2021年动力电池设计规范
动力电池设计方案
欧阳光明（2021.03.07）
1 综述
电动车的的电池就好比汽车油箱里的汽油。
它是由小块单元电池通过串并联方式级联后，通过BMS的管理，将电能传递到高压配电盒，然后分配给驱动电机和各个高压模块(DC/DC、空调压缩机、PTC等)。
电池管理系统(BMS)采用的是一个主控制器(BMU)和多个下一级电池采集模块(LECU)组成模块化动力电池管理系统，是一种具有有效节省电池电能、提高车辆安全性、实现充放电均衡和降低运行成本功能的电池管理系统模式。
高压控制系统的预充电及正负极高压继电器均由BMS控制，设置了充电控制继电器，增加高压充电时的安全性。
2 设计标准
下列文件为本次MA00ME100设计整改参考标准。
凡是注日期的文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本次设计开发，然而，鼓励根据本文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的文件，其最新版本适用于本次设计开发。
GB/T 18384.1 电动汽车安全要求第1部分：车载储能装置
GB/T 18384.2 电动汽车安全要求第2部分：功能安全和故障保护
GB/T 18384.3 电动汽车安全要求第3部分：人员触电
GB/T 18385 电动汽车动力性能试验方法
GB/T 18386 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法
GB/T 18388 电动汽车定型试验规程
GB/T 18487.1 电动车辆传导充电系统一般要求
GB/T 18487.2 电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求
GB/T 18487.3 电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机(站)
GB/T 176191998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法
GB/T 18387 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法带宽9KHz～30MHz
QC/T 743电动汽车用锂离子蓄电池
QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件
ISO 118981 道路车辆控制面网络(CAN) 第1部分：数据链接层和物理信号
ISO 118982 道路车辆控制器局域网(CAN) 第2部分：高速媒体访问单元
ISO76372 道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰（电源线瞬态传到干扰抗绕性试验）
ISO114522 道路车辆窄带辐射的电磁能量产生的电干扰的部件试验方法（吸波屏蔽外壳）
3 动力电池的标准
在电动汽车中，动力电池组必须是具有强大能量的动力电源，除了作为驱动动力能源外，还要向空调系统、动力转向系统等提供电力能源。
此外，由于实际使用的需要，电动汽车对动力电池还有更多的要求：
(1)由于电动汽车是一种代步工具，必须有一定的续驶里程，所以电池要有较大的比能量。
(2)电动汽车不可能一直在非常好的路况上行驶，为了应付恶劣路况及爬坡等情况的发生，故电池要有较大的比功率。
(3)由于电池提供高压直流电，供驱动电机使用，所以必须做好安全措施，保证乘客以及电池的安全，应符合GB/T 18384.1、GB/T 18384.2、GB/T 18384.3的要求。
(4)由使用方便性及价格因素，要求电池可进行充电，具有快速充电的功能，循环寿命足够长，且可回收，应符合GB/T 18385、GB/T 18386、GB/T 18388、GB/T 18487.1、GB/T 18487.2、GB/T 18487.3和GB/T 20234的要求。
(5) 具有电池管理系统，还可以将需要的信息反映到仪表板上。
4动力电池容量和正极材料的选择
电池容量的确定，是根据车型电机的功率、运行时的额定电
压、电流。
选择出电池包的电压、串并联的形式。
由电机额定的电压可以选择出需要串联电池的个数，由电机运行时的额定电流可以选择出需要并联电池的个数。
具体计算如下：由整车设计的匹配参数，确定好电机的功率和扭矩后，就可以计算出，动力电池包的串并联电池的数目，串联电池的电压U等于电机额定电压，就可推算出串联的电池个数N串=U/3.7（对于三元锂电的锂电池），对于最少并联的电池个数N并=电机运行工况的平均电流/单元电池的容量*续航里程/工况的平均时速。
电池的选择，则要考虑电池正极材料的类型，总的原则是12米以上的客车主要以磷酸铁锂电池为主，6米小型客车和乘用车的主要是三元锂电池为主。
原因主要是：磷酸铁锂电池低温时的低容、能量密度低、单体电池一致性差，但安全性能好、耐高温性能好、充放电次数高等因素。
而三元锂电池的优点和缺点在于：能量密度高、低温性能好等优点，耐高温新能差等缺点。
正是由于这些因素，我们在选择各种类型电池是的考虑是：磷酸铁锂电池，适合大型客车的安全考虑，而三元锂电池适合乘用车对续航里程和电池重量占整车重量比的要求。
对于电池单体容量的选择，主要是根据厂家现有生产产品的规格来选择。
电池单体要从容量、能量密度、不同温度的放电特性、充放电电流、持续放电电流、最大放电电流、电池重量、内阻、串并联连接方式、电池温度传感器、电压传感器的放置位置等方面来考虑，对于电池包来说，还要考虑整个电池包的尺寸、电池包重量、整个能量密度、电池组的冷却加热方式、电池包的电压降、电
池管理系统对电池包的管理等方面来考虑。
下面是某款电动车上搭载的三元锂电池的单元电池的参数
对于整个动力电池组的考虑，主要是考虑各个单元电池用1C 放电电流放电时，整个系统的效率，主要是电池的内阻自身消耗，所以要尽量减小电池的内阻，主要通过减小单体电池的内阻和串并连接级联时的连接电阻。
通过这些设计，提高整个电池组的放电效率。
在设计电池包时，还要通过有效设计降低电池组的自放电效应。
对于整个电池包的维修安全和维修方便考虑，要在高压配电盒力增加维修开关，同时考虑电池正负极出线的安全要求，防护等级要达到IP67的要求，电池包内部要设熔断器保证电池线外部短路时及时防止高温爆炸等风险，电池包的正负极连接到高压配电盒内部时，也要串入熔断器，防止高压配电盒内部和外部短路时的风
险。
对于整个电池包的包装和安装的考虑，主要是从碰撞安全和机械连接可靠，这些方面来考虑。
对于单体电池性能的评价，可从电池正负极材料特性（晶体结构、颗粒分布、比表面积、振实密度、宋庄密度以及电池中有害成分等）、电解液反应效果、隔膜的抗腐蚀和抗氧化能力、隔膜的电阻、隔膜的抗穿刺能力、隔膜渗透性、吸液和保液能力、隔膜高温稳定性、隔膜的尺寸均一度。
对于动力电池包的评价，还得通过一些安全和性能试验来验证，通过试验测试验证电池的安全和各项性能指标。
安全试验包括：针刺、热失控、挤压、短路、过充、过热、振动、跌落、内外部火焰暴露试验等试验项目。
性能测试试验包括：20度放电容量特性、20度放电容量特性、55度放电容量特性、20度倍率放电容量特性、充放电循环试验、温度循环试验、非平衡电池组充放电试验、盐雾试验、浸泡试验、常温、高温荷电保存能力及容量恢复能力、循环寿命、存储等试验项目。
工业和信息化部关于修订《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理办法》的公告
工业和信息化部关于修订《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理办法》的公告文章属性•【制定机关】工业和信息化部•【公布日期】2024.06.18•【文号】工业和信息化部公告2024年第14号•【施行日期】2024.06.20•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】电子信息正文中华人民共和国工业和信息化部公告2024年第14号关于修订《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理办法》的公告为进一步加强锂离子电池行业规范管理，推动产业高质量发展，根据行业发展变化、技术升级趋势和有关工作部署，工业和信息化部对《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理办法》进行了修订，现予以公告。
《锂离子电池行业规范条件（2021年本）》和《锂离子电池行业规范公告管理办法（2021年本）》（工业和信息化部公告2021年第37号）同时废止。
附件：1. 锂离子电池行业规范条件（2024年本）2. 锂离子电池行业规范公告管理办法（2024年本）工业和信息化部2024年6月18日附件1锂离子电池行业规范条件（2024年本）为加强锂离子电池行业规范管理，引导产业加快转型升级和结构调整，推动我国锂离子电池产业高质量发展，根据国家有关法律法规及产业政策，按照优化布局、规范秩序、保障安全、提升质量、鼓励创新、分类指导的原则，制定本规范条件。
本规范条件是鼓励和引导行业技术进步和规范发展的引导性文件，不具有行政审批的前置性和强制性。
一、产业布局和项目设立（一）锂离子电池企业及项目应符合国家资源开发利用、生态环境保护、节能管理、安全生产等法律法规要求，符合国家产业政策和相关产业规划及布局要求，符合当地国土空间规划和生态环境保护专项规划等要求，符合区域生态环境分区管控及规划环评要求，应具备相应的运输条件。
（二）在规划确定的永久基本农田、生态保护红线，以及国家法律法规、规章规定禁止建设工业企业的区域不得建设锂离子电池及配套项目。
纯电动客车动力电池冷却控制系统设计
第3期26客 车 技 术 与 研 究BUS & COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No. 3 2021纯电动客车动力电池冷却控制系统设计王 涛，王志伟，王成尧，余莹莹(安徽安凯汽车股份有限公司，合肥230051)摘要：纯电动客车锂电池的冷却系统对其工作性能和安全性能影响很大。
文章主要介绍纯电动客车电池冷却控制系统的一种集成空调式设计，并进行实车验证。
关键词：纯电动客车；动力电池；冷却控制中图分类号：U469. 72； U464. 138文献标志码：A文章编号：1006-3331(2021)03-0026-03Design of Cooling Control System for Pure Electric Bus Power BatteryWANG Tao, WANG Zhiwei, WANG Chengyao, YU Yingying(Anhui Ankai Automobile Co., Ltd., Hefei 230051, China)Abstract :The cooling system of lithium battery for pure electric bus greatly affects its working and safetyperformances. This paper mainly introduces an integrated design with air-conditioning for the cooling con trol system of pure electric bus battery ， and does the actual vehicle verification.Key words :pure electric bus ； power battery ； cooling control纯电动客车采用的锂电池在充放电过程中会持续产生热量［l ］o 如果散热量小于发热量，电池的工作环境温度将不断升高，会限制电池的放电能力，并降低电池的安全性能，甚至出现热失控的风险。
新能源汽车动力电池安全问题分析及解决对策
目前在新能源汽车核心技术攻关工程、电池技术突破研究领域中,我国已经研究开发出质量较轻、寿命较长、安全性较高、成本较低的电池。
为有效应对安全问题,本文根据新能源汽车动力电池的特点、安全问题发生规律等,完善了相应的安全管理模式、安全防控机制,从而有效保障电池使用和运行的安全性。
1新能源汽车动力电池安全问题分析1.1生产环节引发的安全问题新能源汽车动力电池生产环节的安全管控工作会直接影响电池的安全性,如果未能严格管控,未能借助合理的测试验证保障电池的安全性,则容易引发安全事故从而导致严重后果。
例如:我国制定的新能源汽车补贴政策周期为一年,和汽车厂商开发周期时间不匹配,尤其是在化学材料的应用过程中,体系改进的周期往往超出一年,而企业为了获得相应的补贴,很容易盲目地进行生产操作,缩短测试验证的时间,不能有效保障电池的安全性。
此外,部分企业为缩短产品开发周期,会采用物理改进措施,如缩小电池隔膜的厚度,增加活性材料的厚度,虽然这样能够提升电池比能量,但是电池的安全性降低,不利于其安全应用。
1.2使用过程的安全问题1)电池热失控。
近年来,我国新能源汽车产业发展迅速。
《2020年国务院政府工作报告》中指出,要强化新型基础设施、新型信息网络建设,增加5G 技术的应用渠道,合理建设相关的数据中心系统,增加充电桩和换电站数量,对新能源汽车进行推广,重点关注新消费需求,推动产业的转型升级发展。
目前新能源汽车普遍使用锂离子电池作为储能部件,其具有能量密度较高、使用寿命较长的优势,但美中不足的是存在安全隐患。
据调查,2016—2020年,由电池热失控引起的自燃现象时有发生,对道路和人身安全造成直接影响。
究其原因,动力电池因长时间使用,部件开始慢慢老化,电池的性能会有所降低,此情况下过充、过放都很容易引发热失控。
从原理层面而言,电池经长时间使用,内阻增高发热,当达到90~120℃时,SE I 膜会逐渐分解释放热量,温度再次增高,隔膜熔化关闭;超过150℃时,内部电解质分解,继续释放出热量;超过200℃时,正极材料分解,不仅会释放热量,还会释放气体,并呈现持续升温状态;超过300℃时,嵌锂态负极和电解液之间出现一定的反应,尤其是氧气剧烈反应,极易引发热失控现象。
《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能试验方法》(1)
《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能试验方法》征求意见稿编制说明一、工作简况1、任务来源动力蓄电池是新能源汽车的核心零部件，为新能源汽车的行驶提供电能。
容量、能量、内阻、能量效率等电性能是动力蓄电池的关键性能指标。
GB/T 31467.1—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》和GB/T 31467.2—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》两项标准分别提供了高功率型和高能量型电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能的测试规程。
以上两项标准发布以来，有效统一、规范了动力电池电性能测试方法。
然而，近年来我国新能源汽车和动力电池产业快速发展，而GB/T 31467.1和GB/T 31467.2两项标准已发布6年，部分内容已不能适应产业发展需要，并且两项标准制定时参考的ISO 12405-1和ISO 12405-2均已被ISO 12405-4:2018替代。
因此，应当充分参考对应国际标准ISO 12405-4:2018，面向当前我国新能源汽车和动力电池的使用场景需求，结合我国动力电池电性能测试经验，对GB/T 31467.1和GB/T 31467.2两项标准开展修订工作。
本项目计划将GB/T 31467.1—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》和GB/T 31467.2—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》合并修订为GB/T 31467《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能测试规程》。
标准制定计划已于2021年8月划由国家标准化管理委员会下达正式下达，计划编号：20213561-T-339。
2、主要工作过程本标准由全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会归口，并由电动车辆分标委动力蓄电池标准工作组负责组织开展修订工作。
修订工作于2020年4月正式启动，标准起草组由电动汽车整车、动力电池生产企业、检测机构等单位组成。
锂离子动力电池系统热失控抑制技术和热防护设计综述
工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview0.引言安全性是电动汽车动力电池设计的核心性能之一，随着电动汽车保有量的快速增长，电池安全事故明显增加，成为社会关注热点。
中国电动汽车百人会（China EV100）研究统计结果-《2019电动汽车安全报告》、中国新能源汽车评价规程（CEVE）发布的《2019年动力电池安全性研究报告》以及新能源汽车国家大数据联盟（NDANEV）发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》均指出由动力电池热失效造成的烧车事故呈连年上升趋势，电池安全问题成为制约新能源汽车产业发展的关键因素[1-3]。
国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》也对动力电池热安全防护提出了强制要求[4]。
当前电动汽车动力电池系统持续向高比能量和集成化发展为电池安全设计带来挑战。
当前电池材料体系无重大突破，即电池本征安全短时间内无法明显改善，为满足电池安全性能要求必须对电池系统进行合理的热防护设计或应用热失控抑制手段。
本文通过总结梳理现有电池系统热防护设计思路，针对不同电芯热扩散路径和热失控特点，从电芯间热防护、模组间热防护和电池系统整包热防护3个层面解析了热防护材料和热设计方案。
此外还综合评估了紧急冷却、全氟己酮喷射、气溶胶和冷媒直冷等热失控抑制技术在电池系统上的应用。
1.电池系统热防护设计1.1电芯间热防护设计如图1所示目前消费类锂离子电芯主要有扣式、圆柱形、薄板型（软包）、方形4种形式，其中电动汽车主要用到的是圆柱形、薄板型（软包）、方形电芯，根据电芯形式不同，需针对性设计电芯间热防护方案。
圆柱电池一般采用极片卷绕方式，由于体表面积较大，散热性能要优于方型电池[5]。
此外，圆柱形电池可依据具体需求而进行多种形式的组合，便于电池包空间的充分布局。
圆柱形电池的电芯间热防护方案一般采用灌封胶或结构胶如图2（a）中灰色部分所示。
每个电芯周围使用阻燃结构胶材料进行填充，当某个电芯发生热失控后热量被约束在热失控电芯内，避免扩散至周围电芯从而阻断热失控连锁反应。
国家能源局关于印发《新型储能项目管理规范（暂行）》的通知
国家能源局关于印发《新型储能项目管理规范（暂行）》的通知文章属性•【制定机关】国家能源局•【公布日期】2021.09.24•【文号】国能发科技规〔2021〕47号•【施行日期】2021.09.24•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】新能源正文国家能源局关于印发《新型储能项目管理规范（暂行）》的通知国能发科技规〔2021〕47号各省（自治区、直辖市）能源局，有关省（自治区、直辖市）及新疆生产建设兵团发展改革委，各派出机构，国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、内蒙古电力（集团）有限责任公司：为规范新型储能项目管理，推动新型储能积极稳妥健康有序发展，促进以新能源为主体的新型电力系统建设，支撑碳达峰、碳中和目标实现，我们组织编制了《新型储能项目管理规范（暂行）》，现印发你们，请认真执行。
执行中的情况和建议，请及时告知我局（科技司）。
国家能源局2021年9月24日新型储能项目管理规范（暂行）第一章总则第一条为规范新型储能项目管理，促进新型储能有序、安全、健康发展，支撑构建以新能源为主体的新型电力系统，根据《中华人民共和国电力法》《中华人民共和国行政许可法》《电力监管条例》《企业投资项目核准和备案管理条例》《关于加快推动新型储能发展的指导意见》等法律法规，制定本规范。
第二条本规范适用于除抽水蓄能外以输出电力为主要形式，并对外提供服务的储能项目。
第三条新型储能项目管理坚持安全第一、规范管理、积极稳妥原则，包括规划布局、备案要求、项目建设、并网接入、调度运行、监测监督等环节管理。
第四条国务院能源主管部门负责全国新型储能项目规划、指导和监督管理；地方能源主管部门在国务院能源主管部门指导下，建立健全本地区新型储能项目管理体系，负责本地区新型储能项目发展及监督管理；国家能源局派出机构负责对本地区新型储能政策执行、并网调度、市场交易及运行管理进行监管。
第二章规划引导第五条国务院能源主管部门负责编制全国新型储能发展规划。
2021年储能团体标准
2021年储能团体标准储能技术作为可再生能源领域的重要组成部分，对能源存储和应用提出了更高要求。
为了推动储能技术的发展和提升，各国储能团体纷纷制定了相应的标准。
本文将探讨2021年储能团体标准的相关内容，并对其意义和影响进行分析。
一、背景介绍储能技术是指将能源转化并存储在一种形式中，以便在需要时加以释放。
随着可再生能源的普及和应用，储能技术被广泛应用于能源储备、供需平衡和灵活电网等领域。
然而，储能技术的发展面临着一系列挑战，如电池性能、安全性和环境影响等。
为了解决这些问题，各国储能团体纷纷携手制定了一系列标准。
二、国际储能标准1. 国际电工委员会（IEC）标准IEC是全球电工和电子技术领域的国际标准化组织，负责制定储能领域的技术标准。
其中，IEC 62660系列标准规定了电动车辆（EV）和混合动力车辆（HEV）电池模块和系统的测试方法和要求；IEC 62933系列标准针对储能系统的性能、交互连接和安全性进行了规定。
2. 美国国家标准技术研究院（NIST）标准NIST作为美国的国家标准机构，致力于推动技术创新和标准化发展。
NIST SP 500-330系列标准针对电动汽车与可再生能源储能系统的集成进行了规范，试图实现能源的灵活调度和优化利用。
三、国内储能标准1. 中国电力企业联合会（CWEA）标准CWEA是中国电力行业的行业协会，负责制定和推广电力行业的标准。
CWEA 3100系列标准包括储能电站技术规范、储能电站关键设备技术规范等，为中国储能电站建设提供技术支持。
2.中国电力设备规范（GB）标准GB标准是中国国家标准，综合了行业和政府的要求，对储能电站的构建、设备选型和运行管理等方面进行了规定。
GB/T 33526-2017标准规定了储能电站的设计、建设和运维要求，推动了国内储能技术的发展和应用。
四、储能标准的意义和影响1. 促进技术创新和市场应用储能标准的制定为技术创新提供了规范和指导，为储能设备的研发和生产提供了可依循的标准要求。