試評(píng)價(jià)方法也趨于統(tǒng)一，但是還存在諸多不足，今后動(dòng)力蓄電池標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)發(fā)展需要在各個(gè)方面進(jìn)行突破和創(chuàng)新。

此外，目前我國(guó)在動(dòng)力蓄電池回收和梯次利用等方面的標(biāo)準(zhǔn)還仍未有建樹(shù)。因此，制定全面的電池回收標(biāo)準(zhǔn)和梯次利用標(biāo)準(zhǔn)是促進(jìn)電動(dòng)汽車健康發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。