1、动力电池安全介绍及相关措施目 录ABCPage 1动力电池安全事故动力电池基础介绍动力电池安全措施Page 2新能源汽车事故作为新的汽车产品形态，新能源汽车频发的起火、爆炸等事故也引发了全社会高度关注。时间 地点 原因2013年 10月 1日 美国西雅图南部公路 行驶中车辆 自燃（路面硬物刺穿电池组）2013年 10月 18日 墨西哥高速行驶 碰撞后起火 /爆炸（电池组被刺穿）2013年 11月 7日 美国田纳西州士麦那 行驶中车辆 自燃（电池组被刺穿）2013年 11月 15日 美国加州奥兰治县居民车库 充电器过热起火2014年 2月初 加拿大多伦多居民车库 熄火后车辆自燃（原因不明，但已排
2、除电池、充电系统、适配器或电源插座）2014年 7月 4日 美国洛杉矶 高速公路 碰撞后起火（车体断裂）2016年 1月 1日 挪威耶尔斯塔临时超级充电站 充电时起火 /爆炸（原因有待查明）特斯拉自主品牌时间 地点 品牌 原因2011年 4月 11日 杭州 -公路 众泰朗悦 运行中 车辆 自燃（电池漏液、绝缘受损以及局部短路等）2012年 5月 26日 深圳 -公路 比亚迪 E6 碰撞后起火 /爆炸（电池组被刺穿）2015年 3月 27日 漳州 -公交站 陆地方舟 行驶中起火冒烟（电池组短路）2015年 4月 26日 深圳 -充电站 五洲龙 充电时起火自燃（电池严重过充）2016年 3月 16
3、日 深圳 -公交站 五洲龙 行驶中车辆自燃（初步判断为电瓶搭线处起火）Page 3电池事故1. 2008年 Prius PHEV 起火事件事故原因： 因装配设计存在缺陷（报道中称用户对电池包进行了改装），行驶中电池组某处接头松动，该处电阻增大，异常生热导致其附近温度过高，并最终引发热失控，并波及整个电池包。2. 2013年 Tesla Model S 起火事件事故原因： 汽车在高速运行中，与路面上的大型金属物体发生碰撞，底盘（电池包外壳）被刺穿，导致电池内部短路，引发热失控。3. 2011年 雪佛兰沃蓝达 PHEV 起火事件事故原因： 车辆在碰撞测试中锂电池组受损，经过翻滚试验后电池热管理系统
4、的冷却液泄露并与电池组件接触，有导致电池内部短路的风险，并会最终引发自燃。 电动汽车起火事故 的直接成因 总结： 过热 、 内短路 、 外短路 、 碰撞 、 针刺 锂离子动力电池安全性事故的主要表现为 锂离子电池的热失控锂离子动力电池热失控的发生机制锂离子动力电池热失控的发生机制Page 4 锂离子电池在正常充放电反应外，还存在许多潜在的 放热副反应 。当电池 温度过高 或 充电电压过高 时，容易引发 1。 1 武 汉 大学， 锂 离子 动 力 电 池的安全性 问题 。艾新平1. SEI膜分解导致电解液在裸露的高活性碳负极表面的还原分解；2. 充电态正极的热分解；3. 电解质的热分解；4. 粘
5、结剂与高活性负极的反应；主要的 过热 副反应12目 录ABCPage 5动力电池安全事故动力电池基础介绍动力电池安全措施Page 6电动汽车三大核心技术新能源汽车三大核心技术：1、电控2、电机3、电池Page 7电池构造电池 系统主要组成：1、模组；2、管理系统（ BMS）；3、高压控制系统（ BDU）；4、热管理系统；5、结构支撑件、线束、同排；6、壳体；7、接插件及安全开关。Page 8电池技术锂电池技术金 属-空气电 池技 术 等目前的成熟技术：目前的成熟技术：锂锂 离子电池技术离子电池技术燃料电 池技术（ Hydroyen Feul）Page 9锂电池技术电池为一种能量转换装置。充电时
6、，电能转换为化学能储存起来；放电时，化学能转换为电能。p 一次电池，电池的反应是不可逆。p 二 次电池，电池的反应可逆，可进行多次反复充放电。体系 卷 绕 技 术 铝 壳技 术 圆 柱 电 池 方形 电 池 软 包技 术 叠 片技 术Page 10 三元体系 VS锂 酸 铁锂 体系 钛 酸 锂负 极体系 碳 纳 米管、石墨 烯 添加，快速充 电 体系锂电池体系及工艺工艺Page 11序号 项 目 圆 柱行 方形 软 包1 电 芯 图2 模组图3 液冷模式电池类别Page 12电池类别结 构 设计 影响 圆 形卷 绕 方形叠片 软 包卷 绕极片、隔膜 张 力 恒定 恒定 变张 力极耳数目 正、
7、负单 耳 正、 负 多极耳 可多极耳，但操作困 难电 芯内外 层 差异 明 显 无差异 不明 显散 热 特性 不好 良好 良好倍率特性 不好 优 良 较 好单 体自 动组 装 难度 容易 较难 容易电 池一致性 较 好 好 一般优 点 生 产 工 艺 成熟，一致性好，成本 低。 容易模 块 化， 标 准化。易于安装固定。 形状可以多 样 化，占空 间 比例小， 质 量比能量和体 积 比能量好。缺点 内阻大， 电 芯内部不容易散 热 ，寿命低。 安全防爆 阀 的 设计 要求高，能量密度相 对 低。 不容易固定，容易鼓包回收及再利用 难 ，可回收利用价 值 低。 容易。 一般目 录ABCPage
8、13动力电池安全事故动力电池基础介绍动力电池安全措施模 组结 构箱体结 构电池包加 热电池包制冷绝缘检测密封防水充 电协议充 电管理热 管理结 构安全绝缘防 护热 管理安全充 电安全Page 14电池失效失 效 模 式结构不可靠绝缘失效漏水热管理失效BMS失效充电起火结 构设计仿真分析实验验证Page 15电池安全设计GB/T 31467.2GB/T 31467.3静态仿真动态仿真结构强度密封防护1、输入信号采集、输出信号控制；2、高压上下管理；3、充电控制；4、电池包母线高压测量，母线电流测量；5、 SOC/SOH/绝缘电阻 /内阻计算；6、电芯状态统计、电芯均衡功能控制；7、传感器自学习、
9、故障诊断、故障存储功能，充电通信协议。1、电芯单体的电压采集；2、温度采集；3、执行电芯均衡功能。Page 16电池安全管理电池管理系统从控制器 电池 管理系统主控制器Page 17电池热安全设计方式 自然冷却 +PTC直接加 热 风 冷 液冷 液冷 +风 冷方式 图优 劣优势 ： 1、 结 构 简单劣 势 ： 1、无冷却功能2、加 热对电 芯温度冲击 大优势 ： 1、 结 构 简单劣 势 ： 1、 IP67无法 实现2、消耗大量 电 池电 量3、温度均匀性 较差优势 ： 1、温度均匀劣 势 ： 1、整 车 配合高2、消耗少量 电 池 电量3、 热 交 换 效率 较 低优势 ： 1、 换热 效
10、率高劣 势 ： 1、温度均匀性较 差2、消耗少量 电 池 电 量成熟度 国内技 术 成熟 国内技 术 成熟 国内技 术 成熟 国内技 术 不成熟成本 低 低 中 高适用 圆 柱、方形、 软 包 方形、 软 包 圆 柱、方形、 软 包 方形、 软 包汽车动力蓄电池产品检验目录Page 18标准号 名称 备注GB/T 31484-2015 电动汽车用蓄电池循环寿命技术要求及试 验方法GB/T 31485-2015 电动汽车用蓄电池安全技术要求及试验方 法GB/T 31486-2015 电动汽车用蓄电池电性能技术要求及试验 方法GB/T 31467.2-2015 电动汽车用锂离子蓄电池包和系统 第
11、2部分：高能量应用测试规程GB/T 31467.3-2005 电动汽车用锂离子蓄电池包和系统 第 3部分：安全性要求与测试方法QC/T 897-2011 电动汽车用电池管理系统技术条件 要求做GB/T 18388-2005 电动汽车定型试验规程 电池一致性检测资质申请Page 19如果想获得纯电动乘用车资质牌照，电芯、模块和系统必须由整车厂委托国家认定的检测机构检测，必须通过标准规范； BMS也必须通过 QC/T 897-2011 电动汽车用电池管理系统技术条件 检测； 3万公里后的动力电池一致性检测，也必须满足要求（单体最大压差不超过 50mv或续驶里程衰减率低于 10%）检测所需电芯 24
12、只 ，模块 22组 和系统 5+6组；所需周期约 6090天 （除去循环性能测试，如测试循环性能约需 330天 ）。详情见以下分解。测试周期及样品要求Page 20分类检测项目 检测周期GB/T 31484-2015GB/T 31486-2015单体 模块电性能常温容量新标准检测同期除工况循环寿命约 60天；加上标准循环寿命（ 500次） 170天 /（ 1000次） 330天；单体 4只，模块 12组 低温容量 高温容量 倍率容量 倍率充电性能 常温荷电保持与容量恢复 高温荷电保持与容量恢复 储存 耐振动 简单模拟工况 标准循环寿命 工况循环 热性能测试步骤及要求Page 21检测项 目 测
13、试 步 骤 合格要求 参考 标 准单 体加 热1， 电 芯充 满电2，以 5/min 速率升温至 130 ，并保温 30min3， 观 察 1h不爆炸、不起火 GB/T 31485-2015温度循 环1， 电 芯充 满电2，从 25 开始 试验 ， 60分 钟 降至 -40 ，保持 90分 钟，接着 60分 钟 升温至 25 ， 继续 用 90分 钟 ，升温至85 ，保温 110分 钟 ， 继续 用 70分 钟 ，降温至 25 。以上步 骤 循 环 5次。3， 观 察 1h不爆炸、不起火、不泻漏液GB/T 31485-2015模 块加 热1，模 块 充 满电2，以 5/min 速率升温至 13
14、0 ，并保温 30min3， 观 察 1h不爆炸、不起火 GB/T 31485-2015温度循 环1， 电 芯充 满电2，从 25 开始 试验 ， 60分 钟 降至 -40 ，保持 90分 钟，接着 60分 钟 升温至 25 ， 继续 用 90分 钟 ，升温至85 ，保温 110分 钟 ， 继续 用 70分 钟 ，降温至 25 。以上步 骤 循 环 5次。3， 观 察 1h不爆炸、不起火、不泻漏液GB/T 31485-2015热性能测试步骤及要求Page 22检测项 目 测试 步 骤 合格要求 参考 标 准电 池包温度冲 击1， 电 池包 处 于 100%SOC状 态2， 电 池包置于（ -4
15、02 ） （ 852 ） 之 间 交 变 温度环 境中，两种极端温度 转变 的 时间 小于 30min。每个极端温度下保持 8h，循 环 5次3，室温下 观 察 2h无 电 解液泄漏、外壳破裂、着火或者爆炸等 现 象， 试验 后 绝缘电 阻 值 不小于 100/VGB/T 31467.3-2015湿 热 循 环1， 电 池包 处 于 100%SOC状 态2，按照 GB2423.4执 行 Db，最高温度 80 ，循 环 5次3，室温下 观 察 2h无 电 解液泄漏、外壳破裂、着火或者爆炸等 现 象， 试验 后 30min内的 绝缘电 阻 值 不小于 100/VGB/T 31467.3-2015外
16、部火 烧1， 电 池包 处 于 100%SOC状 态2，汽油 页 面与 测试样 品表面距离 50cm或 车 空 载 的离地 间隙。汽油点燃 预热 60s之后，置于 测试样 品下，使 测试样品直接暴露火焰下 70s。3，将油 盘 盖上，保持 60s或 经过协 商 继续 燃 烧 60s3，室温下 观 察 2h无爆炸 现 象，若有火苗，应 在火源移开 2min内熄 灭GB/T 31467.3-2015过 温 试验1，保持 BMS及冷却系 统 正常工作2，以最大允 许 充放 电电 流持 续 工作直至 电 池管理系 统 起作用，或出 现 以下情况，停止 试验 ： 1）超 过 最高温度10 ； 2） 1小
17、 时 内最高温度 变 化小于 4 ； 3）出 现 其他意外情况无放 电电 流 锐变 ， 电压异常， 试验 后 电 池系 统无 电 解液泄漏、外壳破裂、着火或者爆炸等 现 象， 试验 后 绝缘电 阻 值 不小于 100/VGB/T 31467.3-2015热性能测试步骤及要求Page 23序号 检验项 目 样 品分 组 及数量 QCT897-20111 绝缘电阻 样品 1、 2、 3 2 绝缘耐压性能 样品 1 3 电池系统状态监测 样品 1、 2、 3 4 SOC 估算 样品 2 5 电池故障诊断 6 安全保护 7 过电压运行 8 欠电压运行 9 高温运行 10 低温运行 11 耐高温性能 12 耐低温性能 13 耐盐雾性能 14 耐湿热性能 样品 3 15 耐振动性能 16 耐电源极性反接性能 样品 1 17 电磁辐射抗扰性 谢谢！Page 24
