第4章

電動汽車用動力蓄電池安全要求CONTENTS目錄01

GB38031—2020概述02

術(shù)語和定義03

縮略語和符號04

安全要求05

試驗條件CONTENTS目錄06

試驗準(zhǔn)備07

電池單體安全性試驗方法08

電池包或系統(tǒng)安全性試驗方法（一）09

電池包或系統(tǒng)安全性試驗方法（二）10

實施日期與總結(jié)1.了解GB38031—2020的制定背景。

2.理解GB38031—2020的制定原則和思路。

3.掌握GB38031—2020中電池單體、電池包及系統(tǒng)的安全要求及試驗方法。

4.熟悉電動汽車用動力蓄電池的試驗條件、試驗準(zhǔn)備和試驗方法等相關(guān)內(nèi)容。

5.能夠運用所學(xué)知識解決關(guān)于GB38031—2020標(biāo)準(zhǔn)的實際問題，如分析具體試驗項目的意義和操作要點等。學(xué)習(xí)目標(biāo)GB38031—2020概述01標(biāo)準(zhǔn)制定背景與意義

政策規(guī)劃驅(qū)動依據(jù)國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》及《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》要求，需加強(qiáng)新能源汽車安全標(biāo)準(zhǔn)研究與制定。

產(chǎn)業(yè)安全需求動力蓄電池作為新能源汽車核心部件，存在泄漏、起火、爆炸、電擊等潛在風(fēng)險，建立強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)可直接保障人民群眾生命安全，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)制定原則和思路

01核心目標(biāo)定位以保障人身安全為根本目標(biāo)，覆蓋正常使用、可預(yù)見誤用及故障條件下的安全，不涉及生產(chǎn)、運輸、維護(hù)和回收環(huán)節(jié)。

02技術(shù)基礎(chǔ)與升級在GB/T31485-2015、GB/T31467.3-2015基礎(chǔ)上系統(tǒng)梳理安全要求，結(jié)合國內(nèi)外電動汽車安全事故經(jīng)驗總結(jié)，經(jīng)實測驗證與行業(yè)共識升級為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

03國際對標(biāo)與兼容全面對標(biāo)聯(lián)合國UNGTR20、ECER100、ISO6469-1、IEC62660-2/3等最新國際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，確保技術(shù)要求與國際先進(jìn)水平接軌。標(biāo)準(zhǔn)的屬性與作用

強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)屬性作為國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，針對電動汽車用動力蓄電池單體、電池包或系統(tǒng)設(shè)定最低安全要求，是保障車輛安全的法定技術(shù)依據(jù)。

核心規(guī)范內(nèi)容明確規(guī)定電池單體、電池包或系統(tǒng)的安全要求及試驗方法，涵蓋機(jī)械、環(huán)境、電氣等多維度安全驗證指標(biāo)。

適用范圍界定適用于電動汽車用鋰離子電池和鎳氫電池等可充電儲能裝置，為新能源汽車動力蓄電池安全提供統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范。術(shù)語和定義02基本構(gòu)成術(shù)語電池單體將化學(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設(shè)計成可充電。電池模塊將一個以上電池單體按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體。電池包具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元，通常包括電池單體、電池管理模塊（不含BCU）、電池箱及相應(yīng)附件（冷卻部件、連接線纜等）。電池系統(tǒng)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、低壓電路及機(jī)械總成等）構(gòu)成的能量存儲裝置。性能與安全相關(guān)術(shù)語01額定容量與實際容量額定容量是以制造商規(guī)定的條件測得并申明的容量值，單位通常為安時（A·h）或毫安時（mA·h）；實際容量是在制造商規(guī)定條件下，從完全充電的電池中釋放的容量值。02荷電狀態(tài)（SoC）當(dāng)前電池中可釋放容量占實際容量的百分比，調(diào)整SoC至目標(biāo)值時，需按制造商提供的充電方式充滿電后靜置1h，再以1I3恒流放電計算時間。03熱失控與熱擴(kuò)散熱失控是電池單體放熱連鎖反應(yīng)引起溫度不可控上升的現(xiàn)象；熱擴(kuò)散是電池包或系統(tǒng)內(nèi)由一個電池單體熱失控引發(fā)其余電池單體接連熱失控的現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)要求熱擴(kuò)散前5min提供熱事件報警信號。04充電與放電終止電壓充電終止電壓是正常充電時允許達(dá)到的最高電壓，放電終止電壓是正常放電時允許達(dá)到的最低電壓，充放電截止條件由制造商提供?？s略語和符號03主要縮略語BCU電池控制單元（batterycontrolunit），負(fù)責(zé)控制、管理、檢測或計算電池系統(tǒng)的電和熱相關(guān)參數(shù)，并提供與其他車輛控制器的通信功能。FS滿量程（fullscale），在測量儀器中表示儀器所能測量的最大值范圍，是衡量儀器測量能力的重要指標(biāo)。PSD功率譜密度（powerspectralDensity），用于描述隨機(jī)振動等信號的功率在頻率域上的分布情況，是振動試驗中的關(guān)鍵參數(shù)。RMS均方根（rootmeansquare），在振動測試等領(lǐng)域用于表示信號的有效值，能反映信號的能量大小，如振動加速度的均方根值。SOC荷電狀態(tài)（state_of_charge），指當(dāng)前電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中可釋放的容量占實際容量的百分比，是電池管理的重要參數(shù)。關(guān)鍵符號

I11h率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值，是電池放電性能測試中的一個標(biāo)準(zhǔn)放電速率參數(shù)。

I33h率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值的1/3，常用于電池預(yù)處理、充放電等試驗過程中的電流設(shè)置。安全要求04電池單體安全要求過放電與過充電安全要求

電池單體經(jīng)1I1電流放電90min的過放電試驗后，應(yīng)不起火、不爆炸；以不小于1I3電流恒流充電至充電終止電壓1.1倍或115%SOC的過充電試驗后，同樣需滿足不起火、不爆炸的要求。外部短路與加熱安全要求

外部短路試驗中，電池單體正負(fù)極經(jīng)小于5mΩ電阻短路10min后，不起火、不爆炸；加熱試驗中，鋰離子電池單體以5℃/min速率升至130℃±2℃并保持30min，鎳氫電池升至85℃±2℃保持2h，均需不起火、不爆炸。溫度循環(huán)與擠壓安全要求

溫度循環(huán)試驗經(jīng)歷5次-40℃至85℃的循環(huán)后，電池單體應(yīng)不起火、不爆炸；擠壓試驗中，以不大于2mm/s速度垂直極板方向施壓，至電壓0V、變形15%、力達(dá)100KN或1000倍重量后保持10min，需滿足不起火、不爆炸。電池包或系統(tǒng)安全要求（一）

振動與機(jī)械沖擊安全要求振動試驗中，電池包或系統(tǒng)按車輛安裝位置施加隨機(jī)和定頻振動后，應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸，絕緣電阻不小于100Ω/V；機(jī)械沖擊試驗經(jīng)±z方向各6次7g半正弦沖擊波后，同樣需滿足上述現(xiàn)象零發(fā)生及絕緣電阻要求。

模擬碰撞與擠壓安全要求模擬碰撞試驗中，臺車施加對應(yīng)整車整備質(zhì)量的脈沖加速度后，電池包或系統(tǒng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸，絕緣電阻≥100Ω/V；擠壓試驗以不大于2mm/s速度施壓至100KN力或30%變形量，保持10min后不起火、不爆炸。

濕熱循環(huán)安全要求按GB/T2423.4執(zhí)行Db變量濕熱循環(huán)試驗，最高溫度60℃或更高，循環(huán)5次后，電池包或系統(tǒng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸，試驗后30min內(nèi)絕緣電阻不小于100Ω/V。電池包或系統(tǒng)安全要求（二）

浸水與熱穩(wěn)定性安全要求浸水試驗可選擇方式一（3.5%氯化鈉溶液中浸泡2h）或方式二（IPX7等級水下淹沒30min），前者需不起火、不爆炸，后者需無泄漏等現(xiàn)象且絕緣電阻≥100Ω/V；熱穩(wěn)定性試驗中，外部火燒70s直接燃燒+60s間接燃燒后不爆炸，熱擴(kuò)散需在乘員艙危險前5min提供報警信號。

溫度沖擊與鹽霧、高海拔安全要求溫度沖擊試驗經(jīng)歷-40℃至60℃交變（30min內(nèi)轉(zhuǎn)換），5次循環(huán)后無泄漏等現(xiàn)象，絕緣電阻≥100Ω/V；鹽霧試驗6個24h循環(huán)（8h噴霧+16h靜置）后無異常，完全艙內(nèi)安裝的可不測試；高海拔試驗在61.2kpa氣壓下擱置5h并放電后，無泄漏等現(xiàn)象且不觸發(fā)異常終止條件。電池包或系統(tǒng)安全要求（二）

保護(hù)功能安全要求過溫保護(hù)試驗中，電池系統(tǒng)在溫度升至保護(hù)閾值或最高工作溫度后，應(yīng)自動終止/限制充放電且無異?，F(xiàn)象；過電流、外部短路、過充電、過放電保護(hù)試驗后，均需無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸，絕緣電阻≥100Ω/V，且保護(hù)功能需有效終止相關(guān)電流。試驗條件05一般試驗條件環(huán)境參數(shù)要求試驗環(huán)境溫度為22℃±5℃，相對濕度10%~90%，大氣壓力86~106kPa（除特殊規(guī)定外）。試驗對象處理方式電池單體若無法獨立工作，可采用電池模塊試驗，安全要求仍按單體標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；由車體包覆的電池包/系統(tǒng)可帶箱體或車體測試。特殊情況處理原則因尺寸或質(zhì)量不適合測試的電池包/系統(tǒng)，經(jīng)協(xié)商可用包含整車相關(guān)關(guān)鍵部分（如連接、保護(hù)部件）的子系統(tǒng)替代測試。測量儀器與測試誤差要求

儀器儀表準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流測量裝置準(zhǔn)確度不低于±0.5%FS；溫度測量±0.5℃，時間測量±0.1%FS，尺寸、質(zhì)量測量±0.1%FS。

測試過程誤差范圍電壓控制值與目標(biāo)值誤差±1%，電流±1%，溫度±2℃，確保試驗數(shù)據(jù)的精確性與可重復(fù)性。SOC調(diào)整與試驗準(zhǔn)備要點

SOC調(diào)整方法按制造商充電方式充滿電后靜置1h，以1I3恒流放電，放電時間T=（100-n）/100×3（h，n為目標(biāo)SOC百分?jǐn)?shù)），或采用制造商提供的方法，調(diào)整后靜置30min。

試驗交付要求需提供操作文件、測試接口部件（如插接器、冷卻系統(tǒng)接口）及安全工作限值；試驗前后需測試絕緣電阻（端子與電平臺間，≥100Ω/V）。

預(yù)處理后狀態(tài)維持預(yù)處理完成滿充后，若與新測試項目間隔超24h，需重新標(biāo)準(zhǔn)充電（≥1I3電流至截止條件）并靜置30min。試驗準(zhǔn)備06電池單體試驗準(zhǔn)備

標(biāo)準(zhǔn)充電方法先以制造商規(guī)定且不小于1I3的電流放電至放電終止電壓，擱置1h；再按制造商提供的充電方法充滿電，擱置1h。若制造商未提供充電方法，可采用恒流充電至充電終止電壓后轉(zhuǎn)恒壓充電，至電流降至0.05I1時停止，擱置1h。

預(yù)處理循環(huán)步驟按標(biāo)準(zhǔn)充電方法充電，以不小于1I3的電流放電至放電截止條件，靜置30min或制造商規(guī)定時間，重復(fù)此充放電循環(huán)不超過5次。若連續(xù)兩次放電容量變化不高于額定容量的3%，則中止預(yù)處理。電池包或系統(tǒng)試驗準(zhǔn)備

工作狀態(tài)確認(rèn)正式測試前，確保電池包或系統(tǒng)的電子部件及BCU處于正常工作狀態(tài)，保障測試過程中數(shù)據(jù)采集與控制功能有效。

預(yù)處理循環(huán)步驟以不小于1I3的電流或制造商推薦方法充電至截止條件，靜置30min；再以不小于1I3的電流放電至截止條件，靜置30min，重復(fù)循環(huán)不超過5次。連續(xù)兩次放電容量變化≤額定容量3%時完成預(yù)處理。

預(yù)處理后注意事項若預(yù)處理完成滿充后與新測試項目間隔大于24h，需重新標(biāo)準(zhǔn)充電：用不小于1I3的電流充電至截止條件或按制造商推薦方法充電，靜置30min或制造商規(guī)定時間。電池單體安全性試驗方法07一般要求與過放電試驗

電池單體安全試驗一般要求所有安全試驗均需在具備充分安全保護(hù)的環(huán)境中開展，若試驗對象存在附加主動保護(hù)線路或裝置，應(yīng)預(yù)先除去。

過放電試驗步驟試驗對象為電池單體，按4.6.1.1方法充電后，以1I1電流放電90min，完成后在試驗環(huán)境溫度下觀察1h。

過放電試驗安全要求電池單體經(jīng)過放電試驗后，應(yīng)滿足不起火、不爆炸的安全要求。過充電與外部短路試驗

過充電試驗條件與終止標(biāo)準(zhǔn)電池單體按4.6.1.1方法充電后，以制造商規(guī)定且不小于1I3的電流恒流充電至充電終止電壓的1.1倍或115%SOC后停止，隨后觀察1h，要求不起火、不爆炸。外部短路試驗條件與時間電池單體充電后，將正負(fù)極經(jīng)外部短路10min，外部線路電阻小于5mΩ，試驗后觀察1h，需滿足不起火、不爆炸的要求。加熱、溫度循環(huán)與擠壓試驗

01加熱試驗溫度條件鋰離子電池單體：以5℃/min速率升至130℃±2℃并保持30min；鎳氫電池單體：以5℃/min速率升至85℃±2℃并保持2h，試驗后觀察1h，均要求不起火、不爆炸。

02溫度循環(huán)試驗參數(shù)電池單體充電后放入溫度箱，按特定溫度程序（-40℃至85℃）循環(huán)5次，溫度變化率及停留時間嚴(yán)格遵循表4.1規(guī)定，試驗后觀察1h，應(yīng)不起火、不爆炸。

03擠壓試驗操作規(guī)范垂直于極板方向或最易受擠壓方向施壓，擠壓板為半徑75mm半圓柱體，速度不大于2mm/s，至電壓0V、變形量15%、擠壓力100KN或1000倍重量后停止，保持10min，觀察1h，要求不起火、不爆炸。電池包或系統(tǒng)安全性試驗方法（一）08振動與機(jī)械沖擊試驗

振動試驗安裝與加載順序按車輛安裝位置和GB/T2423.43要求安裝于振動臺，加載順序宜為z軸隨機(jī)、z軸定頻、y軸隨機(jī)、y軸定頻、x軸隨機(jī)、x軸定頻（x軸為汽車行駛方向），也可自行選擇順序以縮短轉(zhuǎn)換時間。

振動試驗參數(shù)要求M1/N1類車輛電池包或系統(tǒng)隨機(jī)振動每個方向測試12h，z軸RMS0.64g、y軸0.45g、x軸0.50g；正弦定頻振動每個方向測試1h，24Hz時z軸±1.5g、y軸±1.0g、x軸±1.0g。

機(jī)械沖擊試驗條件施加半正弦沖擊波，±z方向各6次共12次，加速度7g，脈沖時間6ms，相鄰沖擊間隔不小于5倍脈沖持續(xù)時間，試驗后觀察2h。模擬碰撞與擠壓試驗?zāi)M碰撞試驗要求水平安裝于臺車，按整車整備質(zhì)量分≤3.5t、3.5-7.5t、≥7.5t三檔，x方向加速度分別為20g、10g、6.6g，y方向8g、5g、5g，脈沖容差范圍需符合表4.6規(guī)定，試驗后觀察2h。擠壓試驗板形式與方向擠壓板可選半徑75mm半圓柱體（長度大于試驗對象高度）或600mm×600mm板帶3個半徑75mm、間距30mm半圓柱體；擠壓方向為x軸（行駛方向）和y軸（垂直行駛水平方向），可分兩個試驗對象執(zhí)行。擠壓試驗速度與程度擠壓速度不大于2mm/s，擠壓力達(dá)100KN或變形量達(dá)擠壓方向整體尺寸30%時停止，保持10min后觀察2h，要求不起火、不爆炸。電池包或系統(tǒng)安全性試驗方法（二）09濕熱循環(huán)、浸水與熱穩(wěn)定性試驗

濕熱循環(huán)試驗執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2423.4試驗Db，變量按圖4_8所示，最高溫度60℃或更高（依制造商要求），循環(huán)5次。完成后在試驗環(huán)境溫度下觀察2h，要求無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸，且試驗后30min內(nèi)絕緣電阻不小于100Ω/V。

浸水試驗試驗對象為通過振動試驗后的電池包或系統(tǒng)，按整車連接方式裝好線束等部件。方式一：置于3.5%氯化鈉溶液中2h，水深需淹沒試驗對象；方式二：按GB/T4208-2017中14.2.7方法，最低點低于水面1000mm（高度＜850mm）或最高點低于水面150mm（高度≥850mm），持續(xù)30min，水溫與試驗對象溫差不大于5℃。取出后觀察2h，方式一應(yīng)不起火、不爆炸，方式二需滿足IPX7要求且絕緣電阻不小于100Ω/V。濕熱循環(huán)、浸水與熱穩(wěn)定性試驗

熱穩(wěn)定性試驗外部火燒：環(huán)境溫度0℃以上、風(fēng)速≤2.5km/h，油盤尺寸超試驗對象水平投影20-50cm，底層注水，汽油液面與試驗對象底部距離50cm或車輛空載時離地高度。分預(yù)熱（點燃汽油60s后移油盤至下方）、直接燃燒（暴露火焰70s）、間接燃燒（蓋耐火隔板60s或繼續(xù)直接燃燒60s）、離開火源（移開后觀察2h或外表溫度降至45℃以下）四階段，要求不爆炸。熱擴(kuò)散：按附錄B進(jìn)行乘員保護(hù)分析和驗證，需在單個電池?zé)崾Э匾l(fā)熱擴(kuò)散導(dǎo)致乘員艙危險前5min提供熱事件報警信號（鎳電池包或系統(tǒng)除外）。其他環(huán)境與保護(hù)相關(guān)試驗環(huán)境試驗溫度沖擊：置于-40±2℃~60±2℃交變環(huán)境（可按制造商要求采用更嚴(yán)苛溫度），極端溫度轉(zhuǎn)換時間≤30min，每個極端溫度保持8h，循環(huán)5次，試驗后觀察2h，要求無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸，絕緣電阻不小于100Ω/V。鹽霧：按GB/T28046.4-2011中4.4.5.2方法和GB/T2423.17條件，5%±1%氯化鈉溶液（35℃±2℃時pH6.5-7.2），24h為一循環(huán)（35℃±2℃下噴霧8h、靜置16h，第4-5小時間低壓上電監(jiān)控），共6個循環(huán)，完全放置于乘員艙等部位的可不進(jìn)行，試驗后要求無泄漏等且絕緣電阻不小于100Ω/V。高海拔：氣壓61.2kpa（模擬4000m海拔）、試驗環(huán)境溫度下擱置5h，再以不小于1I3電流放電至截止條件，觀察2h，要求無泄漏等且不觸發(fā)異常終止條件，絕緣電阻不小于100Ω/V。其他環(huán)境與保護(hù)相關(guān)試驗

過溫保護(hù)試驗對象為電池系統(tǒng)，制造商提供試驗上限參數(shù)作為異常終止條件，冷卻系統(tǒng)除外的保護(hù)設(shè)備正常運行。外部充放電設(shè)備連續(xù)充放電使溫度盡快升高，室內(nèi)或溫度箱從20℃±10℃或更高溫度（依制造商要求）逐漸升至保護(hù)措施工作溫度閾值（有內(nèi)部過熱保護(hù)時）或最高工作溫度（無保護(hù)時）并保持。符合試驗對象自動終止/限制充放電、發(fā)出終止/限制信號或溫度穩(wěn)定（2h內(nèi)變化＜4℃）時結(jié)束，觀察1h，要求無泄漏等且絕緣電阻不小于100Ω/V。其他環(huán)境與保護(hù)相關(guān)試驗過電流與外部短路保護(hù)試驗過電流保護(hù)：對象為可外部直流供電的電池系統(tǒng)，制造商提供異常終止條件，環(huán)境溫度20℃±10℃，SOC調(diào)至正常工作范圍中間，協(xié)商確定過電流和最大電壓。連接外部設(shè)備禁用充電控制通信，以最高