動力電池機械損傷定量化評價方法2025年1月24日發(fā)布2025年2月20日實施I I 42規(guī)范性引用文件 43術(shù)語和定義 43.1動力電池系統(tǒng)powerbatterysystem 4 43.3致?lián)p程度degreeofdamage 43.4損傷程度degreeofinjury 4 43.6破損leakage 43.7變形區(qū)域deformationarea 4 53.9安全風險safetyrisk 54縮略語和符號 54.1縮略語 54.2符號 55儀器和設(shè)備 5.1電池充放電儀 55.2萬用表 65.3交流阻抗儀 65.43D藍光掃描儀 6 65.6升降設(shè)備 6綜合損傷量化方法 66.1綜合損傷分級方法說明 66.2致?lián)p程度分級 76.3損傷程度分級 87致?lián)p程度檢測方法 87.1檢測流程 97.2測試方法 97.3變形量測試方法 8損傷程度檢測方法 8.1檢測方法說明 8.2具體檢測方法 9評價方法 10評價流程 附錄A 附錄B 附錄C 附錄D 附錄E 附錄F 附錄G 20本標準依據(jù)GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則編寫。本標準的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別這些專利的責任。本標準由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會提出并歸口。本標準主要起草單位：深圳市比亞迪鋰電池有限公司、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司。本標準參與起草單位：蜂巢能源科技(無錫)有限公司、比亞迪汽車工業(yè)有限公司、招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司、中汽研新能源汽車檢驗中心(天津)有限公司、北京車和家汽車科技有限公司、極氪汽車(寧波杭州灣新區(qū))有限公司、中汽研汽車檢驗中心(廣州)有限公司、大眾汽車(中國)科技有限公司、泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、煤炭科學(xué)研究總院有限公司。本文件主要起草人：孫華軍、王高武、曹文玉、林文生、劉建、陳金雲(yún)、劉倩雨、馬天翼、閆鵬飛、趙亮、馬佳騰、謝鑫、陳立鐸、劉仕強、張寶強、韓策、王煒娜、張亞軍、劉三兵、羅運俊、楊曉霞、薛洪亮、盧盛鵬、王起亮、方偉、常宏、戴曉謙、申韶鵬、吳兵。4本標準規(guī)定了動力電池受到外部機械濫用后動力電池損傷程度的檢測流程，檢測方法和損傷程度分級依據(jù)。本標準適用于乘用車和商用車動力電池系統(tǒng)，其他含有動力電池系統(tǒng)的裝置、設(shè)備可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T19596電動汽車術(shù)語GB/T31485-2015電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法GB/T38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求3術(shù)語和定義GB/T19596、GB/T31485-2015、GB/T38031-2020中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。由一個或一個以上的電池包及相應(yīng)附件(管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設(shè)備以及機械總成等)構(gòu)成的能量存儲裝置。指外部施加機械濫用、行為的程度，用來描述機械致?lián)p的嚴重程度，如機械致?lián)p后動力電池系統(tǒng)的形變量，破損面積等。指受到外部機械致?lián)p后，產(chǎn)品本身受到傷害的嚴重程度，用來描述應(yīng)致?lián)p導(dǎo)致后果的嚴重程度，如致?lián)p后絕緣電阻的下降程度，自放電增加的程度，容量的損失率等。指受到外部機械致?lián)p后，材料本身發(fā)生拉伸或者壓縮變形的情況。指受到外部機械致?lián)p后，材料本身應(yīng)力超過材料極限，從而發(fā)生斷裂、開裂等的情況。指受到外部機械損傷后，與標準樣品相比，測試樣品在某一方向上發(fā)生連續(xù)大小不同的形變量，該5I?:1h率放電電流(A),其數(shù)值等于額定△Z:指電池包在Z軸方向的最大變形量。SD:指電池包系統(tǒng)中，編號為x電芯的自放電速率。6適用于動力電池充放電測試。采用電池充放電測試儀對檢測對象進行充放電，將檢測對象調(diào)整至實驗所需的荷電狀態(tài)，對檢測對象充放電過程中的電流、電壓、時間和容量進行設(shè)置和實時記錄。測量儀器、儀表準確度應(yīng)滿足GB38031-2020中6.2條的規(guī)定要求。測試過程誤差應(yīng)滿足GB38031-2020中6.3條的規(guī)定要求。適用于動力電池電壓、電阻的測量。采用萬用表對測試樣品開展基本的電壓、電阻等信息的測量。測量儀器、儀表準確度應(yīng)滿足GB38031-2020中6.2條的規(guī)定要求。測試過程誤差應(yīng)滿足GB38031-2020中6.3條的規(guī)定要求。5.33D藍光掃描儀具有功能強大的三維掃描模塊，可對掃描動力電池進行快速的掃描采集，并能實時顯現(xiàn)掃描對象的三維立體模型。采集完成的數(shù)據(jù)可一鍵導(dǎo)出，與主流三維軟件兼容，能對掃描結(jié)果進行編輯，保存和重復(fù)使用。臺式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀或便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，用于測試電池系統(tǒng)可能存在的氣體成分。設(shè)備針對電解液檢測的分辨率應(yīng)≥1ppm,檢測精度±1%,重復(fù)精度±1%,響應(yīng)時間1s。5.5氣密檢測設(shè)備適用于動力電池包氣密性檢測，泄漏檢測設(shè)備誤差不得大于0.5%。泄漏量精度±1%FS,氣壓精度5.6升降設(shè)備常見的升降設(shè)備，具有可調(diào)節(jié)、可固定的升降臂，能夠?qū)⑿履茉雌嚮蛘邉恿﹄姵叵到y(tǒng)整體固定并抬升至一定高度。設(shè)備載重應(yīng)≥2噸，升降高度≥1.5米。6綜合損傷量化方法6.1綜合損傷分級方法說明綜合致?lián)p程度等級和損傷程度等級，共同確認動力電池機械損傷風險等級?！狪級：電池包無損傷，可正常運行；——Ⅱ級：電池包受到輕微損傷，電性能受到影響；——Ⅲ級：電池包受到較為嚴重損傷，安全性能受到影響；——IV級：電池包受到嚴重損傷，安全性能遭到破壞，存在安全隱患，無法繼續(xù)使用；——V級：電池包受到嚴重損傷，安全性能遭到嚴重破壞，存在熱失控風險，需盡快處理。7致?lián)p程度致?lián)p程度VVVⅢⅡⅡIIⅡⅢIⅡⅢ圖1動力電池機械損傷等級劃分矩陣6.2致?lián)p程度分級6.2.1致?lián)p程度分級說明對于電池包系統(tǒng)而言，Z軸方向即為電池包厚度方向，是三個尺寸中最小的一個維度，機械致?lián)p最為常見的情況。因此，Z軸方向的變形與破損，較X軸和Y軸更為嚴重。在開展致?lián)p程度定級時，Z軸方向變形量和變形面積的占比權(quán)重更高。針對電池包系統(tǒng)存在多處機械損傷位點的，需分別取△X,△Y,△Z,S、Sy、S?和SP、SPy、SP最大值進行分級。6.2.2致?lián)p程度分級參數(shù)基于測試結(jié)果，綜合變形量，變形面積和破損面積，將致?lián)p程度分為4個等級，定義如下：——一級：輕微刮痕，表面材質(zhì)損傷，未出現(xiàn)破損，不影響電池包正常使用；——二級：輕微變形，可更換防護材料，未出現(xiàn)破損；——三級：嚴重變形，輕微破損，不可修復(fù)，長期使用存在進水風險；——四級：嚴重變形，嚴重破損，存在安全隱患。表1致?lián)p程度分級方法I級IV級輕微刮痕，表面材質(zhì)輕微變形，可更換防護在安全隱患寸≥20mm或△X≥0.7D2en1-x≥20mm或△Y≥0.7Del-Y<10mm或△Z<0.7Dec?-z≥10mm或△Z≥0.7Denl-2積SS無破損無破損8無破損無破損無破損無破損6.2.3致?lián)p程度分級方法根據(jù)標準章節(jié)7中描述方法，開展致?lián)p程度檢測。檢測參數(shù)中，以形變尺寸、形變面積或破損面積中的任一一條參數(shù)的最大等級，作為致?lián)p程度等級。6.3損傷程度分級6.3.1損傷程度分級說明對于電池包系統(tǒng)而言，不同機械致?lián)p程度，無法直接評估電池包實際損傷程度。因此需通過電池包系統(tǒng)的其他參數(shù)聯(lián)合判斷?；跈C械致?lián)p機理，確認從絕緣電阻、自放電、氣密和液體泄露成分四個維度開展綜合分析。6.3.2損傷程度分級參數(shù)基于測試結(jié)果，綜合絕緣電阻、自放電、氣密和液體泄露成分，將損傷程度分為4個等級，定義參數(shù)和分級情況見表2?！患墸弘姵匕到y(tǒng)各項參數(shù)指標未發(fā)生明顯變化，本征安全未受到破壞；——二級：電池包系統(tǒng)受到輕微損傷，氣密有一定破壞，但尚未造成相關(guān)參數(shù)異常，長期使用，存——三級：電池包系統(tǒng)本征安全參數(shù)均受到一定程度破壞，短期內(nèi)需盡快維修，排除安全隱患；——四級：電池包系統(tǒng)本征安全參數(shù)均受到嚴重破壞，存在安全風險，不能使用。表2損傷程度分級方法I級IV級到破壞電池包系統(tǒng)受到輕微損傷，長期使用，存在安全隱患電池包系統(tǒng)短期內(nèi)需盡快維修，排除安全隱患電池包系統(tǒng)存在安全風險，不能使用電阻<100Ω/V且<5000Ω自放電≥10%且<20%≥20%且<30%性泄漏電解液無無無有冷卻液無無有有水無有有有6.3.3損傷程度分級參數(shù)根據(jù)標準章節(jié)8中描述方法，開展損傷程度檢測。檢測參數(shù)中，以絕緣電阻、自放電、氣密性或液體泄漏中的任一一條參數(shù)的最大等級，作為損傷程度等級。9測試位置(X/Y/Z)電池包系統(tǒng)抬升X向變形量致?lián)p程度評估圖2致?lián)p程度檢測工作流程圖——掃描精度要求：掃描結(jié)果輸出精度不得——掃面結(jié)果支持輸關(guān)鍵零部件位點、線、面的位置。7.3變形量測試方法7.3.1標準模型構(gòu)建掃描同款電池包，構(gòu)建標準電池包數(shù)據(jù)模型。7.3.2形變類型分類以電池包系統(tǒng)防護、密封材料有無開裂、破損，形變量是否超過±1mm作為判斷依據(jù)，將形變類型分為刮痕，形變和破損三種情況。7.3.3形變尺寸分類測試樣品與標準樣品模型對比，以標準樣品模型為依據(jù)，計算測試樣品形變位點在X軸、Y軸和Z軸的變形量。測量結(jié)果中，“+”表示尺寸大于標準樣品，即測試樣品外凸；“一”表示尺寸小于標準樣品，即測試樣品內(nèi)凹。由于測量誤差的影響，對于±1mm以內(nèi)的差異，不計為形變。同一變形區(qū)域內(nèi)，取最大變形量最為該區(qū)域在特定方向上的變形量?！猉軸(車型行駛方向為X軸方向)形變尺寸分析：對比標準樣品模型，測量樣品與標準樣品在X軸方向的差異量，按差異的絕對值依次記為△X?,△X?等；——Y軸形變尺寸分析：對比標準樣品模型，測量樣品與標準樣品在Y軸方向的差異量，按差異的絕——Z軸形變尺寸分析：對比標準樣品模型，測量樣品與標準樣品在Z軸方向的差異量，按差異的絕7.3.4形變面積測量根據(jù)7.3.3中方法，測得測試樣品在各方向上的變形量后，每個變形量代表一個變形區(qū)域，作變形區(qū)域在此方向的投影，然后采用積分法求得變形區(qū)域的形變面積。與形變尺寸對應(yīng)，形變面積記為S?、7.3.5破損面積測量與7.3.4中方法相似，作破損區(qū)在特定方向上的投影，然后采用積分法求得破損區(qū)域的面積。與形通過包體CT,確認內(nèi)部材質(zhì)有無開裂情況。8損傷程度檢測方法8.1檢測方法說明機械損傷后，電池包系統(tǒng)除外部變形，還會造成電池包系統(tǒng)內(nèi)部的異常，通常表現(xiàn)為絕緣電阻異常，電芯自放電大，內(nèi)阻異常和容量損失等。因此，可通過對比此參數(shù)與初始參數(shù)的差異，作為評價損傷程度的指標。車輛-電池系統(tǒng)車輛-電池系統(tǒng)電性能測試絕緣阻抗變損傷租度評估直流阻抗變自放電變化量電池包系統(tǒng)電解液泄露測試電池包狀態(tài)穩(wěn)定容量損失量氣密性測試整車測試泄露成分泄露速率圖3損傷程度檢測工作流程圖8.2具體檢測方法8.2.1絕緣電阻變化量檢測機械損傷可能破壞電池包系統(tǒng)內(nèi)部絕緣防護，因此通過絕緣電阻變化量，可直接評估產(chǎn)品內(nèi)部絕緣是否存在損傷，及損傷程度。首先需要測試損傷后的電池包系統(tǒng)的絕緣電阻，在測量時若絕緣監(jiān)測功能會對電池包或系統(tǒng)絕緣電阻的測試產(chǎn)生影響，則應(yīng)將絕緣監(jiān)測功能關(guān)閉或者將絕緣電阻監(jiān)測單元從B級電壓電路中斷開，以免影響測量值，否則制造商可選擇是否關(guān)閉絕緣監(jiān)測功能或者將絕緣監(jiān)測單元從B級電壓電路中斷開。將電池包繼電器吸合，測量動力電池包總成正負極和托盤之間的電壓。較高的一個定義為U1,較低的一個定義為U1’。添加一個已知的測量電阻R。(R?≥1MΩ)跟電池系統(tǒng)并聯(lián)(如下圖所示),測量U2和U2’。計算絕緣電阻Ri,通過對比電池包系統(tǒng)出廠時的絕緣電阻值，得到絕緣電阻變化3RUru電平臺8.2.2自放電變化量檢測4)將抽出氣體自動轉(zhuǎn)入到GC-MS聯(lián)用設(shè)備，測試電池包系統(tǒng)泄露成分，判斷是否存在電解液或者按照標準開展致?lián)p程度和損傷程度參數(shù)的測量，基于表1和表2中具體參數(shù)指標，判定致?lián)p程度等級和損傷程度等級。具體方式為，致?lián)p/損傷評價指標中，任意一條測試結(jié)果參數(shù)滿足所屬等級，即判定該動力電池的致?lián)p/損傷等級。在此基礎(chǔ)上，綜合致?lián)p程度等級和損傷程度等級共同確認動力電池機械損傷風險等級。綜合評估結(jié)果，共分為5個等級，依次為I級，對應(yīng)電池包無損傷，可正常運行；Ⅱ級，對應(yīng)電池包受到輕微損傷，電性能受到影響；Ⅲ級，對應(yīng)電池包受到較為嚴重損傷，安全性能受到影響；IV級，對應(yīng)電池包受到嚴重損傷，安全性能遭到破壞，存在安全隱患，無法繼續(xù)使用；V級，對應(yīng)電池包受到嚴重損傷，安全性能遭到嚴重破壞，存在熱失控風險，需盡快處理。10評價流程動力電池損傷安全性分級評價流程如下：a)組織單位發(fā)起評價工作，或由參評單位自薦發(fā)起評價工作；b)參評單位確定需要評價的產(chǎn)品，依據(jù)本文件開展自我評價，根據(jù)評價指標體系中的指標和方法，對照評價指標基準值進行評價和等級評定；c)參評單位自評通過后，提交相關(guān)材料至組織單位。組織單位開展材料初審，初審合格后，由組織單位委派的專家組對參評單位自評價結(jié)果開展評價，得出評價結(jié)論；d)組織單位發(fā)布最終評價結(jié)果。注：組織單位可以是政府單位、產(chǎn)品生產(chǎn)單位或第三方機構(gòu)等需要對市場在運行動力電池包產(chǎn)品機械損傷后安全性能進行分級評價的機構(gòu)組織。附錄A(資料性附錄)表1儀器裝置清單圖片充放電設(shè)備定制，與防爆閥配合式三維藍光掃描儀光源：15對藍色激光線測量速度：1,800,000次測量/秒//VXelements自定位技術(shù)，操作簡單，集成采集、攝影測量點云數(shù)據(jù)對比檢測分析、點云數(shù)據(jù)后期處理功能(資料性附錄)動力電池包底部侵入量評價示例圖6藍光掃描得