「科普」新能源汽车动力电池相关标准

目前新能源汽车动力电池的标准逐渐完善且成体系，今天重点聊一下新能源汽车动力电池安全相关标准和安全认证标准，以及对应电子控制器的功能安全标准。

新能源动力电池中可能发生的电池起火事故大多是由电池单元滥用导致的热失控引起的。根据电池单元故障模式，它包括机械滥用（挤压、穿透）、电气滥用（过度充电、过度放电）和温度滥用（过热）。相关的电池故障导致热失控意味着由于电池单元的放热连锁反应而导致电池过热、起火和爆炸的现象随着温度升高的速度迅速变化。此外，由电池组或系统中的电池单元的热失控引起的剩余电池单元的温度升高可能会产生危险的热扩散。

新能源汽车动力电池安全相关标准

↑电动汽车动力电池国家标准

关于电池安全验证的标准，不得不提2020年1月1日正式执行的强制性国家标准GB38031-2020。在GB 38031-2020中，有明确规定由针刺触发的热扩散稳定时间应该长于5分钟，挤压试验应该能够抗受100kN的测试力，以及必须抗受1米以上的电池包跌落测试。

动力电池的安全设计理念就是要把热量隔绝起来，快速冷却并主动散发出去，来保障电池的安全。

为了方便大家理解，咱们用通用汽车奥特能平台电池组的安全设计来举例：
后置大面积防爆阀：它跟模组和整包的快速排气通道相结合，可以迅速排出高温气体；
模组上盖防火专利设计：电池上盖内置气凝胶防火毯，对乘员和整车进一步保护；
电池包内部高压元器件具备在电芯热失控后防止拉弧设计；
高强度的井字形框架结构防护；
高强度钢比例高：整包的高强钢应用占比约61%，超高强钢应用占比37.5%；

↑奥特能平台亮相2021上海车展

动力电池安全认证标准

是骡子是马，肯定是要拉出来遛遛才知道。所以我认为电池安全验证也是很关键的一块。那么动力电池安全认证又有哪些标准和实例呢？我们一起来举几个例子。

↑通用动力电池系统实验室

电动汽车动力电池安全认证的内容很多，锂电池组进行电动汽车电池安全认证一般包括防水测试（潮湿、淋雨、浸泡）、碰撞测试（火烧、挤压、针刺）、极端环境测试（高低温、高低压）和保护装置测试（绝缘防漏电、防尘防水）。

而通用汽车奥特能平台则要求发生热失效后，电池保持安全稳定达50分钟以上，超国标10倍。除此外，像抗跌落试验，电池包跌落高度2米，是国标要求的2倍；抗挤压试验，电池包抗挤压力达300kN，是国标要求3倍。

↑通用动力电池系统火烧测试

不仅通用汽车，像蔚来汽车电池组也经历了严苛的安全认证。这样的新能源汽车动力电池安全认证也逐渐变成了行业主流。ES8车型的锂电池组置于底盘底部，它采用的锂电池使用CATL的方壳电芯。该电池组经历过130秒590摄氏度持续火烧测试的认证。

↑蔚来汽车电池组火烧测试

很多消费者都有锂电池组车底布局会否因为磕碰造成危险的顾虑。这边我们以上汽为例，上汽与美国UL合作，对其锂电池组进行电动汽车电池安全认证。其通过了UL2580动力电池安全认证，并具备IP67防水防尘防护等级。UL2580动力电池安全认证包括防水测试（潮湿、淋雨、浸泡）、碰撞测试（火烧、挤压、针刺）、极端环境测试（高低温、高低压）和保护装置测试（绝缘防漏电、防尘防水）。通过权威的安全试验和鉴定专业机构来保证动力电池的安全性能。

↑上汽与美国UL电动汽车电池安全认证颁证仪式

动力电池电子控制器功能安全标准
功能安全标准ISO26262逐渐为行业所熟知和广泛应用。但是作为指导方针，ISO26262并未针对动力电池电子控制器的功能安全细节做出规定。这方面美国国家交通安全局NHSTA关于动力电池电子控制器功能安全做的一些分析结果很有借鉴意义供大家参考。
首先，动力电池电子控制器的危害分析结果：
1.热失控事件最高安全等级ASIL-D
2.电芯排气/化学释放最高安全等级ASIL-C
3.电击最高安全等级ASIL-D
4.非预期减速和动力丢失最高安全等级ASIL-C

↑NHSTA关于动力电池电子控制器的危害分析

其中针对动力电池电子控制器失效及危险动作则给出了更详细的列表。涉及BMS电子控制器的危险动作主要包含过充、过放、低温充电、过多冷却/加热、过少冷却/加热、非正常断开/接合断路器、非正常断开/接合断路器预充连接器、过多电流和过少电流等。

↑动力电池电子控制器失效及危险动作列表

最终，动力电池电子控制器的安全目标定义为：
A.在包括拆解过程的车辆全生命周期防止动力电池热失控事件ASIL-D FTTI 200mS
B.防止动力电池电芯排气/化学释放ASIL-C FTTI 200mS
C.防止动力电池造成电击ASIL-D FTTI 200mS
D.防止动力电池造成非预期减速和动力丢失ASIL-C FTTI 200mS

↑动力电池电子控制器相关安全目标

综上所述，新能源汽车动力电池的标准逐渐完善且成体系，今天重点聊一下新能源汽车动力电池安全相关标准和安全认证标准，以及对应电子控制器的功能安全标准。国内目前正在牵头制定ISO/TR9968新能源汽车可充电储能系统功能安全的国际标准，旨在降低新能源汽车动力电池起火等安全事故，让我们拭目以待吧。