國內外現行車用動力電池標準解析

王彩娟，宋 楊，秦劍峰，呂媛媛

(中華人民共和國吳江海關，江蘇 蘇州 215200)

近年來，鋰離子電池的應用拓展到儲能和車用領域。車用鋰離子電池的能量密度高，安全性能成為關注的焦點[1-2]。車用動力電池首個國家強制性標準GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》[3]已于2021年1月1日實施，并替代GB/T31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》[4]和GB/T 31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分：安全性要求與測試方法》[5]。該標準與車用動力電池現行國際標準IEC 62660-1：2018《電動汽車用鋰離子動力蓄電池 第1部分：性能試驗》[6]、IEC 62660-2：2018《電動汽車用鋰離子動力蓄電池 第2部分：可靠性和濫用測試》[7]相比，有較大差異。

本文作者對標準間適用范圍、測試對象和測試要求的差異進行解析，幫助車用動力電池生產和使用企業甄別關鍵差異點，以便及時針對國內和國外技術法規的差異優化產品設計，避免遭遇市場準入壁壘。

1 標準變化

國際標準IEC62660-1和IEC 62660-2的第1版發布于2010年，于2018年發布了第2版，兩個版本之間的測試要求雖然變化很小，但表明國際標準體系正在根據車用動力電池的發展需求，進行相應的調整、完善。

我國車用動力電池的安全標準始于汽車行業標準QC/T 743-2006《電動道路車輛用鋰離子蓄電池》[8]，然后是國家推薦性標準GB/T 31485-2015和GB/T 31467-2015，再到國家強制性標準GB 38031-2020。標準的不斷出臺，表明我國新能源汽車電池標準體系日臻完善，也凸顯我國新能源汽車產業的持續發展態勢。

2 標準比較

2.1 適用范圍

IEC 62660-1：2018規定了電驅動車[包括電動車(BEV)和混合電動車(HEV)]用鋰離子單體電池的容量、功率密度、能量密度、貯存壽命和循環壽命基本特性的測試程序，屬于電性能測試標準；IEC 62660-2：2018規定了電驅動車(包括BEV和HEV)用鋰離子單體電池的可靠性和誤用性能測試，屬于安全性能測試標準；GB 38031-2020則適用于電動汽車用等可充電儲能裝置，規定了單體電池、電池包或系統的安全要求和試驗方法，也屬于安全性能測試標準。

2.2 差異解析

IEC 62660-2：2018和GB 38031-2020都是針對車用電池的安全要求標準，但是前者的測試對象為鋰離子電芯，后者的測試對象為鋰離子電池和鎳氫電池單體、電池包或系統。GB 38031-2020的測試對象更廣、層級更全面，主要是由于該標準發布時，車用電池發展更成熟。我國受邀以副主席國家身份主持電動汽車安全全球技術法規(UN GTR 20)中動力電池的法規制修訂工作。首個車用動力電池強制性標準GB 38031-2020集合了我國新能源汽車大規模推廣應用的經驗，與UN GTR20同步制定、充分協調并全面接軌，技術內容兼具電池通用性和車用產品特應性要求，項目設置更加科學合理。GB 38031-2020與GB 38032-2020《電動客車安全要求》、GB 18384-2020《電動汽車安全要求》同時發布，標志著我國電動汽車強制性安全標準體系的建立。

根據測試內容的不同，IEC 62660-2：2018和GB 38031-2020之間的要求差異見表1和表2。

表1 IEC 62660-2：2018和GB 38031-2020對電池單體的測試要求

表2 標準中對電池組或電池系統的測試要求比較

與IEC 62660-2：2018相比，GB 38031-2020強化了電池系統熱安全(熱穩定性測試)、機械安全(振動、機械沖擊和模擬碰撞測試)、使用環境安全(濕熱循環、浸水和鹽霧測試)和功能安全(過溫/過流/外部短路/過充電/過放電保護測試)要求，很多項目的設置實現了車用電池實際場景的模擬，其中熱穩定性測試包括了外部火燒和熱擴散兩個測試項目。在儲能電池標準中有類似測試項目，但方法有所不同，而在IEC 62660-2：2018和其他便攜設備用電池標準中則沒有該項目，這就體現了GB 38031-2020的先進性。

GB 38031-2020設置熱穩定性測試，主要是由于車用動力電池的能量密度大，在行駛過程中若電池熱穩定性異常，將會造成撲救困難，必須通過軟硬件控制，保證乘車人員的逃離時間。

熱穩定性測試的外部火燒項目作為熱失控的觸發條件，要求在電池包或電池系統在依次經受直接燃燒和間接燃燒后，能夠有效耐受外部火燒而不爆炸。熱穩定性測試的熱擴散項目則要求電池單體發生熱失控后，電池包或電池系統在5 min內發出一個熱失控報警信號，為乘員預留一定的安全逃生時間[11]。在被替代的標準GB/T 31485-2015和GB/T 31467.3-2015中，單體針刺測試是獨立測試項目，在GB 38031-2020中被正式取消，僅作為單體熱失控的觸發條件。也就是說，是否通過針刺不是試驗目的，關鍵要考察單體熱失控后，電池包或電池系統是否可以控制熱失控的蔓延，為車用電池的安全應用設定了重要門檻。

3 結論

近年來，車用動力電池國際標準變化不大，但我國車用動力電池安全標準則經歷了從點到面、從面到體，再到強調電池的整體、系統性安全的發展歷程。

首個車用電池強制性國家標準GB 38031-2020已于2021年1月1日起正式實施。與IEC 62660-2∶2018相比，在適用范圍、測試對象和測試要求上都有較大的差異，GB 38031—2020強化了電池系統熱安全(熱穩定性測試)、機械安全(振動、機械沖擊和模擬碰撞測試)、使用環境安全(濕熱循環、浸水和鹽霧測試)和功能安全(過溫/過流/外部短路/過充電/過放電保護測試)要求，很多項目的設置實現了車用電池實際場景的模擬。車用電池生產和使用企業應盡快完善熱事件報警信號和報警閾值的研究，在產品設計階段就進行必要的模擬測試；同時，也要關注國家標準和國際標準間的差異，針對準入國的標準進行設計優化調整，以確保產品在后續市場準入中免受影響。