史瑞祥，凌 澤，夏 晴，楊 杰

（重慶車輛檢測研究院 國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 401122）

1 電動汽車用動力電池檢測標(biāo)準(zhǔn)

鋰離子動力電池具有電壓高、比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在電動汽車領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。為了保證電動汽車動力電池的性能及安全性，2009年7月1日，國家工信部發(fā)布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》（工產(chǎn)業(yè)[2009]第44號）已正式施行。根據(jù)該規(guī)則，電動汽車除要符合有關(guān)常規(guī)汽車產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)當(dāng)符合電動汽車產(chǎn)品的專項(xiàng)檢測標(biāo)準(zhǔn)（共22項(xiàng)）。目前我國已經(jīng)頒布實(shí)施的電動汽車用動力電池檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有文獻(xiàn)[1]-[5]。這些標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)項(xiàng)目及方法大同小異。由于我國電動汽車及其關(guān)鍵零部件發(fā)展起步較晚，經(jīng)驗(yàn)較為欠缺，在此基礎(chǔ)上制定出的檢測標(biāo)準(zhǔn)難免有些不足之處。隨著我國電動汽車的不斷發(fā)展，電動汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將會不斷完善。下面以目前被電動汽車使用最為廣泛的鋰離子動力電池標(biāo)準(zhǔn)[3]為例，結(jié)合重慶車輛檢測研究院國家客車檢測中心進(jìn)行的大量電動汽車用鋰離子動力蓄電池公告檢測和研發(fā)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對鋰離子電池檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)建議。

2 存在的問題及建議

2.1 標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

問題：標(biāo)準(zhǔn)只適用于標(biāo)稱單體電壓3.6 V和模塊3.6 V×n（n為蓄電池單體個(gè)數(shù)）的鋰離子蓄電池。在實(shí)際試驗(yàn)過程中，有3.2 V額定電壓和2.2 V（鈦酸鋰）額定電壓的電池不在本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍內(nèi)，但是行業(yè)內(nèi)測試仍依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)。

建議：在標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)覆蓋其他額定電壓的鋰離子蓄電池。

2.2 單體跌落試驗(yàn)

問題：標(biāo)準(zhǔn)要求跌落試驗(yàn)每面一次，疊片式方形電池共六個(gè)面，跌落六次，包括電極面。電極面跌落時(shí)，是否包含電極上面的連接螺栓等附件標(biāo)準(zhǔn)上未明確，跌落面的跌落順序也沒有明確。對于圓柱形性電池如何理解每面跌落一次的做法，需要明確試驗(yàn)方法。疊片式電池的安全閥大部分安裝在電極端，在電極端跌落瞬間通常會有微量電解液流出。

建議：標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)明確規(guī)定方形電池和圓柱形電池跌落方法和跌落順序，電池試驗(yàn)時(shí)應(yīng)與實(shí)車裝車狀態(tài)一致，電極連接螺栓等零部件要與樣品一起跌落。對于圓柱形電池應(yīng)在圓柱面360°的圓周等分四份分別跌落，保證跌落次數(shù)與方形電池一致。由于動力電池目前安全閥大多采用壓縮彈簧的形式，所以安全閥朝向地面與地面接觸瞬間電解液會壓縮彈簧流出微量電解液，標(biāo)準(zhǔn)要求不漏液過于嚴(yán)格，不漏液在實(shí)際試驗(yàn)中很難把握，雖然肉眼沒有看見電解液流出，但是已經(jīng)能夠聞到電解液的氣味，所以建議參考文獻(xiàn)[6]允許漏液，但規(guī)定漏液量不超過一定限值即可，漏液量等于電池試驗(yàn)前后質(zhì)量差。

2.3 短路試驗(yàn)

問題：短路試驗(yàn)包括單體短路和模塊短路，試驗(yàn)時(shí)硬件保護(hù)電路和電子保護(hù)線路是否去掉未作明確要求，部分產(chǎn)品（主要是圓柱形電池）電芯加了PTC硬件保護(hù)。在短路時(shí)，電流過大，電路自動切斷，電池溫度恢復(fù)后，電路自動接通；部分產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)，動力電池單體極耳處的連接片橫截面較小，模塊電池單體電池間連接片橫截面較?。ㄓ行┦钦Ｑb車狀態(tài)；有些是企業(yè)為了通過測試，故意為之），由于連接片橫截面很小能夠承受的電流有限，短路后電流很大在很短時(shí)間內(nèi)即將其熔斷。標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)時(shí)間是10 min，如果試驗(yàn)時(shí)連接片熔斷，后面的試驗(yàn)時(shí)間是沒意義的。

建議：模塊短路電池的個(gè)數(shù)應(yīng)明確，五個(gè)電池串聯(lián)構(gòu)成模塊的短路電流與十個(gè)電池串聯(lián)構(gòu)成的短路電流差距會很大，電流越大越容易出問題?？赡軆蓚€(gè)不同檢測機(jī)構(gòu)對同一種電池因?yàn)槎搪冯姵貍€(gè)數(shù)不一致，出現(xiàn)不同檢驗(yàn)結(jié)果。這也不便于檢測機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間的交流。為了保證大家的試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，應(yīng)統(tǒng)一短路電池的個(gè)數(shù)，或者明確模塊是由幾個(gè)單體串聯(lián)而成，而不是五個(gè)及五個(gè)以上構(gòu)成；試驗(yàn)時(shí)蓄電池應(yīng)去掉所有的電子保護(hù)和硬件保護(hù)，在最嚴(yán)格的狀態(tài)下考核；短路時(shí)電池的放置狀態(tài)應(yīng)與實(shí)際裝車狀態(tài)相符；短路試驗(yàn)結(jié)束條件應(yīng)參考文獻(xiàn)[7]，電池恢復(fù)常溫后視為試驗(yàn)結(jié)束，因?yàn)槿绻搪?0 min后電池溫度很高，也有引發(fā)燃燒的可能。

2.4 擠壓試驗(yàn)

問題：標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定模塊擠壓的速度，只規(guī)定了擠壓的程度，擠壓速度的不同將會對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響；擠壓試驗(yàn)分兩個(gè)階段：第一階段擠壓原始尺寸的15%,保持5 min，第二階段擠壓至原始尺寸的50%后，何時(shí)結(jié)束試驗(yàn)退出擠壓頭未作明確規(guī)定；標(biāo)準(zhǔn)對于單體電池?cái)D壓的擠壓頭規(guī)定過于籠統(tǒng)，只要求擠壓面積大于20 cm2即可，擠壓頭的尺寸形狀等未進(jìn)行規(guī)定；擠壓試驗(yàn)時(shí)樣品的放置狀態(tài)沒有明確。

建議：標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確擠壓速度，擠壓速度對整個(gè)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)有重要性的影響，擠壓速度不同可能導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不同；第二階段擠壓試驗(yàn)完成后不能馬上退出擠壓頭，如果立即退出擠壓頭空氣進(jìn)入電池后極易引發(fā)燃燒，應(yīng)等電池恢復(fù)至常溫后退出擠壓頭；標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確單體擠壓頭尺寸和結(jié)構(gòu)，各檢測機(jī)構(gòu)及企業(yè)由于單體擠壓頭的尺寸和形狀不一致，造成試驗(yàn)結(jié)果不具有可比性。

標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確電池的放置狀態(tài)，部分企業(yè)及檢測機(jī)構(gòu)擠壓設(shè)備是從上而下擠壓電池，試驗(yàn)中電池放置狀態(tài)與實(shí)際裝車的狀態(tài)不相符[8]。

2.5 針刺試驗(yàn)

問題：標(biāo)準(zhǔn)要求針刺入電池后保持其中，但未規(guī)定何時(shí)可以拔出試驗(yàn)用針；標(biāo)準(zhǔn)要求模塊針刺貫穿至少三個(gè)單體電池，試驗(yàn)中可以貫穿不少于三個(gè)的動力電池單體，刺穿個(gè)數(shù)越多，出問題的概率增大；標(biāo)準(zhǔn)要求針刺試驗(yàn)中針垂直極板刺入電池，未規(guī)定試驗(yàn)時(shí)候電池的放置狀態(tài)；標(biāo)準(zhǔn)要求針的直徑φ3～φ8 mm，未統(tǒng)一規(guī)定試驗(yàn)用針的尺寸。

建議：對于模塊針刺應(yīng)規(guī)定針刺電池個(gè)數(shù)，各檢測機(jī)構(gòu)及企業(yè)刺入電池個(gè)數(shù)保持一致，試驗(yàn)結(jié)果具有可比性；對已刺穿電池的試驗(yàn)用針需等電池恢復(fù)常溫后方可退出，如果針刺入電池后立即退出，空氣進(jìn)入電池極易引發(fā)電池燃燒，可參考文獻(xiàn)[6]及[7]；標(biāo)準(zhǔn)要求刺針的直徑φ3～φ8 mm，部分企業(yè)試驗(yàn)人員認(rèn)為使用φ3 mm的鋼針比使用φ8 mm的鋼針容易通過試驗(yàn)，建議規(guī)定統(tǒng)一尺寸鋼針或者采用φ8 mm鋼針從最嚴(yán)格的角度進(jìn)行試驗(yàn)，以使試驗(yàn)結(jié)果有可比性；標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確試驗(yàn)中電池的放置狀態(tài)，部分企業(yè)及檢測機(jī)構(gòu)針刺設(shè)備是從上而下刺入電池，試驗(yàn)中電池放置狀態(tài)與實(shí)際裝車的狀態(tài)不相符。

2.6 過充電試驗(yàn)

問題：標(biāo)準(zhǔn)要求蓄電池在進(jìn)行過充電試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)不爆炸、不起火，在實(shí)際的試驗(yàn)過程中，有部分電池在過充電試驗(yàn)時(shí)并未發(fā)生爆炸、起火等，而是產(chǎn)生較濃烈的煙霧，過充結(jié)束后隨著電池反應(yīng)的加劇幾分鐘后才發(fā)生爆烈、起火等現(xiàn)象[9]。

建議：過充電試驗(yàn)的結(jié)束條件應(yīng)規(guī)定為試驗(yàn)后電池恢復(fù)到常溫才結(jié)束試驗(yàn)比較合理。

2.7 振動中放電

問題：標(biāo)準(zhǔn)要求模塊進(jìn)行耐振動試驗(yàn)，但是并未規(guī)定振動試驗(yàn)時(shí)電池的安裝狀態(tài)；振動條件沒有常規(guī)汽車電氣部件嚴(yán)格；振動中只要求放電也不符合車輛正常的使用狀態(tài)。

建議：模塊振動中放電首先應(yīng)明確蓄電池模塊在振動臺上的的安裝方向和安裝型式應(yīng)與實(shí)車狀態(tài)保持一致；振動條件只進(jìn)行了上下振動，同時(shí)車輛運(yùn)行中還有橫向和縱向振動未進(jìn)行考核，通常車輛上電器部件應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)[10]，應(yīng)提高振動強(qiáng)度和振動頻率，增加振動時(shí)間和橫縱向振動，具體可參考文獻(xiàn)[10]；電動車用動力電池在實(shí)際使用中肯定是變工況的，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的放電電流總是1I3不合理,放電電流應(yīng)該是變工況放電才比較符合實(shí)際車輛運(yùn)行情況；標(biāo)準(zhǔn)中只對振動中放電作了要求，振動中充電未作任何要求；車輛在實(shí)際運(yùn)行中，電池也存在充電的情況，發(fā)電機(jī)發(fā)電充電和制動過程能量回饋充電，因此，對振動中充電的情況也應(yīng)進(jìn)行考核。

3 結(jié)束語

我國2008年以后才開始大規(guī)模發(fā)展電動汽車，而標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施是在2006年，目前國外也沒有專門針對電動汽車用鋰離子蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合我院進(jìn)行的大量鋰離子動力電池試驗(yàn)，分析了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中存在的不足之處并給出了相應(yīng)的建議，希望有助于標(biāo)準(zhǔn)的修訂和改進(jìn)，有助于同行業(yè)試驗(yàn)人員對標(biāo)準(zhǔn)的理解。鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分考慮電動汽車的實(shí)際運(yùn)行工況和環(huán)境條件，同時(shí)還應(yīng)該考慮實(shí)際使用中存在的、但現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)未有的沖擊試驗(yàn)、浸水試驗(yàn)、燃燒試驗(yàn)等。

[1]QC/T 741-2006，車用超級電容器[S].

[2]QC/T 742-2006，電動汽車用鉛酸蓄電池[S].

[3]QC/T 743-2006，電動汽車用鋰離子蓄電池[S].

[4]QC/T 744-2006，電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池[S].

[5]GB/Z 18332.2-2001，電動道路車輛用鋅空氣蓄電池[S].

[6]UL2054-2004，家用及商用電池[S].

[7]UL1642-2005，鋰電池[S].

[8]高鋒，張強(qiáng)，嚴(yán)臣樹，等.基于電壓的微混蓄電池狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，（12）：1-5.

[9]賈金倉，李俊文，劉經(jīng)華.汽車鉛酸蓄電池的充電方法探討[J].公路與汽運(yùn)，2009，（3）：26-28.

[10]QC/T 413-2002，汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)件[S].