电动汽车动力电池公告检测中存在的问题及建议

No.22011BUS TECHNOLOGY AND RESEARCH客车技术与研究电动汽车动力电池公告检测中存在的问题及建议杨杰，夏晴，史瑞祥，凌泽（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆401122）摘要：以动力锂电池为例，重点介绍其在一致性、安全性和电性能这三方面的公告检测中存在的主要问题并提出建议，为国内电动汽车的研发提供参考，以促进电动汽车动力电池质量的提高和技术的发展。

关键词：动力电池；公告检测；电动汽车；问题及建议中图分类号：U469.72；U467文献标志码：B文章编号：1006-3331（2011）02-0023-03 Problem and Suggestion for Electric Vehicle Power Battery Annoucement TestYANG Jie,XIA Qing,SHI Rui-Xiang,LING Ze（Chongqing Vehicle Test&Research Inst.,National Coach Quality Supervision and Test Center,Chongqing401122,China）Abstract：Taking a lithium-ion battery as an example,the authors introduce problems and put forward suggestions about the consistency,safety and electrical properties in the battery annoucement test,which provide reference for the electric vehicle research to promote the quality improvement and technology development of the power battery. Key words：power battery;annoucement test;electric vehicle;problem and suggestion第2期截至国家工业和信息化部（以下简称工信部）发布的第222批《车辆生产企业及产品公告》，已列入19批《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，涉及60余家企业的200多种节能与新能源汽车产品。

随着当前电动汽车研发的迅猛开展，电动汽车产品中的有关问题也越发凸显。

动力电池作为电动汽车的核心零部件之一，其试验检测受到高度重视。

重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心率先在国内健全了工信部要求的22项电动汽车专项检测能力，在电动汽车动力电池方面开展了大量的试验检测及研究工作，积累了丰富经验。

本文以动力锂电池为例，指出其在公告检测中存在的主要问题并提出建议，为国内电动汽车的研发提供参考，以促进电动汽车动力电池质量的提高和技术的发展。

1试验检测中存在的主要问题2009年7月1日，工信部发布的《电动汽车生产企业及产品准入管理规则》（工产业[2009]第44号）已正式施行。

根据该《规则》，电动汽车除了应当符合常规汽车产品的有关检测标准外，还应当符合电动汽车产品的专项检测标准（共22项）。

其中涉及动力电池的专项检测标准5项[1-5]，这也是我国目前《车辆生产企业及产品公告》对于电动汽车动力电池的强制性检测依据。

本文针对标准QC/T743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》（该标准具体分为19项单体电池试验和13项模块电池试验两部分内容），重点介绍电动汽车动力电池在一致性、安全性和电性能这三方面试验检测中存在的主要问题。

1.1一致性方面一致性问题是制约电动汽车动力电池质量的关键因素。

“标准”以单体电池放电容量的标准差系数和模块电池放电电压的标准差系数来衡量电池的一致性；对于单体电池，一致性分析的内容包括常温、低温、高温等不同工况的放电容量。

对于模块电池，一致性分析的内容包括恒流放电、恒流充电、搁置等不同阶段的各单体电池放电终止电压。

由于目前这一指标还处于数据积累阶段，“标准”仅给出了分析方法，无具体的限值要求，因而在实际检测中，缺少对于电池一致性进行评价和考核的依据[6-7]。

图1是某模块电池恒流放电曲线。

根据“标准”作者简介：杨杰（1982-），男，硕士；主要从事新能源汽车电池、电机、电控的试验检测与研究工作。

23客车技术与研究2011年4月给出的一致性分析方法，经数据整理，可计算出该模块电池中10只单体电池放电电压的标准差系数为0.08，是好还是不好，合不合格，目前无法依据“标准”进行评判。

图1模块电池恒流放电曲线1.2安全性方面电池的安全性问题事关人身和财产安全，特别是目前客车作为动力电池的主要载体，一旦电池发生起火或爆炸就容易群死群伤[8]。

因此，“标准”对于电池的安全性试验要求多达13项。

其中单体电池7项，模块电池6项。

在13项安全性试验项目中，过充电、过放电、加热、跌落的问题不大，问题出现较多的是短路、针刺和挤压，特别是模块电池的短路和挤压试验容易起火，甚至爆炸。

图2、图3是发生起火的模块电池短路和挤压试验。

由于动力电池中的能量较大，以3.2V、120 A·h动力锂电池为例，单体电池能量为384W·h （1382.4kJ），TNT炸药约含能量4.2kJ/g，即一只120 A·h动力锂电池储存的电能就相当于329gTNT炸药的能量，以上计算还未考虑电解液燃烧以及正极活性物质分解的能量，而模块电池至少为5只单体电池串联，其电能至少相当于1645gTNT炸药的能量。

因此，动力电池的安全性非常重要，相关部门及单位需充分重视；短路、针刺、挤压等安全性试验也应特别谨慎，需在有充分环境保护的条件下进行，避免人身伤害。

此外，在电池的针刺、挤压、短路等试验过程中，由于电池的内、外部短路发生剧烈的电化学反应，将会释放出大量的烟雾，对试验过程的监控、试验设备的腐蚀、试验人员的危害、环保等方面均造成不同程度的影响。

因此，对试验过程中产生的大量烟雾进行有效处理也是电池安全性试验中值得注意的问题。

图2发生起火的模块电池短路试验图3发生起火的模块电池挤压试验1.3电性能方面电性能是电池的基本性能。

“标准”对于电池电性能的考核主要体现在高低温、简单模拟工况、倍率放电等使用条件下的放电性能。

在电性能各试验项目中，常温、高温的放电容量以及荷电保持、恢复能力的问题不大，问题出现较多的是低温放电容量。

低温时，由于电池材料不活跃、电流小、极化现象严重等因素，容易造成电池放电容量偏低。

“标准”要求-20℃时单体电池放电容量不能低于额定值的70%，但在实际检测中这一指标通常不太理想。

特别是对于小容量的动力锂电池，满足这一要求的难度较大。

图4是某3.5A·h圆柱形动力锂电池的低温放电性能曲线。

可以看出，该电池低温放电量为2.3A·h，为额定值的65.7%，不符合“标准”要求。

放电量/A·h图4动力电池低温放电性能曲线值得一提的是，电池的循环寿命也是电性能的重要方面，直接影响到动力电池装车后的使用寿命和可靠性。

“标准”对于电池的循环寿命试验只针对单体24第2期杨杰，等：电动汽车动力电池公告检测中存在的问题及建议明装配再生制动系统的混合动力汽车更适合在中国典型城市公交工况下运行[6-7]。

参考文献：[1]安敏，郭京波，张银彩，等.并联混合动力汽车再生制动研究[J].应用能源技术，2008，（12）：21-25.[2]张富兴.城市车辆行驶工况的研究[D].武汉：武汉理工大学，2005.3.[3]叶磊.基于再生制动的燃油经济性贡献率的研究[C].2009中国汽车工程学会年会论文集，SAE-C2009P142：185-188.[4]GB/T19754-2005，重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法[S].北京：中国标准出版社，2006.[5]魏跃远，林逸，林程，等.车用锂离子电池充放电性能及应用研究[J].车辆与动力技术，2005，（2）：28-31.[6]薛轶，张向军，卢世刚.我国电动车用动力电池的工程科技中长期发展战略研究[J].新材料产业，2011，（1）[7]吴晓栋，陈礼璠，杜爱民，等．基于上海市道路工况的混合动力汽车制动能回收研究初探［Ｊ］．上海汽车，２００３，（３）修改稿日期：2011-02-22电池，要求循环次数不低于500次即可。

在实际检测中，这一指标很容易达到（目前单体电池循环次数一般在1500次左右）。

但对于模块电池，“标准”没有考核其循环寿命，这也是造成目前单体电池组成电池包装车后使用寿命和可靠性不理想的主要原因之一[9-10]。

2有关建议1）电池标准方面。

对于现行标准QC/T743-2006，其适用范围为标称电压单体3.6V和模块n×3.6V（n 为蓄电池数量）的锂离子蓄电池。

而目前市场上普遍使用的磷酸铁锂电池，其标称电压一般为单体3.2V和模块n×3.2V。

即QC/T743-2006中的充放电参数等试验条件并不完全适用于单体3.2V和模块n×3.2V的锂电池。

因此，建议“标准”有针对性地增加或修改适用于单体3.2V和模块n×3.2V锂电池的技术条件和试验方法。

同时，适时增加对于单体及模块电池一致性、模块电池循环寿命以及电池包的考核内容。

2）电池管理系统方面。

现有电池管理系统（BM S）的功能主要是采集电池的电压、电流、温度、荷电状态（SOC）等参数，即监测电池的工作状况，还不具备使电池包中各单体电池都达到均衡一致状态的管理功能。

因此，建议根据车辆的使用条件，开发出具备实际管理功能的电池管理系统，实现对电池包内各单体电池在各种使用条件下的均衡充放电，从而提高电池的使用寿命和可靠性。

3）电池关键材料方面。

目前，我国动力锂电池的关键材料主要依赖于进口，这是造成电池成本居高不下的重要原因，而过高的电池成本也直接导致了整车成本的大幅增加，这种尴尬的局面明显不利于动力电池的持续发展和进步，也阻碍了电动汽车的推广普及。

因此，建议相关部门和企业在电极、隔膜、电解质六氟磷酸锂等关键材料方面加大投入，尽快解决电池关键材料的技术难题，从而突破电池材料成本过高的难关。

3结束语随着国家及地方政府对电动汽车产业扶持力度的持续加大，动力电池的标准体系势必会更加完善，其试验检测技术也会有相应的发展和进步。

国内相关企业应继续加大研发力度，不断提高产品质量，增强产品的市场竞争力。

重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心具备良好的试验检测条件和专职的试验研究人员，愿意为电动汽车整车及零部件相关企业提供试验检测服务和技术交流，以共同促进我国电动汽车产业的长足发展。