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再不看就晚了!电动汽车动力电池系统国标最详解读

【第一电动网】(专栏作者 夏军)国标针对动力电池系统,建立了常规性能和功能要求——容量、能量、功率、效率、标准循环寿命、工况循环寿命、存储、荷电保持、容量恢复、倍率性能、高低温性能等,建立了安全防护要求——操作安全、故障防护、人员触电防护、滥用防护、环境适应性、事故防护、用户手册和特殊说明等,范围覆盖了电芯、模组、动力电池包、动力电池系统这4个层级,产品类型包括混合动力、插电式/增程式混合动力、纯电动乘用车和商用车,已基本上了构成了一个完整的体系。

一、构建标准体系

电动汽车早期的发展过程中,GB或GB/T国家标准的缺失在一定程度上造成了行业的良莠不齐和鱼龙混杂。仅依靠汽车行业的QC/T推荐标准作为一种参考,并不具有权威性和广泛性,整车企业和电池企业要么茫无头绪,要么各行其是、各执一词,缺乏一个统一的衡量标准。

随着2015年新版GB/T国家推荐标准的陆续发布,我国电动汽车产业围绕动力电池系统已基本上构建了完整的标准体系,形成了行业的准入门槛,有利于行业的规范发展和优胜劣汰。

新国标在2015年5月颁布(部分标准将在10月份或年底颁布),与旧标准之间有一年的过渡期,从2016年开始,相关企业都将遵循新的标准进行相关检测。新国标与工信部2015年3月发布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》一起,将加速动力电池行业的洗牌,提高行业集中度水平。

序号

新标准

旧标准

1

GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法

QC/T 743-2006 电动车用锂离子蓄电池

2

GB/T 31485-2015 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法

QC/T 743-2006 电动车用锂离子蓄电池

3

GB/T 31486-2015 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法

QC/T 743-2006 电动车用锂离子蓄电池

4

\

5

\

6

\

7

8

9

10

\

QC/T 897-2011 电动汽车用电池管理系统技术条件

在本人的另外一篇文章中,曾论述过动力电池系统的安全防护主要在于如何防止电能和化学能的非正常释放所造成的危险,相关内容详见《动力电池系统安全分析和防护设计》一文。新版国标则完整的围绕电能和化学能的防护做了严格的规定,并明确了测试规范,形成了较为完整的体系,从这方面来讲,产品安全设计与国标的检验要求,殊途同归。

标准

防护目标

层级

GB/T 31485

化学能

单体/模组

GB/T 31467

化学能

系统

GB/T 18384

电能

系统

GB/T 18387

电磁能

整车(涵盖电池系统)

本文将系统的论述各项标准所规定的内容,对比新标准与旧标准的差异等,希望能够为动力电池企业或整车企业的同仁,在标准的理解和运用方面提供一些帮助。

二、GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486解读

GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486是由QC/T 743标准演化而来,将QC/T 743标准的相关内容重新划分,并在此基础上进行升级,制订了更符合电动汽车实际使用情况的三份独立的标准规范。

首先是标准不再局限于锂离子电池这一类型的动力电池,而是包括所有的动力电池类型。其次,针对模组的定义进行修改,不再强调5个或以上的电池单体进行串联,而是根据实际产品中的串并联组合形式。第三,增加了动力电池包和动力电池系统的定义,将部分测试覆盖到系统这一层级,显然更具有实际参考价值。第四,默认的充放电倍率由C/3(I3)提高到1C(I1),要求更严格。

基本要求

QCT 743-2006

GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486

电池类型

锂离子电池

未明确指定,包含各种类型动力电池

样品级别

单体,模组

单体、模组、系统

模组定义

5个或以上的单体串联

1个以上的单体串联、并联、串并联

默认充放电倍率

3/C

1C

每项测试样品数量

单体2个,模组1个

单体2个,模组或系统1个

默认试验条件

20℃±5℃

25℃±5℃

1. GB/T 31484-2015解读

GB/T 31484-2015主要考核动力电池单体、模组和系统的循环寿命指标,涵盖了乘用车和商用车两个不同的市场,以及功率型和能量型两种不同应用类型的动力电池。对于电池单体和模组而言,大多数电池厂家的产品均可达到规定的要求,对于动力电池系统而言,系统设计和集成能力较弱的pack企业,将面临较大的挑战。相关检测内容如下表所示:

序号

检验项目

适用范围

判定条件

1

室温放电容量(Ah)

单体、模组、系统

2

室温放电能量(Wh)

单体、模组、系统

要求同上

3

室温功率

单体、模组、系统

未明确规定(应满足产品规格书要求)

4

标准循环寿命(1C充放电循环)

单体、模组

(1)500次循环后放电容量大于初始容量的90%

(2)1000次循环后放电容量大于初始容量的80%

5

混合动力乘用车功率型电池工况循环寿命

模组、系统

按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量和5s放电功率(应满足产品规格书要求)

6

混合动力商用车功率型电池工况循环寿命

模组、系统

按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量和5s放电功率(应满足产品规格书要求)

7

纯电动乘用车能量型电池工况循环寿命

模组、系统

按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量(应满足产品规格书要求)

8

纯电动商用车能量型电池工况循环寿命

模组、系统

按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量(应满足产品规格书要求)

9

插电式/增程式电动汽车电池工况循环寿命

模组、系统

乘用车参照上述第7条

商用车参照上述第8条

检验项目

QCT 743-2006

GB/T 31484-2015

标准循环寿命

工况循环寿命

因工况数据较多,本文不一一列出测试的图表和曲线,有兴趣的可直接阅读相关的标准文件。

2. GB/T 31485-2015解读

GB/T 31485-2015主要考核动力电池单体和模组的安全指标,围绕化学能的防护,给出了一系列滥用情况以及极端情况下的安全要求和检验规范。

相比于QC/T 743-2006,GB/T 31485-2015增加了单体海水浸泡、单体温度循环、单体低气压、模组跌落、模组海水浸泡、模组温度循环、模组低气压等7项新的检验要求。针对大部分检验项目,GB/T 31485-2015均做了提高或强化,并要求测试结束后,必须观察1小时,才能确定检验是否合格,而QC/T743标准并无此要求。相关测试项目的对比如下:

GB/T 31485-2015与GB/T 31467.3-2015配合,构成了电池单体、模组、系统层级的较为完整的安全检验标准。

3. GB/T 31486-2015解读

GB/T 31486-2015主要针对电池单体的外观、尺寸、重量和室温放电容量,以及模组的外观、尺寸、重量、常温性能、高低温性能、耐振动性能、存储等方面做出相应的规定。与QC/T 743相比,GB/T 31486-2015取消了针对单体电池的高低温性能、放电倍率性能、荷电保持与容量恢复能力、存储等方面的要求,但是增加了针对模组的常温充放电倍率性能、高低温性能、荷电保持与能量恢复能力等相关要求,具体内容的对比如下:

序号

单体检测项目

QCT 743-2006

GB/T 31484-2015

1

外观

目测检查,不得有变形及裂纹,表面平整,干燥,无外伤,无污染,标志清晰

目测检查,不得有变形及裂纹,表面干燥无外伤,排列整齐,连接可靠,标志清晰

2

极性

用电压表检测电池极性,标示正确

用电压表检测电池极性,标示正确

3

尺寸和质量

用量具检测电池的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件

用量具检测电池的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件

4

常温放电容量

如果计算值低于规定值,可重复5次

1C充电至截止电压,1C放电至截止电压,计算放电容量

重复5次测试,取平均值数据

(2)所有样品的计算容量极差(最大和最小容量差)不得超过5%(一致性要求)

5

-20℃放电容量

常温下以C/3充满电,在-20℃温度下存储20小时,以3/C放电至截止电压,计算放电容量

/

6

55℃放电容量

常温下以C/3充满电,在55℃温度下存储5小时,以3/C放电至截止电压,计算放电容量

/

7

常温倍率放电容量(能量型)

常温下以C/3充满电,以1.5C放电至截止电压,计算放电容量

/

8

常温倍率放电容量(功率型)

常温下以C/3充满电,以4C放电至截止电压,计算放电容量

/

9

常温荷电保持与容量恢复能力

常温下以C/3充满电后存储28天,以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,即为荷电保持能力

以3/C充满电,再以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,即为容量恢复能力

/

10

高温荷电保持与容量恢复能力

常温下以C/3充满电,在55℃温度下存储7天,恢复至常温下保持5小时,以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,为荷电保持能力

继续以3/C充满电,再以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,为容量恢复能力

/

11

存储

常温下以C/3充满电,再以3/C放电2小时,常温存储90天

以3/C充电至截止电压,再以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,计为容量恢复能力

/

序号

模组检测项目

QCT 743-2006

GB/T 31484-2015

1

外观

目测检查,不得有变形及裂纹,表面平整,干燥,无外伤,无污染,标志清晰

目测检查,不得有变形及裂纹,表面干燥无外伤,排列整齐,连接可靠,标志清晰

2

极性

用电压表检测模组极性,标示正确

用电压表检测电池极性,标示正确

3

尺寸和质量

用量具检测模组的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件

用量具检测电池的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件

4

常温放电容量

如果计算值低于规定值,可重复5次

1C充电至截止电压,1C放电至截止电压,计算放电容量

重复5次测试,取平均值数据

(2)所有样品的计算容量极差(最大和最小容量差)不得超过5%(一致性要求)

5

常温倍率放电容量(能量型)

/

常温下以1C充满电,以3C放电(最大电流不超过400A)至某一单体达到截止电压,计算放电容量

6

常温倍率放电容量(功率型)

/

常温下以1C充满电,以8C放电(最大电流不超过400A)至某一单体达到截止电压,计算放电容量

7

常温倍率充电性能

/

常温下以1C放电至某一单体达到截止电压,静置1小时

以2C充电(最大电流不超过400A)至某一单体达到截止电压,静置1小时

以1C放电至某一单体达到截止电压,计算放电容量

8

低温(-20℃)放电容量

/

常温下以1C充满电,在-20℃温度下存储24小时,在-20℃下以1C放电至某一单体达到截止电压,计算放电容量

9

高温(55℃)放电容量

/

常温下以1C充满电,在55℃温度下存储5小时,在55℃下以1C放电至某一单体达到截止电压,计算放电容量

10

常温荷电保持与容量恢复能力

/

常温下以1C充满电,存储28天

以1C放电至某一单体截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,为荷电保持能力

继续以1C充满电,再以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,为容量恢复能力

11

高温(55℃)荷电保持与容量恢复能力

/

常温下以1C充满电,在55℃温度下存储7天,恢复至常温下保持5小时,以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,为荷电保持能力

继续以1C充满电,再以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,为容量恢复能力

12

耐振动性能

/

存储(45℃)

/

常温下以1C充满电,再以1C放电30分钟,在45℃温度下存储28天

在室温下搁置5小时,以1C充电至截止电压,再以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,计为容量恢复能力

从以上对比可以看出,GB/T 31486-2015重点强化模组级的电性能测试,弱化了电池单体级别的电性能测试,从整车级别来考虑,这是合理的。电池厂家给整车厂供货的时候,一般是提供模组级产品或系统级产品,国标更多的集中在针对电动汽车“零部件级”的产品测试,而针对电池单体的电性能测试,应由整车厂与电池企业共同确定相关检验项目和测试要求,并在电池企业内部或委托外部机构完成相关测试验证,不作为强制性的标准要求。

三、GB/T 31467-2015标准解读

如果说GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486是侧重于电池单体和模组层级的检验规范,那么GB/T 31467毫无疑问是侧重于电池包或电池系统级的检验规范。通过标准的相互衔接和组合,可以覆盖不同的零部件等级,达到更好的效果。

在本标准里面,引入了动力电池包和动力电池系统这两个概念,两者的主要差别在于是否包含电池控制单元BCU(等同于电池管理系统BMS的主控单元)。

项目

动力电池包

动力电池系统

组件

电池+冷却/加热组件+高压组件+低压组件+结构件

电池+冷却/加热组件+高压组件+低压组件+结构件+电池管理系统

功能

被动

被动+主动

针对动力电池包的测试,在测试过程中,所有的参数都依赖于外部测试平台来检测,动力电池包与测试平台之间无通信和数据交换,产品相关的主动功能(包括加热/冷却功能)也由测试平台来控制。测试平台检测动力电池系统的电压、电流、容量、能量等参数,作为检测结果和计算依据。

针对动力电池系统的测试,在测试过程中,系统内部的参数由BCU来检测,BCU与测试平台之间进行实时通信,传输测试必须的数据,产品相关的主动功能也由BCU来控制。测试平台检测动力电池系统的电压、电流、容量、能量等参数,作为检测结果和计算依据。

1. GB/T 31467.1-2015

GB/T 31467.1-2015标准针对功率型动力电池包/系统的容量、能量、功率、效率、荷电保持等基本性能的测试规程做了比较明确的规定,为检验检测提供了标准依据。

功率型电池主要应用于混合动力汽车,起到能量回收和动力辅助输出的作用,达到一定的节油和减排效果。因此要求倍率性能突出(比功率要大),内阻小,发热量低,循环寿命长。针对功率型电池包/电池系统,标准提供了较为详细的测试规程,但是并没有提供判定合格的依据,具体的判断条件,取决于电池或整车企业提供的产品规格书所规定的数值。

测试项目

适用范围

测试目的

室温容量及能量

动力电池包、动力电池系统

温度25℃,产品1C放电条件下容量参数(Ah)和能量参数(Wh),以及最大放电电流Imax下的容量参数(Ah)和能量参数(Wh)

高温容量及能量

动力电池包、动力电池系统

温度40℃,产品1C放电条件下容量参数(Ah)和能量参数(Wh),以及最大放电电流Imax下的容量参数(Ah)和能量参数(Wh)

低温容量及能量

动力电池包、动力电池系统

温度0℃和-20℃温度,产品1C放电条件下容量参数(Ah)和能量参数(Wh),以及最大放电电流Imax下的容量参数(Ah)和能量参数(Wh)

功率和内阻测试

动力电池包、动力电池系统

分别检测-20℃,0℃,25℃,40℃这4个温度下,80%,50%,20%这三个不同SOC平台的充放电功率值和充放电内阻值

无负载容量损失

动力电池系统

模拟25℃和40℃的车载状态下(系统由辅助电源供电),动力电池系统因长期搁置所造成的容量损失,搁置前动力电池系统处于满电状态,搁置时间为7天和30天(中间有两次标准循环)

存储容量损失

动力电池系统

测试45℃温度下,50% SOC的动力电池系统存储30天后的容量损失

高低温启动功率

动力电池系统

分别检测-20℃, 40℃温度下,系统在20% SOC(或厂家规定的最低SOC值)的功率输出能力

能量效率

动力电池系统

分别检测-20℃,0℃,25℃,40℃这4个温度下,65%,50%,35%这三个不同SOC平台的快速充放电效率

具体的测试方法,详见标准文件,不在本文列出。标准中没有规定统一的判断依据,主要是因为到了动力电池系统这个层级,不同产品的指标差异较大,而每家企业的技术实力也不一样,所以量化的指标已经不取决于电池,而是取决于电池系统的综合性能(如电池性能,能量管理性能,热管理性能等)。基于此因素,检验项目的判断标准,应来自于产品规格书所规定的参数,满足产品的规格即为合格。

2. GB/T 31467.2-2015标准解读

GB/T 31467.2-2015标准针对能量型动力电池包/系统的容量、能量、功率、效率、荷电保持等基本性能的测试规程做了比较明确的规定,为检验检测提供了标准依据。

能量型电池主要应用于纯电动汽车和插电式/增程式混合动力车,作为车辆的唯一动力来源或重要动力来源,具有良好的节能和减排效果。能量型动力电池系统要求存储的能量多(比能量),高低温性能好,循环寿命好。针对能量型电池包/电池系统,标准提供了较为详细的测试规程,但是并没有提供判定合格的依据,具体的判断条件,取决于电池或整车企业提供的产品规格书所规定的数值。

测试项目

适用范围

测试目的

室温容量及能量

动力电池包、动力电池系统

温度25℃,产品1C放电条件下容量参数(Ah)和能量参数(Wh),以及最大放电电流Imax下的容量参数(Ah)和能量参数(Wh)

高温容量及能量

动力电池包、动力电池系统

温度40℃,产品1C放电条件下容量参数(Ah)和能量参数(Wh),以及最大放电电流Imax下的容量参数(Ah)和能量参数(Wh)

低温容量及能量

动力电池包、动力电池系统

温度0℃和-20℃温度,产品在C/3和1C放电条件下容量参数(Ah)和能量参数(Wh),以及最大放电电流Imax下的容量参数(Ah)和能量参数(Wh)

功率和内阻测试

动力电池包、动力电池系统

分别检测-20℃,0℃,25℃,40℃这4个温度下,90%,50%,20%这三个不同SOC平台的充放电功率值和充放电内阻值

无负载容量损失

动力电池系统

模拟25℃和40℃的车载状态下(系统由辅助电源供电),动力电池系统因长期搁置所造成的容量损失,搁置前动力电池系统处于满电状态,搁置时间为7天和30天(中间有两次标准循环)

存储容量损失

动力电池系统

测试45℃温度下,50% SOC的动力电池系统存储30天后的容量损失

能量效率

动力电池系统

分别检测25℃,0℃,Tmin(由车厂和供应商确定)这3个温度下,电池系统以1C和Imax(T)(由车厂和供应商确定)两种充放电倍率所测得的充放电倍率

与GB/T 31467.1-2015相比,GB/T 31467.2-2015取消了高低温启动功率这一测试项,其他测试项相同,仅测试的要求有所区别(针对不同的应用需求)。

3. GB/T 31467.3-2015标准解读

前两个标准主要集中在电性能测试,本标准则主要针对安全要求和测试方法做了明确的规定。本标准结合GB/T 31485-2015,就构成了从电池单体、模组、到动力电池包和动力电池系统的完整的化学能防护规范。

测试项目

适用范围

测试目的

振动

动力电池包、动力电池系统

内部电子装置

模拟安装在车辆上的随机振动情况,要求测试过程中和测试后,系统完好,无机械、电气、精度、绝缘、性能等方面的损伤

机械冲击

动力电池包、动力电池系统

模拟安装在车辆上,或运输状态时,因车辆颠簸所造成的Z轴方向的冲击/撞击力,要求无机械损伤,无泄漏,无起火或爆炸现象,绝缘正常

跌落

动力电池包、动力电池系统

模拟安装或维修过程中可能造成的自由跌落,要求无电解液泄漏,无起火或爆炸现象

翻滚

动力电池包、动力电池系统

模拟安装在车辆上随整车翻滚的情况,要求结构完好,连接可靠,绝缘正常,无电解液泄漏,无起火和爆炸现象

模拟碰撞

动力电池包、动力电池系统

模拟安装在车辆上发生车辆碰撞的情况,要求绝缘正常,无电解液泄漏,无起火和爆炸现象

挤压

动力电池包、动力电池系统

模拟安装在车辆上发生车辆碰撞,并且电池包发生严重挤压变形的情况,要求无起火和爆炸现象

温度冲击

动力电池包、动力电池系统

模拟外部环境温度快速变化的使用情况,要求绝缘正常,无电解液泄漏,无起火和爆炸现象

湿热循环

动力电池包、动力电池系统

模拟高温高湿的存储或运输情况,要求绝缘正常,无电解液泄漏,无起火和爆炸现象

海水浸泡

动力电池包、动力电池系统

模拟产品被海水完全浸没的极端情况(多见于我国南方地区),要求无起火和爆炸现象

外部火烧

动力电池包、动力电池系统

模拟产品直接暴露于外部火焰的情况(一般发生于整车因线路短路或燃油泄漏着火的情况),要求无爆炸现象

盐雾腐蚀

动力电池包、动力电池系统

模拟高盐雾地区(海边城市)使用的情况,要求无外壳破损,无电解液泄漏,无起火和爆炸现象

高海拔

动力电池包、动力电池系统

模拟高海拔低气压的使用情况,要求各项指标和性能正常

过温保护

动力电池系统

模拟高温滥用情况下系统的保护功能,要求系统无喷气,无外壳破裂,无起火或燃烧,绝缘正常

短路保护

动力电池系统

模拟外部短路情况下系统的保护功能,要求系统无泄漏,无外壳破裂,无起火或燃烧,绝缘正常

过充电保护

动力电池系统

模拟过充电滥用情况下系统的保护功能,要求系统无外壳破裂,无起火或燃烧,绝缘正常

过放电保护

动力电池系统

模拟过放电滥用情况下系统的保护功能,要求系统无外壳破裂,无起火或燃烧,绝缘正常

1) 机械载荷——振动、机械冲击、跌落

2) 事故自保护——碰撞、挤压、海水浸泡、外部火烧

3) 环境适应性——温度冲击、湿热循环、盐雾腐蚀、高海拔

4) 滥用——过温、短路、过充、过放

针对系统级的安全防护要求,此前是缺失的,本次新国标的发布,基本上弥补了这方面的空白。当然,国标的内容仅仅涉及最基本的安全防护,企业在产品的研发、生产和使用过程中,需要根据车辆和动力电池系统的实际情况,制定更为严格更为完善的安全防护体系。

四、GB/T 18384-2015标准解读

GB/T 18384在2001年发布第一版之后,在今年发布了修订后的第二版。本标准可以看作从整车层面针对电动汽车动力系统所提出的安全通则,共分3个部分,更侧重于针对电能和电磁能的安全规范和故障保护。

标准适用于3.5吨以下的电动乘用车或电动商用车。GB/T 18384主要对标ISO 6469标准,两个标准的主要内容基本相同。

1. GB/T 18384.1-2015标准解读

GB/T 18384.1-2015针对电动汽车的车载储能装置(动力电池系统)提出了保护驾驶员、乘客、车辆外人员和外部环境的安全要求。

项目

GB/T 18384.1-2001

GB/T 18384.1-2015

适用电压范围(B级电压)

25V~660V(交流)或

60V~1000V(直流)

30V~1000V(交流)或

60V~1500V(直流)

高压标识

电池类型标志

产品外部应有标签或贴纸清晰注明蓄电池类型

当人员接近动力电池系统,应能够看到高压警告标识,并能够通过相关标识识别电池种类

绝缘电阻

大于100Ω/V

大于100Ω/V(如果动力电池系统没有交流电路,或交流电路有附加防护)

大于500Ω/V(如果动力电池系统有交流电路,且没有附加防护)

爬电距离

高压端子之间≥(0.25U+5)mm

带电部件与电底盘之间≥(0.125U+5)mm

U为标称工作电压

高压端子之间≥(0.25U+5)mm

带电部件与电底盘之间≥(0.125U+5)mm

U为两个输出端子之间最大工作电压

危险气体排放与通风

车辆任何地方不得有危险气体聚集

针对充电和正常使用时的氢气浓度有明确限定

在正常环境和操作条件下,驾驶舱,乘客舱,及其他载货空间的有害气体或其他有害物质,不能达到危险浓度

具体要求遵照相应的国标

产生的热量

\

防止任何单点失效(如电压,电流,温度传感器等)造成可能危害人员的热量的产生

过流及短路切断

在过电流和短路情况下,过流断开器必须切断输出,切断功能在任何故障状态下都必须正常实施

如果动力电池系统自身无防短路功能,应有一个过流断开装置在汽车厂商规定的条件下断开动力电池系统,以防止对人员,车辆和环境的危害

碰撞防护

(1) 动力电池系统不得穿入乘客舱,不得危及乘客安全

(2) 不得因为碰撞而甩出车外

(3) 碰撞时应防止短路发生

\

从2001版到2015版本,标准调整了适用电压范围,修改了绝缘电阻的要求,增加了针对产生热量的要求,并删除了针对碰撞防护的要求。

标准还对绝缘电阻的测试条件做了明确的规定,要求在露点阶段进行多次测量,取绝缘电阻的最小值,比第一版本更为严格。此外,绝缘电阻的计算方法做了修订,具体内容请参考标准文稿。

2. GB/T 18384.2-2015标准解读

GB/T 18384.2-2015针对整车(包括动力电池系统)提出了操作过程、故障防护、用户手册、紧急响应等方面的安全要求。

项目

GB/T 18384.1-2001

GB/T 18384.1-2015

适用电压范围(B级电压)

25V~660V(交流)或

60V~1000V(直流)

30V~1000V(交流)或

60V~1500V(直流)

操作安全

驱动系统、电源接通程序

(1)从“电源切断”转换到“可行驶”状态,至少需要经过两次有意识的不同的连续动作

(2)车辆与外部电路(如电网)连接时,不能通过自身动力移动

(3)驱动系统关闭后,只能通过正常的电源接通程序重新启动

(4)应通过一个明显的信号装置持久或间歇显示驱动系统已完成准备工作

(1)从电源切断转换到可行驶模式,至少需要经过两次有意识的不同动作

(2)从可行驶模式到电源切断只需一个动作

(3)动力电源对驱动电路的主开关功能是驱动系统电源接通/断开程序的必要部分

(4)应连续的或间歇的向驾驶员提示,车辆已处于可行驶模式

(5)车辆停止,驱动系统关闭后,只能通过上述程序重新进入可行驶模式

行驶

(1)如驱动功率大幅度降低(如因为系统过温或电池不均衡等),应通过明显的装置显示这一状态

(2)当剩余电量低于一定值(系统下限),应通过一个明显的信号装置显示,且能使车辆依靠自身动力驶出交通区域,并能够为照明系统提供所需电量

(1)如驱动功率大幅度降低(如因为系统过温或电池不均衡等),应通过明显的装置显示这一状态

(2)当剩余电量低于一定值(系统下限),应通过一个明显的信号装置显示,且能使车辆依靠自身动力驶出交通区域,并能够为照明系统提供所需电量

倒车

(a)前进和倒车,应通过驾驶员两个不同的动作来完成,或

(b)如果只通过一个动作来完成,应使用一个安全装置,使开关只有在静止或低速时才能转换到倒车位置

(a)前进和倒车,应通过驾驶员两个不同的动作来完成,或

(b)如果只通过一个动作来完成,应使用一个安全装置,使开关只有在静止或低速时才能转换到倒车位置

停车

当驾驶员离开车辆时,如驱动系统仍处于“可行驶”状态,应通过明显的信号装置提示驾驶员

如果当车辆处于静止状态,动力电机还在旋转,这时切断车辆电源(熄火),车辆不能移动或行驶

当驾驶员离开车辆时,如驱动系统仍处于“可行驶”状态,应通过明显的信号装置提示驾驶员

切断电源后,车辆不能产生由自身驱动系统产生的不期望的行驶

主开关

应使用一个主开关来断开车载电源(动力电池系统)的至少一个电极,主开关应能够通过驾驶员手可触及的一个手动装置来控制。

每次电源切断后,应能通过正常的电源接通程序重新恢复供电。

\

电磁兼容性

电磁抗扰度,满足ISO 11451-2的要求

电磁发射,满足GB 14023和GB/T 18387的要求

满足相关标准

辅助功能

当车辆运行时,辅助电路应符合其他相应的标准要求,特别是灯光,信号,功能安全

\

故障防护

非预期的车辆动作

应防止驱动系统出现不希望的加速,减速和倒车

应尽量避免或防止由车辆特有系统和部件的硬件或软件单点失效所造成的不希望的加速,减速和倒车

故障安全

\

针对电动汽车系统和组件的设计应考虑故障安全

单点失效

\

应对可能的单点失效采取管理措施

电气连接

电气连接任何非预期的断开,都不应导致车辆产生危险

\

辅助电路

当辅助电路与动力系统有电连接时,应防止辅助电路电压过高

\

过流切断

当电流过大时,应使用一个电路保护器、切断装置或熔断器断开车载电源(动力电池系统)的至少一个电极

\

用户使用手册

在用户手册中应详细注明与电动汽车安全操作和防护相关的方面

标识

\

车辆标识与相关法规一致

紧急响应

\

厂家应向安全人员和紧急响应者提供关于车辆故障处理的信息

针对操作安全,2015版删除了主开关和辅助功能的要求。

针对故障防护,删除电气连接,辅助电路和过流切断的要求,增加了故障安全和单点失效的要求。显然,修改之后的涵盖面更为广泛,只要是可能导致安全事故的单点失效/故障,都应该在设计时予以考虑。

另外,还增加了紧急响应的要求,这对于事故处理(如灭火,救灾等)非常关键,如果处理不当,所造成的次生灾害可能更为严重,所以厂家必须提供详细的故障处理指南或手册。

3. GB/T 18384.3-2015标准解读

GB/T 18384.3主要是如何防护电动汽车车载电力驱动系统和传导连接的辅助系统可能造成的人员触电危害。

项目

GB/T 18384.1-2001

GB/T 18384.1-2015

适用电压范围(B级电压)

25V~660V(交流)或

60V~1000V(直流)

30V~1000V(交流)或

60V~1500V(直流)

标记

高压警告标记

\

B级电压电线标记

\

人员触电防护

通则

基本防护方法

单点失效防护——电位均衡

单点失效防护——绝缘电阻

\

单点失效防护——电容耦合

\

单点失效防护——断电

\

触电防护的替代方法

\

绝缘要求

\

遮拦/外壳

绝缘配合

\

电介质强度

车辆充电插座

\

防水

模拟清洗

模拟暴雨

模拟涉水

要求

用户使用手册

\

由于标准内容较多,此处不一一列出相关检验项目的具体内容,有兴趣可直接参考标准文稿。

GB/T 18384.3-2015版本大大强化了针对人员触电防护的要求,增加了对绝缘电阻、电容耦合、断电、绝缘要求、绝缘配合等方面的内容,并对其他一些项目的内容做了必要的修改。修改后的版本,比2001版考虑的更为全面,虽然是针对整车级别的要求,但是动力电池系统可以直接参照其中的部分要求进行设计和检验。

五、总结

标准不是万能的,但是没有标准是万万不能的。随着新版国标的陆续发布,国内在电动汽车的发展方面已经不再一味追求速度快和规模大,而是立足于产业的长远发展,逐步建立一个基础性的入围门槛和通用化的检验标准,让大家在一个相对公正和透明的环境里进行竞争与合作,有利于行业的良性发展。

我们应该看到,国标的制定,更多的参考了国外已有的标准体系,这是可取之处,吸收他人已有的经验,可以少走很多弯路。但是,一味追随别人的脚步,并不能使我们在全球竞争脱颖而出,掌握足够的技术优势和话语权,我们更需要积累和探索中国自己的产业标准体系和法律法规,形成自己的独到之处,并且要让自己的标准走出国门,推动全球标准的完善。

行百里者半九十,虽然前路依然困难重重,但重要的是我们走在正确的道路上,并且正持续不断的进步。希望国内的企业,少些浮躁,多些积累,少些冲动,多些审慎,为了维护产业的健康发展,为了千百万消费者的人身和财产安全,严格遵守国标进行产品设计、开发、检验、生产、维护和回收,勇于承担社会责任,具有最起码的人性和良心。

东风扬子江汽车(武汉)有限责任公司专业研发、生产电动观光车、电动巡逻车、电动老爷车、电动消防车、电动货车、电动游览车、电动高尔夫球车、电动物流车、电动环卫车、电动小火车、燃油观光车、电动中巴车、电动公交车等各种新能源电动车辆。

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