GB 38031-2021《电动汽车用动力蓄电池安全要求》 是中国国家标准,专门针对电动汽车(EV)所使用的动力蓄电池的安全性能要求制定的。该标准旨在确保电动汽车动力蓄电池在使用过程中具备足够的安全性,防止因电池故障引发的事故,并保障乘员、维修人员以及环境的安全。
随着电动汽车的快速发展,动力蓄电池(尤其是锂电池)的使用变得越来越普遍,但由于电池涉及高能量密度和复杂的电化学反应,电池的安全问题成为了公众关注的焦点。GB 38031-2021标准的发布,旨在规范电动汽车动力蓄电池的安全设计,减少电池使用中的风险,提升电动汽车整体的安全性能。
该标准适用于电动汽车(包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车)的动力蓄电池系统,包括电池单体、电池组以及电池管理系统(BMS)。标准适用于常见的锂电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池等类型的动力蓄电池。
GB 38031-2021 对电动汽车用动力蓄电池系统的安全性要求包括但不限于以下几个方面:
电池结构设计:动力蓄电池系统应具有足够的机械强度和耐冲击性能。设计应确保在碰撞、振动等极端情况下,电池不发生破裂、泄漏或火灾等危险。
电池保护设计:电池单体应具备抗过充、过放、过热等安全保护设计,防止由于外部故障引发危险。
电池管理系统(BMS):BMS应具备实时监控电池状态的功能,包括电压、电流、温度等,以便及时发现异常并启动保护机制。
过充保护:在充电过程中,当电池电压达到预设的最大值时,必须能够自动停止充电,防止过充现象发生。
过放保护:电池在放电过程中,当电压降低到预设的最小值时,必须能够自动断开放电回路,防止过放电损害电池性能。
过流保护:电池应具备在负载过大时自动限制电流的能力,避免过流对电池造成损坏。
温度监控与管理:电池系统应具备热管理功能,以保证电池在极端温度下仍能正常工作。包括在高温、低温环境下电池的工作稳定性和性能保证。
热失控防护:电池在发生内部短路、过热等异常时,应能够避免热失控现象,如发生热失控时,电池应能自我保护并防止火灾蔓延。
抗冲击与抗振动:电池系统应设计为具备良好的抗冲击、抗振动能力,确保在车辆运行过程中的各种动态负载下不发生电池损坏或故障。
防水防尘:电池组应具有一定的防护等级,能够有效防止外界环境因素(如水、灰尘等)进入电池组内,并影响其安全性。
电池系统应能在发生内外短路时快速切断电路,防止短路引起火灾或爆炸等安全事故。对于电池组的设计,应具备自我保护功能。
电池组应能在常见的温度、湿度、压力、腐蚀性气体等环境下稳定运行,不发生性能下降或安全事故。
电池设计应考虑极端气候条件,确保电池能在低温、高温等环境中稳定工作。
耐冲击性:电池组应能够承受一定强度的冲击,例如:在碰撞测试中,电池组不应发生明显变形、损坏或电池泄漏。
抗振动性:电池系统的设计应确保在车辆振动或长时间使用过程中不会导致电池内部连接或单体受损。
电池管理系统(BMS):应具备防止电池过充、过放、短路、过流、过温等电气安全保护功能。
充电和放电的电压与电流保护:电池组应设置充电电流和放电电流的限制,避免在异常情况下发生电流超标。
温控系统:应配备有效的热管理系统(如液冷或气冷),确保电池在充放电过程中不会出现过热现象。
热失控防护:如果发生热失控,电池系统应具备防止电池火灾的能力,例如通过热隔离或灭火装置来抑制火源。
防水防尘等级:电池应满足至少 IP67 级别的防护要求,防止外部环境影响电池性能。
抗化学腐蚀能力:电池外壳材料需具备抗化学腐蚀的能力,防止受外界环境污染。
安全测试:包括碰撞测试、振动测试、短路测试、过充/过放测试、温度测试等。
性能测试:包括电池的容量、能量密度、循环寿命等性能测试,确保电池能够长时间安全稳定工作。
电池充电过程中,充电设施应提供必要的安全保护,防止电池过充、过放、过温等问题。
充电过程中的电流、电压、电池温度等参数应在合理范围内波动,避免引起电池故障。
标准还规定了电池使用寿命终结后的回收和处理要求,确保电池在废弃时对环境的影响降至最低。
电池的材料需要符合环保标准,减少有害物质的排放。
针对电池出现故障或事故(如着火、爆炸等)的应急处理措施也有明确要求。包括应急处理流程、人员安全防护、消防设备配置等。
GB 38031-2021《电动汽车用动力蓄电池安全要求》 通过对电池设计、使用、维护、回收等各个环节的详细规范,确保了电动汽车在日常使用中电池系统的安全性。通过对电池的保护、管理、监控及应急处理的严格要求,不仅提高了电动汽车的安全性,还推动了电池技术的不断进步与创新。
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能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。