在動力電池系統測試評價技術會場，中國汽車技術研究中心試驗研究所新能源試驗室主任王芳發表題為《動力電池系統測試評價標準與評估體系》的演講，以下為演講實錄。

王芳：

各位專家，各位同行，大家上午好。之前我的報告出題是動力電池系統的標準和測試評價相關的一些東西，昨天晚上我考慮了一下，我還是把單體一些東西稍微放在里面簡單介紹一下，因為系統跟單體是分不開的，最近有很多的一些相關政策事情把電池一些標準、系統一些標準，也是大家關心關注的東西，我就一并簡單給提一下。我的報告分成三個部分，第一是標準，第二是測試評價，第三是簡單的小結。

國家標準這塊分為兩大部分，一塊是單體模塊，還有一塊是系統。簡單提一下電池國家標準情況，現有的國家和行業標準跟電動汽車用的電池相關的大概有15項，其中7項是電動汽車上公告所需要強制檢測論證相關的一些標準，也是各個企業想要進入規范管理的目錄需要測試的一些相關標準。31484—2015是循環的，484、485、486這三個標準是聯動起來使用的，要一起使用，這三個標準里面對于壽命來說，目前只要測標準循環，工況循環也需要測試，建議企業必須先自測。測試的對象是單體或者模塊。486是性能的，里面主要測試對象是模塊，大概需要十組模塊需要測試。485因為涉及到安全標準，把它跟系統放在一起。31467.1—2015里面有高低溫功率啟動測試，31467.2—2015沒有。安全性標準，31485—2015，3146.3，從機械電和熱這幾個方面來考核，當發生短路、內部外部短路，產生大量熱量，或者最終導致熱失控情況發生的時候，電池會是什么樣的狀態，我們希望它能夠保持是什么樣的狀態。484、485、486這三個標準需要同時送樣，單體是244，模塊大概是222的數量。

因為現在測試系統很多，.1、.2基本送到3到5個樣品就可以，因為自己的選擇，.3有16項，根據我們的經驗，如果達到IP6、7，5到6個樣品可以完全測試，我建議企業做.1、.2、.3項目，建議送56的組合，就是5個做.2，6個做.3，我們可以同時開展相應的實驗。

第二部分測試評價，其實測試評價這塊，我是想把測試的過程中發現的一些問題跟大家說一下。這塊主要分兩部分，一個是性能，一個是安全。電池的評價主要是幾個部分，一個電池本身，電池性能和安全性，加上BMS的管理，再加上電池外殼的特性，外殼主要是安全、防護、機械、阻燃以及防腐蝕等特性。最后組成電池系統后，我們對系統的評價就會涵蓋這幾個方面，我覺得從評價來說不外乎分為三個方面，一個是基本性能，一個是循環性能，一個是安全性能?，F在看看電池系統的性能很多程度上從電芯一致性體現出來，循環特性大家肯定很關注可靠性，電池耐久特性，這是毋庸置疑的。第三個安全性這塊，剛才已經提到了，從電芯本身的熱、電安全特性，再加上系統BMS的保護，在不同層級有不同的要求。

這是我自己實驗室做電池系統評價的流程，中間的是正式的測試項目，無論測哪個項目之前就要進行外觀的檢查、安全的檢查等，對BMS功能進行檢驗，包括DBC文件協調，再調整試驗狀態來做我們的試驗。試驗之后，我們還必須進行檢查，試驗結果的判斷和及時試驗樣品的處理，這些都是非常重要的，在座有在各公司負責電池測試論證的，因為系統是高壓的系統，安全問題也有很多，也是值得大家非常關心的，做測試真的是無小事。電池系統測試的時候，這是我們同事畫的一張圖，不一定都全部集成在電池系統里，在這種情況下，我們需要這樣的一些原件去配合，跟測試設備形成良好的互動，這樣才能更好的測試出電池系統本身所能發揮出來的一些性能。這塊如果說是調配不好的話，其實電池的一些特性也不能很好的表現出來。在測試性能這塊，簡單的把我們關心和發現的一些問題跟大家簡單提一下，一個是一致性，一致性非常重要，不單跟性能相關，跟安全性也非常相關，跟其他的各方面都有關系。這是我們做HPPC測試的時候，特意去關心了一下當電池一致性差異會給電池的功率特性、內阻特性帶來很大的變化，也做了在不同快充快放之后再看電池能量效率，電芯一致性有很多影響。不同體系的電池有不同的特點，系統在不同溫度下，在不同倍率的時候，所測試出來能量效率表現特征不一樣，另外我們也發現SOC不同狀態在每一種電池內部對能量效率發揮到不是那么的大，相比較而言溫度是能量效率發揮最大的影響因素。剛才講的是能量效率，還有大家比較關注的功率特性，我做的是單體功率特性，系統也做了，我們發現系統做的時候功率特性跟內阻一些變化，包括內阻受溫度影響的一些變化還是非常大的。我還是想從單體角度去說說，因為我們對單體功率特性也做了很多的評估。因為整車控制策略，我最后還會提到SOP的概念，功率狀態。功率狀態，相當于電池充電功率和放電功率特性是什么，很大程度就決定了整車控制策略是什么樣，可用SOC范圍能夠設置多少，最大電流預值在什么范圍，這是我們做單體評價比較重要的一方面。

后面主要是提一下安全，匯總了幾款典型電池系統，單體比能量和系統比能量的差異，簡單把比能量閉環做了羅列，三元電池成組率高一些，這43款自然冷卻有25款，占58%，液冷有5款，其他是風冷。其他項目是我們做性能測試，包括做其他一些企業委托試驗時，我覺得是非常重要也是非常有意思的試驗。

我們統計了229個電池包樣本，可能會有同款同樣的類型，發現就國標測試來說，前面16項測試來說，里面問題最大的是什么？根據我們的經驗，目前來看各種電池包在做系統測試的時候，最容易出現問題主要有三項，一個是振動，一個是擠壓，一個是外部火燒，這三項出現的不合格率程度會稍微高一些。

機械這塊，有6大項測試，擠壓、振動、翻轉測試、模擬碰撞、機械沖擊、跌落，外殼破裂，內部支架損失，接插件松動，高低壓溫度磨損，最嚴重短路的發生。我們把電池外殼打開以后，里面的模組連接的螺栓已經松動甚至脫落下來，機械沖擊最大的問題，我給大家展示的圖是機械沖擊加速度已經超過了標準規定值，達到了50個G以上的值，做這個試驗的時候主要發現安裝點因為引力集中而損壞。擠壓，起火有兩方面，一個是空間結構設計缺陷造成的，因為高壓系統的設計里種種因素，很多抗不住200遷流，還有空間排布不合理。環境試驗這塊，相對來說比較簡單一些，包括濕熱、溫度沖擊、高海拔，基本沒有出太多的問題。出問題主要是在火燒、炎熱這塊。海水浸泡簡單說一下，鹽水能夠迅速進入單體，可以迅速產生反應。這是電池包放在水里幾天，還可以正常運行的試驗，還不完全是IP67的試驗，因為要求浸泡在水里1米深的高度。還有鹽霧、濕熱、火燒一些實驗。保護功能，在標準里只有4項保護標準，充電安全大家是非常關心的，充電跟很多因素相關，包括充電設施這塊的充電監測中心，充電設備，充電機也包括車量監控，電動汽車本身BMS要求，同時中間充電接口以及通訊協議也是非常重要的，每一個環節都是環環相扣，每一個環節出現問題都會出現導致很嚴重的事故發生。這是我們做的過充實驗，電池完全燒毀，對于電池系統本身來說應該本身具有抗過充的能力，同時電池系統BMS一定要有過充電保護設計。國標正在制定電池管理系統的相關標準，下周三會在深圳開研討會。

最后想提一下剛才說到的除了16項安全測試以外的幾個項目，我們在實際測試過程中發現特意的留意了一下，一個風冷電池管理系統，當做一個風冷設計的時候，發現有一個電池包如果在沒開起風冷的時候，溫升比較高，但是內部溫度比較均勻，開起風冷之后有一定的溫差，當你不了解電池熱特性和熱擴散途徑的話，不正確的附加風冷系統反而導致電池溫差，電池不一致性加劇，很快讓電池系統失效，這也是我比較擔心的，覺得大家應該關心的一個方面。第二個是兩款電池，一個風冷，一個熱冷，把冷卻系統都關閉了，處于自然的狀態，只是兩家設計方式不一樣，兩款電池溫差、溫升速度都不一樣，這是我測試的兩款產品，左邊的圖是大家非常主要的，國內有很多款電池有這樣的特性，溫升在10度左右做這個實驗的時候，溫差在5度左右，看到比較好的設計沒有看到散熱裝置起作用，溫差在2度，溫升在5度，可以評估下兩款的差異。這是剛才我最初提到SOP的概念，電池管理系統整個電池系統設計來說應該根據電池電壓、溫度和所使用的環境，來制定電池充放電功率，把信息反饋給整車，讓電池用在比較舒適綠色區域里，可能會比較好一些。電動汽車的安全怎樣弄，電池是電化元載體，電池在充上電的時候發生各種反應，有這么多反應，因為外界的影響有很多不確定因素存在，安全性怎么辦？我們必須了解電池的基本安全是在哪個等級，因為國標要求不起火不爆炸就可以，上面有很多等級，比如第二個和第一個都是屬于OK，但是表現不一樣，安全風險也不一樣，起火整個電動汽車發生事故的概率也是不一樣的，在這種情況下，我們覺得必須在了解電芯基本情況下，了解綠色區域是什么，不能觸碰的紅點在哪里，然后附加電池管理系統的設計，最終加上系統的保護。一個電芯發生失控的時候，系統發生熱失控速度都能減緩下來，不是要求電池最終不熱失控，只是在發生安全事故之前，車上的人能夠有足夠逃生時間，這是我們要求的安全理念。我們希望能夠盡量挑選高品質的產品，滿足安全性能，充分電池性能，高水平的BMS管理。