國內(nèi)外現(xiàn)行車用動力電池標準解析

王彩娟，宋 楊，秦劍峰，呂媛媛

(中華人民共和國吳江海關(guān)，江蘇 蘇州 215200)

近年來，鋰離子電池的應(yīng)用拓展到儲能和車用領(lǐng)域。車用鋰離子電池的能量密度高，安全性能成為關(guān)注的焦點[1-2]。車用動力電池首個國家強制性標準GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》[3]已于2021年1月1日實施，并替代GB/T31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》[4]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》[5]。該標準與車用動力電池現(xiàn)行國際標準IEC 62660-1：2018《電動汽車用鋰離子動力蓄電池 第1部分：性能試驗》[6]、IEC 62660-2：2018《電動汽車用鋰離子動力蓄電池 第2部分：可靠性和濫用測試》[7]相比，有較大差異。

本文作者對標準間適用范圍、測試對象和測試要求的差異進行解析，幫助車用動力電池生產(chǎn)和使用企業(yè)甄別關(guān)鍵差異點，以便及時針對國內(nèi)和國外技術(shù)法規(guī)的差異優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，避免遭遇市場準入壁壘。

1 標準變化

國際標準IEC62660-1和IEC 62660-2的第1版發(fā)布于2010年，于2018年發(fā)布了第2版，兩個版本之間的測試要求雖然變化很小，但表明國際標準體系正在根據(jù)車用動力電池的發(fā)展需求，進行相應(yīng)的調(diào)整、完善。

我國車用動力電池的安全標準始于汽車行業(yè)標準QC/T 743-2006《電動道路車輛用鋰離子蓄電池》[8]，然后是國家推薦性標準GB/T 31485-2015和GB/T 31467-2015，再到國家強制性標準GB 38031-2020。標準的不斷出臺，表明我國新能源汽車電池標準體系日臻完善，也凸顯我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展態(tài)勢。

2 標準比較

2.1 適用范圍

IEC 62660-1：2018規(guī)定了電驅(qū)動車[包括電動車(BEV)和混合電動車(HEV)]用鋰離子單體電池的容量、功率密度、能量密度、貯存壽命和循環(huán)壽命基本特性的測試程序，屬于電性能測試標準；IEC 62660-2：2018規(guī)定了電驅(qū)動車(包括BEV和HEV)用鋰離子單體電池的可靠性和誤用性能測試，屬于安全性能測試標準；GB 38031-2020則適用于電動汽車用等可充電儲能裝置，規(guī)定了單體電池、電池包或系統(tǒng)的安全要求和試驗方法，也屬于安全性能測試標準。

2.2 差異解析

IEC 62660-2：2018和GB 38031-2020都是針對車用電池的安全要求標準，但是前者的測試對象為鋰離子電芯，后者的測試對象為鋰離子電池和鎳氫電池單體、電池包或系統(tǒng)。GB 38031-2020的測試對象更廣、層級更全面，主要是由于該標準發(fā)布時，車用電池發(fā)展更成熟。我國受邀以副主席國家身份主持電動汽車安全全球技術(shù)法規(guī)(UN GTR 20)中動力電池的法規(guī)制修訂工作。首個車用動力電池強制性標準GB 38031-2020集合了我國新能源汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用的經(jīng)驗，與UN GTR20同步制定、充分協(xié)調(diào)并全面接軌，技術(shù)內(nèi)容兼具電池通用性和車用產(chǎn)品特應(yīng)性要求，項目設(shè)置更加科學合理。GB 38031-2020與GB 38032-2020《電動客車安全要求》、GB 18384-2020《電動汽車安全要求》同時發(fā)布，標志著我國電動汽車強制性安全標準體系的建立。

根據(jù)測試內(nèi)容的不同，IEC 62660-2：2018和GB 38031-2020之間的要求差異見表1和表2。

表1 IEC 62660-2：2018和GB 38031-2020對電池單體的測試要求

表2 標準中對電池組或電池系統(tǒng)的測試要求比較

與IEC 62660-2：2018相比，GB 38031-2020強化了電池系統(tǒng)熱安全(熱穩(wěn)定性測試)、機械安全(振動、機械沖擊和模擬碰撞測試)、使用環(huán)境安全(濕熱循環(huán)、浸水和鹽霧測試)和功能安全(過溫/過流/外部短路/過充電/過放電保護測試)要求，很多項目的設(shè)置實現(xiàn)了車用電池實際場景的模擬，其中熱穩(wěn)定性測試包括了外部火燒和熱擴散兩個測試項目。在儲能電池標準中有類似測試項目，但方法有所不同，而在IEC 62660-2：2018和其他便攜設(shè)備用電池標準中則沒有該項目，這就體現(xiàn)了GB 38031-2020的先進性。

GB 38031-2020設(shè)置熱穩(wěn)定性測試，主要是由于車用動力電池的能量密度大，在行駛過程中若電池熱穩(wěn)定性異常，將會造成撲救困難，必須通過軟硬件控制，保證乘車人員的逃離時間。

熱穩(wěn)定性測試的外部火燒項目作為熱失控的觸發(fā)條件，要求在電池包或電池系統(tǒng)在依次經(jīng)受直接燃燒和間接燃燒后，能夠有效耐受外部火燒而不爆炸。熱穩(wěn)定性測試的熱擴散項目則要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池包或電池系統(tǒng)在5 min內(nèi)發(fā)出一個熱失控報警信號，為乘員預(yù)留一定的安全逃生時間[11]。在被替代的標準GB/T 31485-2015和GB/T 31467.3-2015中，單體針刺測試是獨立測試項目，在GB 38031-2020中被正式取消，僅作為單體熱失控的觸發(fā)條件。也就是說，是否通過針刺不是試驗?zāi)康模P(guān)鍵要考察單體熱失控后，電池包或電池系統(tǒng)是否可以控制熱失控的蔓延，為車用電池的安全應(yīng)用設(shè)定了重要門檻。

3 結(jié)論

近年來，車用動力電池國際標準變化不大，但我國車用動力電池安全標準則經(jīng)歷了從點到面、從面到體，再到強調(diào)電池的整體、系統(tǒng)性安全的發(fā)展歷程。

首個車用電池強制性國家標準GB 38031-2020已于2021年1月1日起正式實施。與IEC 62660-2∶2018相比，在適用范圍、測試對象和測試要求上都有較大的差異，GB 38031—2020強化了電池系統(tǒng)熱安全(熱穩(wěn)定性測試)、機械安全(振動、機械沖擊和模擬碰撞測試)、使用環(huán)境安全(濕熱循環(huán)、浸水和鹽霧測試)和功能安全(過溫/過流/外部短路/過充電/過放電保護測試)要求，很多項目的設(shè)置實現(xiàn)了車用電池實際場景的模擬。車用電池生產(chǎn)和使用企業(yè)應(yīng)盡快完善熱事件報警信號和報警閾值的研究，在產(chǎn)品設(shè)計階段就進行必要的模擬測試；同時，也要關(guān)注國家標準和國際標準間的差異，針對準入國的標準進行設(shè)計優(yōu)化調(diào)整，以確保產(chǎn)品在后續(xù)市場準入中免受影響。