2024电动土方机械用动力电池第1部分：安全要求

1要求目  次前  言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1缩略语和符号 2安全要求 2试验条件 3试验准备 5试验方法 6附录A（资料性）电池或系统典型结构 21附录B（规范性）电池或系统缘电阻试方法 23附录C（规范性）热失试验 25附录D（规范性）热扩试验 26I电动土方机械用动力电池第1部分：安全要求范围本文件规定了电动土方机械用动力电池（以下简称电池）单体、电池包或系统的安全要求和试验方法。本文件适用于电动土方机械用动力锂离子电池，其他类型动力蓄电池可参照执行。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T2423.4电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db交变湿热（12h＋12h循环）GB/T2423.17电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾GB/T2423.43电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装GB/T2423.56电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动和导则GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）GB/T19596电动汽车术语GB/T28046.4—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷GB38031电动汽车用动力蓄电池安全要求术语和定义GB/T19596、GB38031界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电动土方机械electricearth-movingmachinery;EEMM运行能量全部或部分由电能提供的土方机械。注1：电能来源于机载可充电储能系统、燃料电池、发电机、外接线网或其他外部储能装置等。注2：运行能量指土方机械作业所需要的能量，包括能量的输入、能量的输出，以及中间的能量转换过程。3.2电池单体secondarycell将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置。注：通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电。13.3电池包batterypack具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。注：通常包括电池单体、电池管理模块（不含BCU）、电池箱及相应附件（冷却部件、连接线缆等）。3.4电池系统batterysystem（存储装置。缩略语和符号缩略语下列缩略语适用于本文件。BCU：电池控制单元（batterycontrolunit）FS：满量程（fullscale）PSD：功率谱密度（powerspectraldensity）RMS：均方根（rootmeansquare）SOC：荷电状态（state-of-charge）符号下列符号适用于本文件。I1：1h率放电电流（A），其数值等于额定容量值。I3：3h率放电电流（A），其数值等于额定容量值的1/3。安全要求8.1.2进行过放电试验，应不起火、不爆炸。8.1.3进行过充电试验，应不起火、不爆炸。8.1.48.1.5进行加热试验，应不起火、不爆炸。8.1.68.1.7进行挤压试验，应不起火、不爆炸。8.1.8进行热失控试验，应不起火、不爆炸。28.2.1100Ω/V。8.2.2100Ω/V。8.2.3100Ω/V。8.2.48.2.530min之内的绝缘电阻应不小于100Ω/V。8.2.6进行防护等级试验，试验后需满足IP68要求，应无泄漏、外壳破裂、100Ω/V。8.2.7进行外部火烧试验，应不爆炸。8.2.8100Ω/V。8.2.9100Ω/V。8.2.10Ω/V。8.2.11100Ω/V。8.2.12100Ω/V。8.2.138.2.13100Ω/V。8.2.14100Ω/V。8.2.15100Ω/V。8.2.16试验条件22℃±5℃10～90%86kPa～106Pa。8.15.1执行。3A的安全工作限值。100/VB。（如尺寸或质量）不适合进行某些测试，那么制造商与检测机象的子系统应包含和整车要求相关的所有部分（。SOCn%1h，1I3T，T按照公式（1）SOC。SOC30min。T=100n3 （1）100式中：T——放电时间，单位为小时（h）；n——试验目标值的百分数值。电压测量装置：±0.5%FS；电流测量装置：±0.5%FS；温度测量装置：±1℃；时间测量装置：±0.1%FS；尺寸测量装置：±0.1%FS；质量测量装置：±0.1%FS。测试过程误差控制值（实际值）与目标值之间的误差要求如下：a) 电压：±1%；b) 电流：±1%；c) 温度：±2℃。4数据记录与记录间隔除另有说明外，测试数据（如时间、温度、电流和电压等）的记录间隔应不大于100s。试验准备标准充电1I31h的搁置时间1h（1h的搁置时间）。以制造商规定且不小于1I3转恒压充电，至充电电流降至0.05I1时停止充电，充电后搁置1h（或制造商提供的不大于1h的搁置时间）。预处理的状态。步骤如下：7.1.1对电池单体进行标准充电；1I3的电流放电至制造商规定的放电截止条件；30min或制造商规定时间；a)~c)5次。3%理，预处理循环可以中止。工作状态确认正式开始测试前，电池包或系统的电子部件或BCU应处于正常工作状态。预处理激活和稳定的状态。步骤如下：1I330min或制造商规定的时间；1I3的电流放电至制造商规定的放电截止条件；30min或制造商规定的时间；a)~d)5次。53%成了预处理，预处理循环可以中止。241I330min或制造商规定的时间。试验方法一般要求所有安全试验均在有充分安全保护的环境条件下进行。如果试验对象有附加主动保护线路或装置，应除去。过放电试验对象为电池单体。7.1.1方法充电。1I190min。1h。过充电试验对象为电池单体。7.1.1方法充电。1I31.1115%SOC后，停止充电。1h。外部短路试验对象为电池单体。7.1.1方法充电。10min5mΩ。1h。加热试验对象为电池单体。7.1.1方法充电。5℃/min130℃±2℃，并保持此30min后停止加热。1h。6温度循环试验对象为电池单体。7.1.1方法充电。115次。1h。表1温度循环试验一个循环的温度和时间温度℃时间增量min累计时间min温度变化率℃/min25000-40606013/12-40901500256021013/1285903002/385110410025704806/7图1温度循环试验示意图挤压试验对象为电池单体。7.1.1方法充电。按下列条件进行试验：相同；75mm（2所示）；2mm/s；70V15%100kN1000倍试验对象重量后停止挤压；10min。1h。图2电池单体挤压板示意图热失控电池单体按照附录C进行热失控试验。振动试验对象为电池包或系统。试验开始前，将试验对象的SOCSOC50%。GB/T2423.43z轴随机、z轴定频、y轴随机、y轴定频、x轴随机、x（xy轴方向选择顺序，以缩短转换时间。测试过程参照GB/T2423.56。23进行，34进行45进行。表2小型机车辆电池包或系统的振动测试条件随机振动（每个方向测试时间为21h）频率Hzz轴功率谱密度（PSD）g2/Hzy轴功率谱密度（PSD）g2/Hzx轴功率谱密度（PSD）g2/Hz50.050.040.0125100.06/0.03200.060.040.032000.00080.00080.00025均方根RMSz轴y轴x轴1.44g1.23g0.96g8图3小型机车辆电池包或系统随机振动测试曲线表3非小型机且不具有破碎工况车辆电池包或系统的振动测试条件随机振动（每个方向测试时间为21h）频率Hzz轴功率谱密度（PSD）g2/Hzy轴功率谱密度（PSD）g2/Hzx轴功率谱密度（PSD）g2/Hz50.0660.0530.0165100.079/0.04200.0790.0530.042000.0010.0010.00033均方根RMSz轴y轴x轴1.65g1.41g1.10g9图4非小型机且不具有破碎工况车辆电池包或系统随机振动测试曲线表4非小型机且具有破碎工况车辆电池包或系统的振动测试条件随机振动（每个方向测试时间为21h）频率Hzz（PSD）g²/Hz频率Hzy轴功率谱密（PSD）g²/Hz频率Hzx（PSD）g²/Hz50.110050.055050.030090.160090.0650100.0850100.1300180.0070140.0600130.0200300.0500200.0150170.0130600.0090320.0150240.00601020.0500600.0040410.01001150.01001000.0600530.00251650.01501150.0110950.03502000.06701800.01101200.0100\\2000.00701800.0180\\\\2000.05400\\\\均方根（RMS）z轴均方根（RMS）y轴均方根（RMS）x轴1.84g2.16g1.94g10图5非小型机具有破碎工况车辆电池包或系统随机振动测试曲线2h。机械冲击试验对象为电池包或系统。5规定的半正弦冲击波，±z612次。66所示。5倍冲击脉冲持续时间。2h。表5机械冲击测试参数测试程序参数要求冲击波形半正弦波测试方向±z加速度值，g7脉冲时间，ms6冲击次数，次正负方向各611表6机械冲击脉冲容差范围点脉宽ms±z方向加速度值GA1.000.00B2.945.95C3.065.95D5.000.00E0.002.68F2.008.05G4.008.05H7.000.00图6机械冲击脉冲容差范围示意图模拟碰撞试验对象为电池包或系统。GB/T2423.4377（xy轴方向（x/y/z）2h。表7模拟碰撞脉冲容差范围点脉宽ms≤3.5t（整车整备质量）3.5t～7.5t（整车整备质量）≥7.5t（整车整备质量）x方向加速度gy方向加速度gx方向加速度gy方向加速度gx方向加速度gy方向加速度gA20000000B502081056.65C652081056.65D10000000012E0104.552.542.5F50281517101210G80281517101210H120000000图7模拟碰撞脉冲容差范围示意图挤压试验对象为电池包或系统。按下列条件进行试验：挤压板形式：选择以下两种挤压板中的一种：——挤压板如图8所示，半径75mm的半圆柱体，半圆柱体的长度（L）大于试验对象的高度，但不超过1m；——挤压板如图9所示，外廓尺寸为600mm×600mm或更小，三个半圆柱体半径为75mm，半圆柱体间距30mm。y（xy轴方向2mm/s；100kN30%时停止挤压；10min。2h。图8挤压板形式一示意图13图9挤压板形式二示意图湿热循环试验对象为电池包或系统。按照GB/T2423.4Db1060℃或更高温度（如果制造商要求）5次。2h。14标引序号说明：Y1——相对湿度，%；Y2——温度，℃；X——时间，h；a——升温结束；b——降温开始；c——推荐温湿度值；d——冷凝；e——干燥；f——一个循环周期。图10温湿度循环防护等级8.2.1振动试验后的电池包或系统。GB/T4208—201714.2.7mm1000mm850mm的试验对象，其最150mm24h5℃。2h。8.2.1振动试验后的电池包或系统。GB/T4208—201713.4第二种方式所述方法和流程进行试验。2h。外部火烧0℃2.5km/h。152050cm8cm5011所示。4个阶段：3m60s70s；60s60s12所示，也可以用耐火材料参考此尺寸制作；2h或试验对象外表温度降至45℃以下。图11外部火烧示意图标引序号说明：耐火性：SK30；成分：30%~33%Al2O3；密度：1900kg/m3~2000kg/m3；有效孔面积：44.18%；开孔率：20%~22%体积比。图12耐火隔板的尺寸和技术数据16温度冲击试验对象为电池包或系统。（-40℃±2℃±21330min8h5次。图13温度冲击试验示意图2h。盐雾试验对象为电池包或系统。8.2.9.2GB/T28046.4—20115.5.2GB/T2423.17的测试条件进行试验。盐溶液采用氯化钠（化学纯、分析纯）5%±1%（分数）。35℃±2℃下测量pH6.5~7.2之间。1424h35℃±2℃下对试验8h16h。30个循环。应用场景存在严酷工况（）时应对电池仓进行密封处理。标引序号说明：17t——时间，h；a——低压上电监控；b——连接线束完毕，不通电；c——打开（喷盐雾）；d——关闭（停喷盐雾）。图14盐雾试验循环高海拔试验对象为电池包或系统。4000m4000m的气压条件。4000m5500m的气压条件。8.2.10.25h。8.2.10.21I3的电流放电至制造商规定的放电截止条件。2h。过温保护试验对象为电池系统。20℃±10℃（如果电池系统制造商要求a)b)（如适用）8.2.11.3的规定升高。定的最高工作温度。试验对象自动终止或限制充电或放电；试验对象发出终止或限制充电或放电的信号；2h4℃。1h。过流保护试验条件如下：2010的环境温度下进行；18按照电池系统制造商推荐的正常操作（）SOC（假设外部直流供电设备的故障（正常范围内）。过电流水平；流。然后，将电流在5s内从最高正常充电电流增加到8.2.12.2中c）所述的过电流水平，并继续进行充电。试验对象自动终止充电电流；试验对象发出终止充电电流的信号；试验对象的温度稳定，温度变化在2h内小于4℃。1h。外部短路保护试验对象为电池系统。试验条件如下：试验应在20℃±10℃的环境温度或更高温度（）下进行；外部短路过程：a）在开始试验时，用于充电和放电的相关主要接触器都应闭合（如电池系统回路中包含相关继电器），来表示可行车模式以及允许外部充电的模式。如果这不能在单次试验中完成，则应进行两次或更多次试验；b)5mΩ。试验对象的保护功能起作用，并终止短路电流；试验对象外壳温度稳定（温度变化在2h内小于4℃）后，继续短路至少1h。1h。过充电保护试验对象为电池系统。试验条件如下：20℃±10℃的环境温度或更高温度（下进行；（如使用外部充放电设备调整试验对象的SOC用于充电的所有相关的主要接触器都应闭合（如电池系统回路中包含相关继电器）。19充电过程如下：试验对象自动终止充电电流；试验对象发出终止充电电流的信号；8.2.14.410℃的温度值；1012h。1h。过放电保护试验对象为电池系统。试验条件如下：20℃±10℃的环境温度或更高温度（下进行；（调整试验对象的SOC用于放电的所有相关的主要接触器都应闭合（）。放电过程如下：外部放电设备应连接到试验对象的主端子；试验对象自动终止放电电流；试验对象发出终止放电电流的信号；8.2.15.4a）25%为止；2h4。1h。热扩散电池包或系统按照附录C进行热扩散试验。20附录A（资料性）电池包或系统的典型结构电池包接口（如冷却、高压、辅助低压和通信等）。图A.1是一个电池包的典型结构。标引符号说明：In——冷却介质进口；Out——冷却介质出口。图A.1电池包典型结构（器池系统，分别如图A.2和图A.3所示。21标引序号说明：In——冷却介质进口；Out——冷却介质出口。图A.2含集成电池控制单元的电池系统典型结构标引序号说明：In——冷却介质进口；Out——冷却介质出口。图A.3外置集成电池控制单元的电池系统典型结构22附录B（规范性）电池包或系统绝缘电阻测试方法目的明确电池包或系统的绝缘电阻测试方法。22℃±515%~90%。电压检测工具的内阻不小于10MΩ生影响，则应将绝缘监测功能关闭或者将绝缘电阻监测单元从B级电压电路中断开，以免影响测量值，否则制造商可选择是否关闭绝缘监测功能或者将绝缘监测单元从B级电压电路中断开。方法1用相同的两个电压检测工具同时测量电池包或系统的两个端子和电平台之间的电压,如图B.1中所示。待读数稳定，较高的一个为U1，较低的一个为U1`。注：电池包或系统的电平台可以是其与整车电平台连接的可导电外壳。UU1`电平台测试对象UU1电平台图B.11添加一个已知电阻R0，阻值推荐1MΩ。如图B.2中所示并联在电池包或系统的U1侧端子与电平台之间。再用B.3.1.2待读数稳定，测量值为U2和U2`。23UU`2台电平测试对象UR0U2电平台图B.22计算绝缘电阻Ri，方法如下：RiR0U1U1`U2U2`（B.1）（B.2）来计算。Rr

U' U'0i =R0

21 （B.1）Ri+r

U2 U1Ri=

1U

11U'1

·········································（B.2）21U2 U1方法2使电池包或系统处于接通的状态。注：电池包或系统的电平台可以是其与整车电平台连接的可导电外壳。1.5倍或50030。24附录C（规范性）热失控试验试验对象为电池单体或最小管理单元。注：最小管理单元为电池管理系统可以监控的最小蓄电池单元。见表C.1C.11±2的直径应小于1mm。表C.1试验对象电能E（Wh）加热装置最大功率（W）E<10030～300100≤E<400300～1000400≤E<800300～2000E≥800>600将试验对象充电到100SOC后，再对试验对象用1C电流继续充电12min并以其最大功率对试验对象进行持续加热，当发生热失控或者C.2.1定义的监测点温度达到300停止触发，关闭加热装置。热失控判定25%；监测点的温升速率dT/dt≥1℃/s，且持续3s以上。当a)和c)或者b)和c)发生时，判定发生热失控。加热过程中及加热结束1内，如果发生起火、爆炸现象，则试验终止。硬壳及软包电池 b)圆柱形电池-I c)圆柱形电池-II图C.125附录D（规范性）热扩散试验目的电池包或系统发生单个电池热失控后应提供一个热失控报警信号并应无起火或爆炸现象。（SOC（通常明显区别于制造商规定的工作状态。的功能或特性。制造商应提供D.3.2~D.3.5中说明电池包或系统安全性文件。（例如：GB/T34590ISO26262GB/T20438IEC61508中的故障分析或类似的方法。发的热扩散所引起的危害影响的系统和组件。分：对其操作策略的描述。实现功能的物理系统或组件的标识。试验时间、地点及产品技术参数；D.5（部烟、火、爆炸等）的照片、数据和时间等。26保护分析与验证报告应包含表D.1所列3项报告，其中第1项和第2项为制造商提供，第3项由检测机构出具。注：D.3.5d)与D.4所述的验证试验可为在相同检测机构进行的同一试验。表D.1热扩散乘员保护分析与验证报告详细内容编号报告名称对应章节1制造商定义的热失控报警信号说明D.2.1、D.2.22说明电池包或系统安全性技术文件D.3.2、D.3.3、D.3.4、D.3.53检测机构依据制造商提供的技术文书、试验程序进行结果验证的检测报告D.4试验对象试验对象为电池包或系统。试验条件试验应在以下条件进行：本试验在温度0以上，相对湿度10%～90%，大气压力86kPa～106kPa的环境中进行；SOCSOC调至不低于制造商规定的正常SOC工作范围的95%系统，SOC调至不低于制造商工作范围的90%；电，需在试验开始前确认试验对象的SOC满足要求；试验开始前，所有的试验装置正常运行；试验在室内环境或者风速不大于2.5km/h的环境下进行。试验方法推荐D.6.3.3、D.6.3.4、D.6.3.5作为热扩散试验的可选方法，制造商可以选择其中一种方法，也可自行选择其他方法来触发热失控。体包围的电池单体。完成以上试验后，在试验环境温度下观察2h。推荐的针刺触发热失控方法如下：刺针材料：钢；刺针直径：3mm~8mm；针尖形状：圆锥形，角度为20°~60°；针刺速度：0.1mm/s~10mm/s；27（。D.5.3.5中规定的温度传感器的位置相对应；对触发对象进行加热，加热装置的功率建议参照表D.2；当发生热失控或发出热失控报警信号或者D6.3.5定义的监测点温度达到300℃后，停止触发。表D.2加热装置功率选择触发对象电