电动汽车用锂离子蓄电池系统安全规范(2)

3.9 基本防护 basic protection

无故障情况下防止带电部分直接接触。

3.10 B级电压电路

最大工作电压60＜U≤1500（直流）或30＜U≤1000（交流）的电力组件或电路。

3.11 遮拦 barrier

能够在任何通常进入方向上防止直接接触的部件。

3.12 外壳 enclosure

用来防止设备受到某种外部影响（包括水或灰尘的进入，防止机械破坏）或任何方向上直接接触的部件。

3.13 爆炸 explosion

蓄电池外壳猛烈破裂，伴随剧烈响声，且有主要成分（固体物质）抛射出来。

3.14 起火 fire

蓄电池任何部位发生持续燃烧（持续时间长于1s）。火花及拉弧不属于燃烧。

3.15 漏液 leakage

蓄电池内部液体泄漏到电池壳体外部。

3.16 壳体 case

将蓄电池内部部件封装并为其提供防止与外部直接接触的保护部件。

3.17 高压 high voltage

最大工作电压60＜U≤1500（直流）或30＜U≤1000（交流）

3.18 低压 low voltage

最大工作电压U≤60（直流）,或U≤30（交流）。

4.汽车电池安全性问题分析

4.1 汽车电池安全性问题

动力蓄电池系统作为高能量载体，在不需要外部能量输入的情况下，本身就能够因能量非正常释放而产生巨大破坏力。动力电池系统能量非正常释放的表现形式有电能释放（电击）化学能释放（燃烧，爆炸）两种。由于动力电池电压达到300V以上，远远超出人体的直流安全电压60V ，可能对人身造成电击伤害。另外，汽车电池所使用的材料为嵌．脱锂型正、负极材料，电解液为易燃的有机物，具有很高的能量密度。在受热条件下非常容易发生剧烈

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的化学反应，这两种反应将产生大量的热，甚至导致的“热失控”，从而导致电池温度的进一步上升，可能引发电池发生燃烧、爆炸等危险事故。

4.2 汽车电池安全隐患分析

4.2.1电击安全事故隐患分析 通常直流电压60V以上为非安全电压。电动汽车电池输出电压通常高达300V以上，存储的能量达到kWh级别(1kWh=3.6MJ),是引起对人身电击伤害的事故源。

导致动力电池系统发生触电的可能原因：（1）外壳或高压端口的接触防护失效，人体同时接触到两个裸露的电极；（2）构成放电回路正负极与壳体的绝缘都失效，动力电池系统的外壳不同部位带电且电位不等（电位差大于60V），人体同时接触到这两个带电部位，构成放电回路。第一种情况的发生概率和危害要高于第二种情况，如安装、拆卸、维护、充电时均有可能发生，第二种情况一般可以通过等电位的方式来做附加防护。

4.2.2燃烧、爆炸安全事故隐患分析 汽车电池具有燃烧发生的一切要素。（1）电池单体中的电解液、电池和系统中的塑料部件是可燃物，金属铝在高温下也会燃烧；（2）电池单体中的正负极材料是氧化剂；（3）电池在充放电过程中会有放热副反应引起温度快速上升，成为火源。

汽车电池发生燃烧时，有发生爆炸的可能性。（1）电池组为了防水防尘，呈空间密闭状态；（2）为了经受强烈的机械载荷，壳体材料具有足够的强度。

导致动力蓄电池系统发生燃烧或爆炸的可能原因：（1）电芯的放热副反应导致热失控，引燃电解液、隔离膜和其他可燃物质；（2）局部连接阻抗过大，导致温度上升，达到着火点温度，引燃动力电池包内部的可燃物质；（3）动力电池包外部发生火灾，导致动力电池包温度持续上升，达到着火点温度，引燃内部的可燃物质。 针对电动汽车的使用情况而言，

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第一种情况的发生概率最高，危害最大。电芯的放热副反应导致热失控，是动力蓄电池系统发生燃烧或爆炸的主要原因。

电芯热失控（燃烧，爆炸）的原因：电芯内部的放热副反应导致热量累积，电芯对外热交换的速率小于热量累积速率，温度持续升高，直至达到着火点温度，引起燃烧和爆炸。电芯内部的热过程遵循热量平衡：Qp = Qe + Qa；Qp—电芯内部各种副反应产生的热量，Qe—电芯与环境交换的热量（散热），Qa—电芯自己吸收的热量（热累积）。

如果Qe ≥ Qp，则Qa为负值或零，电芯内部温度不会上升，不会产生热失控；

如果Qe < Qp，则Qa为正值，电芯内部温度持续上升，直至热失控（200～300 °C）

5.电动汽车用动力锂离子蓄电池安全要求规范与试验方法

参考GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》及新国标GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分：安全性要求与测试方法》。

5.1 现行安全标准要求

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。

2006年以来，对汽车用电池安全要求主要依据行业标准QC/T 743-2006《电动车用锂离子蓄电池》相关条款要求，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。直接涉及到电池安全标准有新国标GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》及新国标GB/T 31467-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统》和新国标GB/T 18384-2015《电动汽车 安全要求》。

5.1.1新国标GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》

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、

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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。

5.1.2新国标GB/T 31467-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统》

新国标GB/T 31467-2015 标准有3个部分，GB/T 31467.1-2015是 《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第1部分：高功率应用测试规程》，GB/T 31467.2-2015是《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第2部分：高能量应用测试规程》，GB/T 31467.3-2015是《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分：安全性要求与测量方法》。前两个标准主要集中在电性能测试，第3总部分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。

从标准测试内容看，针对系统级的安全防护主要集中在以下几个方面：

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

5.1.3新国标 GB/T 18384-2015 《电动汽车 安全要求》

新国标 GB/T 18384-2015 《电动汽车 安全要求》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。GB/T 18384.1-2015是《电动汽车 安全要求 第1部分：车载可充电储能系统》，GB/T 18384.2-2015是《电动汽车 安全要求 第2部分：操作安全和故障防护》，GB/T 18384.3-2015是《电动汽车 安全要求 第3部分：人员触电防护》。本标准适用于3.5吨以下的电动乘用

车或电动商用车。GB/T 18384主要对应于ISO 6469标准，两个标准的主要内容基本相同。

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。标准明确了适用电压范围，提出了绝缘电阻的要求，增加了针对产生热量的要求。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；此外，明确了绝缘电阻的计算方法。

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。要求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

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键，如果处理不当，所造成的次生灾害可能更为严重，厂家必须提供详细的故障处理指南或手册。

GB/T 18384.3-2015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。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。本标准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。

针对系统级的安全防护要求，新国标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.

5.2 安全性要求

单体蓄电池、蓄电池模块的所有条款引自GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。蓄电池系统的所有条款引自GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分：安全性要求与测试方法》。

5.2.1 单体蓄电池

5.2.1.1 单体蓄电池按5.4.1.1进行过放电试验时，应不爆炸、不起火、不漏液。

5.2.1.2 单体蓄电池按5.4.1.2进行过充电试验时，应不爆炸、不起火。

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