[一元电池评测标准]动力锂电池测试标准比较和分析

表1列出了国外常用的锂离子电池试验标准。标准颁授政府机构主要就有国际电信联盟 ( IEC) 、国际IEC( ISO) 、英国英国公司实验室 ( UL) 、英国电动车工程师学会( SAE) 和欧盟有关政府机构等。

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1 国际标准IEC发布的动力控制系统锂离子电池标准主要就有IEC 62660-1∶2010《电动电动车高架道路工程柴油锂离子动力控制系统动力电池乙烯 第1部份: 操控性试验》和IEC 62660-2∶2010《电动电动车高架道路工程柴油锂离子动力控制系统动力电池乙烯 第2部份: 安全可靠性和误用性试验》。红十字国际理事会客货运输理事会施行的UN 38. 3《红十字国际理事会有关危险货物客货运输的计划书标准和试验指南》，对锂电组试验的明确要求是特别针对电池在客货运输操作过程中的安全可靠性。?ISO在动力控制系统锂离子电池各方面制订的标准有ISO 12405-1∶2011《电驱动力工程车———锂离子锂离子组圣塞雷县控制系统试验规章 第1部份: 大功率应用领域》、ISO 12405-2∶2012《电驱动力工程车——锂离子锂离子组圣塞雷县控制系统试验规章第2部份: 高能应用领域》及ISO 12405-3∶2014《电驱动力工程车——锂离子锂离子组圣塞雷县控制系统试验规章 第3部份: 安全可靠性明确要求》，分别特别针对大功率型电池、高能型电池和安全可靠操控性明确要求，目的是为主机厂提供可选择的试验项和试验方法。?2 英国标准-锂离子组UL2580证书UL 2580∶2011《电动电动车电动柴油电池》主要就评估电池的误用安全可靠性和在误用产生危害时对人员的保护能力，该标准于2013年进行修订。?SAE在电动车领域拥有庞大、完善的标准体系。2009年施行的SAE J2464: 2009《电动电动车和混和动力控制系统电动电动车电动车可再充能量储存控制系统的安全可靠和误用性试验》是那时一批应用领域于北美和全球地区的柴油电池误用试验指南，特别强调了每个试验项的通则及需要收集的数据，也特别针对试验项目所需样品数量给出建议。?2011年施行的SAE J2929: 2011《电动电动车和混和锂离子组控制数据安全可靠标准》是SAE在总结之前施行的各式各样锂离子组有关标准上提出的安全可靠性标准，包括两部份: 电动电动车车在高速行驶操作过程中可能出现的常规情况试验和异常情况试验。?SAE J2380: 2013《电动电动车车电池的阻尼试验》是电动电动车车电池的阻尼试验较经典的标准，以实际工程车高架道路高速行驶的阻尼有效载荷谱收集统计结果为依据依据，试验方法更加恰当工程车的阻尼情况，具有重要的指导意义。?3 其他组织标准英国可再生能源部( DOE) 主要就负责可再生能源政策制订、可再生煤炭行业管理及可再生能源有关控制技术研发等。2002年英国政府成立了UCI( Freedom CAR) 项目，先后颁授了Freedom CAR功率辅助型混和电动电动车车电池试验指南与电动电动车和混和动力控制系统电动柴油锂离子控制系统误用性试验指南。?瑞典电动车行业协会( VDA) 是瑞典为标准化国内电动车轻工业的各式各样标准而组成的协会，施行的标准有VDA 2007《混和动力控制系统电动柴油电池控制系统试验》，主要就是特别针对混和动力控制系统电动车的锂离子电池控制系统的操控性及安全可靠性试验。?欧洲经济理事会( ECE) R100. 2《有关就电动电动车工程车特殊明确要求各方面批准工程车的标准化规定》是ECE特别针对电动电动车车制订的具体内容明确要求，整体分成两部份: 第一部份对整车在电机防护、可再电池锂离子控制系统、功能安全可靠和氮气排放等4个各方面进行了规范，第三部份为新增的对可再电池锂离子控制系统的安全可靠安全可靠性作出的具体内容明确要求。

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二、国内动力控制系统锂离子电池标准2001年，电动车标准化理事会施行了我国第一个电动电动车电动车的锂离子电池试验规范性控制技术文件GB/Z 18333. 1: 2011《电动电动车高架道路工程柴油锂离子动力电池》。该标准制订时参考了IEC 61960-2∶2000《手持式锂电组和动力电池组 第2部份: 锂电组组》，用于手持式设备的锂离子电池及电池组，试验内容包括操控性和安全可靠，但只适用于21.6V和14.4V的电 池。?2006年，轻工业和信息化部颁授了QC/T 743《电动电动车电动柴油锂离子动力控制系统动力电池》，被行业内广泛使用，并于2012年进行了修订。GB/Z 18333. 1: 2001 和 QC/T 743: 2006 都是特别针对乙烯和模块级别的标准，应用领域范围较窄，且试验内容已不适应快速发展的电动电动车电动车行业的需求。?2015年，国家标准化管理理事会施行了一系列标准，GB/T 31484-2015《电动电动车电动柴油动力控制系统动力电池循环寿命明确要求及试验方法》、GB/T 31485-2015《电动电动车电动柴油动力控制系统动力电池安全可靠明确要求及试验方法》、GB/T 31486-2015《电动电动车电动柴油动力控制系统动力电池电操控性明确要求及试验方法》及 GB/T 31467. 1-2015《电动电动车电动柴油锂离子动力控制系统动力电池包和控制系统 第1部份 大功率应用领域试验规章、GB/T 31467. 2-2015《电动电动车电动柴油锂离子动力控制系统动力电池包和控制系统 第2部份 高能应用领域试验规章、GB/T 31467. 3《电动电动车电动柴油锂离子动力控制系统动力电池控制系统试验规章 第3部份 安全可靠性明确要求与试验方法。?GB/T 31485-2015及GB/T 31486-2015分别是特别针对乙烯/模块的安全可靠及电操控性试验，GB/T 31467-2015系列参照了ISO 12405系列，适用于电池包或电池控制系统的试验，而GB/T 31484-2015是专门特别针对循环寿命的试验标准，对于乙烯和模块采用标准循环寿命，对于电池包和控制系统采用工况循环寿命。?

2016年，工信部发布了《电动电动车客车安全可靠控制技术条件》，从人员触电、水尘防护、火灾防护、电池安全可靠、碰撞安全可靠、远程监控等各方面综合考虑，充分借鉴了现有的传统客车、电动电动车电动车有关标准和上海、北京等地方标准，对锂离子组提出更高的控制技术明确要求，增加了热失控和热失控扩展两个试验项，已于2017年1月1日正式实施。

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三、国内外动力控制系统锂离子电池标准分析国内外动力控制系统锂离子电池标准分析国际上的大部份标准是在2010年前后施行的，重新修订次数较多，且陆续有新的标准出台。GB/Z 18333. 1: 2001是在2001年颁授的，由此可见，我国的电动电动车电动车锂离子电池标准在世界上起步并不算晚，但发展相对缓慢。自2006年QC/T 743标准发布后，我国有很长一段时间里没有标准更新，且在2015年新国标发布之前，没有有关电池包或控制系统的标准。上述国内外标准在通则、试验项内容、试验项严格程度及判定准则各方面，都有所差别。

?1 通则IEC 62660 系列、QC/T 743、GB/T 31486和GB/T 31485是特别针对电池乙烯和模块级别的试验，UL2580、SAE J2929、 ISO12405和GB/T 31467 系列则适用于电池组和电池控制系统的试验。国外除了IEC 62660，其他的标准基本都涉及电池组或控制系统级别的试验，SAE J2929及ECE R100. 2甚至提到了整车级别的试验。这说明国外的标准制订更多地考虑到了电池在整车上的应用领域，更恰当应用领域的需求。?

2 试验项内容所有的试验项从整体上来说，可分成电操控性和安全可靠安全可靠性两大类，而安全可靠安全可靠性又可分成机械安全可靠性、环境安全可靠性、误用安全可靠性和电气安全可靠性。?机械安全可靠性，模拟了工程车在高速行驶操作过程中受到的机械应力，如阻尼模拟了工程车在路面上的颠簸; 环境安全可靠性，模拟了工程车在不同气候中的耐受力，如温度循环模拟了工程车在昼夜温差大或者在寒冷和炎热地区来回高速行驶时的情况; 误用安全可靠性，如火烧，考察电池在遭受到不正当使用时的安全可靠性; 电气安全可靠性，如保护类试验项，主要就是考察电池管理控制系统( BMS) 在关键时候能否起到保护作用。?在电池乙烯各方面，IEC 62660分成两个独立的标准IEC 62660-1和IEC 62660-2，分别对应操控性和安全可靠性试验。GB/T 31485和GB/T 31486是由QC/T 743演化而来，GB/T 31486中将耐阻尼归属为操控性试验，因为该试验项是考察电池阻尼对电池操控性的影响。相比于IEC 62660-2，GB/T 31485的试验项目更严苛，如增加了针刺和海水浸泡等。?在电池包和电池控制系统的试验各方面，不论是电操控性还是安全可靠性，英国标准涵盖的试验项最多。在操控性试验各方面，DOE/ ID-11069比其他标准多出的试验项有混和脉冲功率特性( HPPC) 、运行设置点稳定性、日历寿命、参考操控性、阻抗谱、模块控制检验试验、热管理有效载荷及结合寿命验证的控制系统水平试验等。?在标准的附录中详细介绍了电操控性试验结果的分析方法，其中，HPPC 试验可用于检测锂离子组的峰值功率，由此衍生的直流内阻试验方法，已广泛用于电池的内阻特性研究。在安全可靠性各方面，UL2580比其他标准多出的试验项有: 非平衡电池组电池、耐压、绝缘、连续性试验及冷却/加热稳定控制系统故障试验等，还包含了生产线上特别针对电池组零部件的基本安全可靠试验，在 BMS、冷却控制系统及保护线路设计各方面，加强了安全可靠性审查明确要求。SAE J2929提出要对电池控制系统的各个部份进行故障分析，并保存有关的文档材料，包括易识别故障的改进措施。?ISO 12405系列标准同时包含电池的操控性和安全可靠两各方面，ISO 12405-1是特别针对大功率应用领域的电池操控性试验标准，ISO 12405-2是特别针对高能应用领域的电池操控性试验标准，前者多了冷启动和热启动两项内容。GB/T 31467系列结合了我国锂离子组发展状况，根据ISO 12405系列标准的内容修改而得。?与其他标准不同的是: SAE J 2929与 ECE R100. 2都涉及高压防护的明确要求，属于电动电动车电动车安全可靠范畴。我国的有关试验项在GB/T 18384中，GB/T 31467. 3中指出电池包和电池控制系统在进行安全可靠试验之前要满足GB/T 18384. 1和GB/T 18384. 3的有关明确要求。

?3 严格程度对于相同的试验项，不同标准中规定的试验方法和判定准则也不尽相同。例如对于试验样品的荷电状态( SOC) ，GB/T 31467. 3中明确要求样品为满电态; ISO 12405中明确要求功率型电池SOC为50% ，能量型电池SOC为100% ; ECE R100. 2明确要求电池的SOC在50%以上; UN38. 3对于不同的试验项有不同的明确要求，某些试验项还需要循环过的电池。?另外，还明确要求高度模拟、热试验、阻尼、冲击和外短路必须用同一个样品进行试验，相对更严格。对于阻尼试验，ISO 12405明确要求样品在不同的环境温度下阻尼，建议的高温和低温温度分别为75℃和－40℃，其他的标准没有此项明确要求。?对于火烧试验， GB/T 31467. 3中的实验方法和参数设置与 ISO 12405. 3相差不大，都是采用点燃燃料的方式进行预热、直接火烧和间接火烧，但 GB/T 31467. 3明确要求样品若有火苗必须在2 min内熄灭，ISO 12405则没有明确要求火苗熄灭的时间，SAE J2929中的火烧试验与前两者不同，它明确要求将样品放置于热辐射容器中，90s内迅速升温至890℃ 并保持10 min，并且不得有任何组件或物质穿过置于试验样品外部的金属网罩。

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四、现有国内标准的不足虽然有关国标的制订和发布填补了我国在动力控制系统锂离子电池组合控制系统各方面的空白，并被广泛采用，但仍有不足。?试验对象各方面: 所有的标准都只规定了新电池的试验，对使用过的电池没有有关规定和明确要求，电池在出厂时没有问题，不代表使用一段时间后仍然安全可靠，因此有必要对使用不同时间的电池进行同样的试验，相当于定期体检。?结果判定各方面: 目前的判定依据较宽泛和单一，只有无泄露、无外壳破裂、不起火和不爆炸的规定，缺少可量化的评判体系。欧洲电动车研究与控制技术发展理事会( EUCAR) 将电池的危害程度划分成8个等级，具有一定的借鉴意义。?试验项各方面: GB/T31467. 3缺少电池包和电池控制系统在热管理和热失控各方面的试验内容，而热安全可靠操控性对电池至关重要，如何控制乙烯电池的热失控，使热失控的情况不蔓延，具有重要意义，《电动电动车客车安全可靠控制技术条件》的强制实施也说明了这一点。另外，从整车应用领域层面来说，对于非破坏性的安全可靠性试验，如环境安全可靠性，在试验结束之后有必要增加电操控性试验，模拟工程车在经历了环境变化后，操控性受到的影响。?

试验方法各方面: 电池包和电池控制系统的循环寿命试验耗时太长，影响产品开发周期，难以很好地执行，如何开发合理的加速循环寿命试验是个难点。

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