doi:10.3969/j.issn.l005-2550.2021.01.001收稿日期：2020-06-05电动汽车用动力蓄电池安全要求标准 对比分析
孙晓娜，张华树，韩思远，唐付靖，杜乘风
(国家汽车质量监督检验中心(襄阳)，襄阳441004)
摘要：以现行的动力蓄电池安全国家标准GB/T31485和GB/T31467.3为依据，对国内外涉及动力蓄电池安全性的标准进行概述；其次，将其分别与国际标准和GB38031-2020
《电动汽车用动力蓄电池安全要求》进行对比分析。以期为蓄电池安全性的研究设计及检测
机构的检测工作提供参考。
关键词：动力蓄电池；安全标准；对比分析
中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：］005-2550(2021)01-0002-06
Standards Comparative Analysis of Safety Requirements of Power
Batteries for Electric Vehicles
SUN Xiao-na,ZHANG Hua-shu, HAN Si-yuan,TANG Fu-jing,DU Cheng-feng (National Automobile Quality Supervision Tbst Center(Xiang Y ang)Hubei,Xiangyang
441004,China)
Abstract:Based on the current national standards GB/T31485and GB/T31467.3,the main domestic and foreign standards related to power battery safety are summarized in the
paper;Then they are compared with the international standards and the GB38031-2020of
"Electric vehicles traction battery safety requirements^.The paper is hopeful to provide
reference for the research and design of battery safety and the testing work of testing
institutions.
Key Words:Power Batteries;Safety Standards;Comparison and Analysis
孙晓娜
毕业于合肥工业大学，硕
士学历，现就职于国家汽车监
督检验中心（襄阳），任工程
师，主要从事动力蓄电池检测
作为电动汽车的主要动力电源，锂离子动力蓄电池因其具有高能量、长循环寿命、无记忆效应等优点而在新能源汽车领域得到迅速发展叭随着用户对电动汽车长续航里程、快充的需求及技术的进步，使得锂电池的能量密度不断提高，但随之而来的安全性问题也逐渐凸显，像在过充、过放、挤压、高温等使用条件下，锂电池很容易发生热失控，进而引发起火、爆炸。针对以上问题，国内外颁布了一系列的相关安全性标准，以规范安全性试验检测技术及提高动力电池安全性水平。
本文主要以我国现行国家标准GB/T31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》冋和GBfT31467.3-2015《电动汽车用锂离子动
2
力蓄电池包和系统第3部分：安全性要求与测试方法》旳为基础，对国内外涉及动力蓄电池安全性的标准进行概述与总结；并详细探究了GBZT31485-2015与国际电工委员会标准中的IEC62660-3：2016《 电动道路车辆用二次锂离子蓄电池第3部分：安全要求》旳的差异；其次，将GB/T31467.3-2015和国际标准化组织ISO12405-3：2014《电驱动车辆一锂离子动力电池包及系统测试规程第3部分：安全性要求》旳进行了比较；最后将国家现行电动汽车用蓄电池安全要求标准与GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》进行对比分析，并针对现行国家安全要求标准指出存在的不足并提出相应的建议。
1国内外安全性标准综述
目前，国内外涉及动力蓄电池安全性的标准主要有国际电工委员会IEC62660系列叫国际上最大的汽车工程学术组织-美国机动车工程师学会SAE J2929：2013171、国际标准化组织ISO12405-3：2014、美国保险商实验室UL2580:2013冏、国家标准GB/T31485—2015和GB/T31467.3—2015□表1简单综述了以上各个标准的测试对象、规范及技术要求。
表1国内外标准比对
霹标准
代号测试规范及技术要求
IEC IEC62660-
2:2018
电池单体
和模块
安全可靠性和
滥用性项目、方
法，无技术要求IEC62660-
3:2016
电池单体
安全性项目、
方法及技术要求
SAE
SAE
J2929：2013
电池包和
电池系统
同上
ISO ISO12405-
3：2014
电池包和
电池系统
同上
UL
UL
2580:2013
电池单体、
模块、电池
包和电池系
统
电性能、环境适用
性和安全性项目、
方法及技术要求
GB/T
GB/T
31485—2015
电池单体
和模块
安全性项目、方法
及技术要求GB/T31467.3
—2015
电池包和
电池系统
同上
我国目前施行的国家推荐标准GB/T31485-2015是以行业标准QC/T743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》回和QC/T744-2006《电动汽车用金属氢化物鎳蓄电池》阿的安全性内容为基础，这些标准都是针对电池单体和模块级别的；而GB/T 31467.3标准参考了ISO12405-3，该标准是针对电池包或电池系统级别的。与QC/T743、QC/T744相比，新的国家安全性推荐标测试对象范围更广，
不再是单一类型的动力电池，增加了动力电池包和电池系统级别的安全性测试，更加符合车辆真实运行状态；其次，由之前默认的C/3充放电倍率变成1C，对测试的要求更严。
2现行国标与国外标准解析
2.1GB/T31485与IEC62660-3对比分析
GB/T31485检测项目共有九项，取消了针刺这一项，征求意见稿的编制说明给出三点理由，
第一，准入管理里面规定暂不执行；第二，两个IEC等标准没有采用针刺；第三，针刺与实际失效模式不相符。IEC62660-3将检测项目分为机械测试、热安全测试和电气测试三类。GB/T31485和IEC62660-3的比较见表2。由表2我们可以看出，GB/T31485对挤压形变量和挤压速度的要求更高，而IEC62660-3对观察时间要求的更久；IEC62660-3对温度循环测试项目的循环次数要求更多；GB/T31485对过充试验的电压要求更严格；IEC62660-3的过放电试验比GB/T31485多一个电压截止条件。从表2的检测项目上看，GBZT 31485对动力电池在使用过程和运输中的安全性都比较关注，而IEC62660-3只侧重模拟电池在使用过程中的安全性能叫
2.2GBAT31467.3与ISO12405-3对比分析
GB/T31467.3标准和ISO12405-3都是针对于电池包或电池系统级别的测试。两者的检测项目
的差异如表3所示。另外，对于一些相同的测试项，两者的测试条件和技术要求也不全相同。例如，对于待测样品的荷电状态，GB/T31467.3要求样品为满电态；而IS012405-3中功率型电池荷电状态要求为50%，能量型电池要求为100%；对于火烧试验，两者的试验条件大体相同，但是测试结果GB/T31467.3要求测试样品无爆炸现象，若有火苗，须在火源移开后2min内熄灭，WIS012405-
3
表2GB/T31485和IEC62660-3检测项目的比较检测项目GB/T31485IEC62660-3
机械测试
振动—
模拟电池单体在正常情况下可能发生的
振动，应不爆炸、不起火、不破裂、不
漏液、不漏气
机械冲击—
模拟车辆正常运行期间可能发生的对电
池的机械冲击，应不爆炸、不起火、不
破裂、不漏液、不漏气挤压
模拟可能导致电池变形的外力对电池的
影响，要求电池单体电压达到0V或变形
量达到30%或挤压力达到200kN后停止
挤压，观察lh，应不爆炸、不起火
要求电池单体电压减少三分之一或变形
量达到15%或挤压力为电池质量的
100略时停止挤压，电池单体表面温度
下降了最高温度的80%或观察24h，以较
早者为准，应不爆炸、不起火跌落
模拟动力电池运输中可能出现的异常情
况，应不爆炸、不起火、不漏液
—
热安全测试
耐高温
模拟电池在合理可预见的车辆误用或事
故期间可能经历的高温环境，
应不爆炸、不起火
试验条件、技术要求与GB/T31485相同温度循环
模拟电池暴露在高低温环境温度中，
可能导致电池的膨胀和收缩；
循环5次观察lh，应不爆炸、不起火
循环30次观察lh，应不爆炸、不起火
电气测试外部短路
模拟电池的外部短路，要求电池经外部
短韓lOmin，外部线由阻应小于
5mQ，观察lh，应不爆炸、不起火
试验条件、技术要求与GB/T31485相同过充
模拟动力电池在过充情况下的安全性
能，要求动力电池以11］恒流充电至终
止电压的1.5倍或充电时间达lh后
停止，观察lh应不爆炸、不起火
要求动力锂电池以lh（纯电动汽车用电
池）或5R（混合动力电动汽车用电池）
恒流充电至终止电压的1.2倍或SOC达
130%后停止，观察lh应不爆炸、不起火强制放电
模拟动力锂电池在过放电情况下的安全
性能，要求动力电池以lh放电
90min，观察lh应不爆炸、不起火
要求电池单体放电电压低于额定电压的
25%或放电时间30min,
观察lh应不爆炸、不起火
内部短路—
模拟动力锂电池发生内部短路情况
下的安全性能，试验后，
观察lh应不爆炸、不起火
环境适应性测试海水浸泡
模拟动力锂电池在运输过程中的安全要
求，应不爆炸、不起火、不漏液
—低气压—
3只要求测试样品不得出现爆炸迹象。
表3GB/T31467.3和ISO12405-3检测项目列表标准体系检测项目
GB/T31467.3振动、机械冲击、跌落、翻转、模拟碰撞、挤压、温度冲击、湿热循环、海水浸泡、外部火烧、盐雾、高海拔、过温保护、短路保护、
过充电保护、过放电保护
ISO12405-3
振动、机械冲击、结露、热冲击循
环、车辆碰撞时惯性载荷、车辆碰撞
时接触另、浸水、起庆、短脸、il
充、过放、热控制系统失效保护
3现行国标与GB38034-2020对比分析
随着动力电池技术的不断发展和成熟，我国
的动力电池及系统安全相关测试标准也在不断地
更新和完善。GB38031-2020《电动汽车用动力蓄
电池安全要求》是在GB/T31485和GB/T31467.3基
础上修订的，并由指导性标准转化为强制性标
准，其中，继续沿用GB/T31485测试方法和要求
的项目有电池单体过放电、短路、加热、温度循
环；继续使用GB/T31467.3的测试方法和要求的项
目有模拟碰撞、湿热循环、温度冲击、高海拔。
4
另外，GB38031-2020取消、修改以及新增检测项目如表4所示。电池包或系统振动检测项目，试验前，要求将测试对象的SOC状态调至不低于制造商规定的正常SOC工作范围50%。振动时，x、y、z轴每个方向分别施加随机和定频振动载。对于装载在Ml、N1类车辆上的电池包或系统和其他车辆的电池包或系统所设置振动参数都有所差异；关于电池包或系统机械冲击检测项目，新增加“相邻两次冲击的间隔时间以两次冲击在试验样品上造成的响应不发生相互影响为准，一般不小于5倍冲击脉冲持续时间”的脉冲间隔要求，是考虑到机械冲击为短时高能量的脉冲信号，会激发电池包或系统的瞬时动态响应，当激励脉冲结束时，结构可能仍处于运动状态，如果立刻进行下一次冲击将带来试验风险；电池包或系统浸水安全试验的海水浸泡和IPX7两种测试方法分表对应进水后和确保不进水两种技术思路，另外，试验后将电
池包取出水面，静置观察2h是为了考虑人员的安全。
GB38031-2020首次就电池包或系统热扩散提
表4GB38031-2020稿取消、修改以及新增检测项目检测项目说明
取消项目
电池模组安全性试验
电池模块检测结果与实际情况关联性不强；模组并非电池包必须存在
的一种形式
电池单体跌落、低气压属于生产、运输中的安全问题，不在本标准安全要求范围内电池单体海水浸泡
本标准从系统层级考察高电压下的安全问题，单体浸水试验属于腐蚀
可靠性试验，不符合本标准要求电池包或系统跌落属于生产、运输中的安全问题，不符合本标准安全要求范围电池包或系统翻转无法精确模拟实际翻转状态，且没有成熟的试验方法借鉴
修改项目
单体过充
由恒流充电至1.5倍电压或充电lh”修订为“以不小于恒流充电
至1.1倍电压或115%SOC”
单体挤压
挤压速度由"(5±1)mm/s"修订为"不大于2mm/s"；挤压程度由
“电压达到0V或者形变量达到30%或挤压力达到200kN”修订为“电压
达到0V或变形量达到15%或挤压力达到100kN或100鳩试验对象重量”
电池包或系统振动、电
子装置振动
GB/T31467.3试验方法过于严苛，本标准采取最低振动测试条件；含电
子装置的电池包或系统完成振动之后，无需单独做电子装置振动试验
电池包或系统机械冲击
测试条件由“施加25g、15ms的半正弦冲击波，z轴方向冲击3次”修订
为“施加7g、6ms的半正弦冲击波，z轴正负方向各6次”；
另外新增冲击间隔时间要求
电池包或系统挤压
本标准多一种挤压板形式可供选择；
且x和y方向上的挤压可分开在两个试验对象上执行
电池包或系统浸水安全测试对象修订为通过振动试验之后的样品；测试多一种
IPX7方法；由
放在海水浸泡观察2h修订为电池包取出水面观察2h
电池包或系统外部火烧
对试验环境提出要求；补充耐火隔板要求；增加“试验对象应居中放
置”；安全要求只规定“不爆炸”，删除“若有火苗，须在火源移开
后2min内熄灭”要求
电池包或系统盐雾试验条件由参考
GB/T2423.18修订为GB/T2423.17;
完全放置在乘员舱、行李舱或货舱的试验对象，可不进行盐雾试验
电池系统过温保护、外
部短路保护、过充电保
护、过放电保护
对试验截止条件及存在歧义的语句进行进一步说明修订
5
新增项目电池包或系统热扩散
提供热扩散乘员保护分析与验证方法，该项目的实行可以有效降低乘
员的潜在安全风险
电池系统过流保护验证在电流过大情况下，电池系统过流保护是否起作用
出安全性要求，这对于整个动力电池安全性研究具有深远的影响。本标准提供针刺和加热两种触发热失控的方法，制造商可以选择其中一种方法，也可自行选择其他方法来触发热失控。通过由检测机构提供热扩散乘员保护分析报告来约束并提高制造商在电池包或系统层级的热扩散安全能力，可以有效降低乘员的潜在安全风险。
总而言之，由表4可以看出GB38031-2020对检测项目作出较大的变动，该标准参考国外相关标准并充分结合国内电动汽车用动力蓄电池的实际运行工况和环境条件，不断地完善，从而促进我国动力电池的长久发展和提高我国在国际贸易中的地位。
4现行标准不足
目前国内外的安全性标准测试对象都是针对新动力蓄电池样品，而未对电池在使用后期的安全性提出检
测要求，因此，有必要建立如何评价使用不同时间的蓄电池的安全可靠性；现用的标准技术要求只有“样品无泄漏、外壳破裂、着火或爆炸等现象”，判断依据太过单一、宽泛，缺少可量化的评判体系。另外，对于非破环性的安全性试验，如环境测试，在试验之后有必要进行电性能测试，来模拟整车经历环境温度变化后性能是否受到影响；目前测试都是针对电池零部件，而很少涉及到装载在整车上的测试，应将蓄电池和整车有机的统一，加强相关测试研究，使测试更加符合实际运行工况，结果更加精确。
随着动力蓄电池技术的不断发展和进步，相关国家标准修订也应该紧跟步伐，及时地做出相应的修订和完善，从而促进电池行业健康快速发展，提升行业的竞争力。
5总结
本文主要以GB/T31485和GB/T31467.3为基础，与国外涉及动力蓄电池安全性的标准进行对比分析；其次，将现行国家标准与即将施行的强制性国家标准GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》进行解读与分析，并指出现行动力蓄电池安全标准的一些不足之处。希望能够为动力蓄电池的检测工作以及研发提供一定的参考。
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