国内外动力电池标准体系比较分析*

陈庆文，刘桂才，何军飞，马晓茜†，杨　茹，胡善超，吴　婕

（1.广州能源检测研究院，广州 510170；2.华南理工大学能源高效清洁利用广东普通高校重点实验室，广州 510640）

国内外动力电池标准体系比较分析*

陈庆文1，刘桂才2，何军飞1，马晓茜2†，杨茹1，胡善超2，吴婕2

（1.广州能源检测研究院，广州 510170；2.华南理工大学能源高效清洁利用广东普通高校重点实验室，广州 510640）

动力电池是电动汽车的重要组成部分与关键技术点，而我国在动力电池上的标准仍然与发达国家相差甚远。因此，动力电池标准已成为制约我国电动汽车发展的重要因素。本文以国内标准为研究对象，从电动汽车与动力电池的实际生产应用出发，以每种类型电池的多种性能作为分类依据，提出了动力电池标准的体系框架。

动力电池；标准体系；电动汽车

0　引　言

随着经济的快速增长与城镇化进程的不断推进，我国汽车产业进入了蓬勃发展的时期。与此同时，传统燃油汽车使用大量的石油资源，加剧了我国能源紧缺的危机。因此，亟需加快和发展节能与新能源汽车，以有效缓解能源与环境压力、推动汽车行业可持续发展。

新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。对于电动汽车，我国采用的技术路线是“以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化”。国家对国内电动汽车技术的发展高度重视。近几年，国家组织实施了对电动汽车的研发项目，发布了一系列的规划，并且出台了许多扶助性政策，对购置的新能源汽车给予财政补贴［1，2］。因此，我国电动汽车在总体技术方面得到了较快的发展，但是在关键技术方面仍然与发达国家差距较大，当前电动汽车仍然面临着成本高、性能欠佳、续驶里程短的问题，制约着电动汽车行业的发展。

动力电池技术是电动汽车中的一个关键技术，是制约我国电动汽车发展的首要难题。一方面，动力电池的比能量和比密度距离普及推广还需要大幅度提高；另一方面，动力电池的成组技术和生产的一致性也需要在装备和工艺方面有所突破。在一致性方面，由于电动汽车与动力电池的种类繁多，各企业缺乏统一的认证标准，同时国家此前建立的动力电池标准内容较陈旧，相关指标落后，跟不上当前电动汽车的发展，严重阻碍着电动汽车的发展。因此，为了提高国内动力电池的产品质量，推动电动汽车的高效运行与技术发展，迫切需要规范动力电池的设计、制造、检测、安装、验收等方面的相关标准，建立与完善电动汽车的标准体系势在必行。

1　国内外动力电池标准现状

1.1国外标准现状

国际上对动力电池制定标准的组织有国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）和国际电工委员会（International Electro- technical Commission，IEC）等，这些组织针对锂离子电池、铅酸蓄电池、碱性蓄电池和燃料电池制定了一系列标准［5］。美国、欧盟等发达国家结合各自的国情，依靠自身雄厚的工业实力，从ISO、IEC采标，建立了各自适合的动力电池标准体系。发达国家在动力电池的标准上配套完善、针对性强、国际化程度高。发达国家在动力电池的设计、制造、检测、安装、验收等各个环节都有相应的并且比较详细的标准予以规范和指导，同时，紧密结合了国际上ISO、IEC所制定的标准，基本没有任何一个发达国家的标准是脱离国际的技术发展水平独立制定的。

日本目前已制定了一系列动力电池相关的国家标准即日本工业标准（JIS），此外还有日本电动车辆协会标准（JEVS），针对铅酸蓄电池、碱性蓄电池和燃料电池，涉及其容量、功率密度、充电效率、尺寸构造和寿命等，建立了较严密的标准体系；而美国针对动力蓄电池和燃料电池，在电池包和系统、电池模块上的涉及包装、寿命、性能、术语、安全标准等方面都制定了详细的规范准则；欧盟则在蓄电池的性能和寿命试验、试验参数等方面制定了单独详细的标准规定；德国在电动汽车锂离子电池和蓄电池的性能寿命、耐久性方面规定了特定的测试方法和判定准则。

1.2国内标准现状

目前国内关于电动汽车以及电池的标准数量众多，在动力电池方面主要的标准如表1所示。

目前国内标准主要分为国家标准和行业标准。行业标准是针对我国动力电池发展水平，在已有国家标准的基础上综合参考美国、日本等发达国家的相关标准而制定出的汽车行业动力电池检测标准。这些标准主要规定了多种类型车用动力电池的试验方法、技术要求、检验规则和储存包装。

表1　目前国内主要的动力电池标准Table 1　The currently major domestic battery standard

1.3国内外标准对比与启示

国内的动力电池标准虽然针对各类电池都有相关的规定，但是相比国外标准仍然有许多不足，主要表现在以下四个方面。

（1）标准体系覆盖面不广。动力电池的生产制造使用等部分环节缺乏相应的标准，电池的标准不应只涉及产品的标准，还应充分考虑在电池生产制造整个过程中的标准分布与满足情况。同时，目前国内在整组合电池组方面的标准内容匮乏，规定的检测对象多是“单体电池或者多只以上的单体串联单元电汇模块”，而在电动汽车上装载的是“整组合电池组”。

（2）与国内市场形势不适应。以锂离子动力电池为例，行业内主要执行的是QC/T 743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》，该标准规定了电动汽车用锂离子蓄电池的相关要求、试验方法、试验规则等内容［4］。但该标准已经使用了好几年，已无法适应锂离子电池的快速发展。

（3）标准的可操作性与有效性不强。我国制定的动力电池标准虽然在产品规格尺寸、基本性能要求、测试方法以及安全性要求等多方面均有涵盖，但是大多是指定在实验条件下的，对实际道路运行的复杂性考虑欠缺。此外，由于时效性的原因，蓄电池在使用过程中材料的特性会发生改变，相对初始状态来说其安全性明显下降，而我国的标准没能综合考虑电池使用过程中的时效性、安全性，不能真正反映动力电池在使用过程中的情况。

（4）检测标准偏低。例如，在蓄电池加热方面，中国的检测要求是将蓄电池置于85±2℃恒温箱，并保温120 min；而美国的检测要求是将电池至于烘箱中，升温至150℃并保持10 min停止。比较可知，我国在蓄电池耐高温检测项目上指标偏低且升温速率未明确。偏低的检测标准将导致动力电池的性能，特别是安全性能得不到保证，威胁着公民人身安全和社会安全，阻滞动力电池和电动汽车行业发展。

2　我国动力电池标准体系的研究

动力电池标准体系是指由现行有效及预计应制定（或修订）的关于动力电池的标准按其内在联系形成的科学有机整体，是由动力电池标准组成的系统。本文将针对我国动力电池标准体系，结合ISO、IEC等组织制定的标准体系，为我国动力电池构建标准体系框架提供参考。

2.1构建原则

（1）全面成套，层次清晰。

标准体系在组成上应是完整的、配套的，各子系统之间应层次分明，相互协调，统一于整个标准体系。标准体系应覆盖动力电池的生产应用全过程，在明确规定动力电池制造、性能等指标的同时，也要制定相对应的充电等相关应用标准。

（2）实用性和前瞻性的统一。

标准体系应紧密结合目前我国电动汽车与动力电池发展的实际情况，保证有较强的可操作性和针对性。同时应包含目前国内外相关的最新科研成果，并考虑到由于电动汽车与动力电池技术进步标准体系所应有的变化，照顾到标准体系的可修订性。让标准体系既能满足当前的迫切需要，又能适应科技的进步与创新。

2.2构建目标

动力电池标准体系建设的目的是对我国动力电池的标准进行有序分类并对其中有缺失的标准进行完善，促进标准之间的协调与统一，保证整个体系框架的科学、合理，以实现提高我国动力电池与电动汽车的技术水平、最大限度提升动力电池的社会经济效益、促进新能源汽车发展的目标。

（1）每年制（修）订相应的动力电池标准，满足动力电池的行业需求，保证动力电池的设计、制造、检测等各环节的规范。

（2）建立公开透明的动力电池标准修订机制，鼓励社会力量广泛参与动力电池标准体系建设，以全面提高动力电池标准的实用性与前瞻性。

（3）积极促进动力电池技术进步与标准之间的协调发展，紧跟科技发展并及时调整标准。

（4）积极参考国际标准和国外先进标准，提高国际标准化活动参与程度，加快我国动力电池标准国际化进程。

2.3标准体系框架

动力电池标准体系应涵盖各种类型的动力电池，涵盖动力电池的设计、实验、生产、安全、环保、可靠性等所有环节，符合国家、行业安全及环保方面相关法规政策要求。根据标准体系的内在联系特征及动力电池行业特点，建议建立如图1所示层次的动力电池标准体系。

图1　动力电池标准体系的构成［8］Fig.1　Structure of the power battery standard system［8］

经研究，在这个标准体系结构中，目前我国尚有一小部分标准处于缺失状态，标准体系仍不完善，系列标准的条目也不清晰。因此，为了促进动力电池的标准化，从动力电池的术语、规范、安全、环保、可靠性等角度进行分类，找出我国目前缺少的标准。对我国尚缺失的标准，结合我国的国情与 区域特点，可以考虑采用国外先进标准。

由图1可知，该体系分为11类：术语、总规范、安全、环保、使用环境、电池技术要求、性能测试、可靠性、车用动力电池、电池充电、电池组。我国仍缺失的标准与可参考的国外标准如表2所示。

表2　动力电池标准体系系列标准［8］Table 2　Series standards of the power battery standard system［8］

极材料（储氢合金）性能试验方法》 类别 已有的标准 缺失的标准 可参考的相关标准 可靠性 《电气公路用车的驱动用辅助锂离子电池 第2部分：可靠性和滥用试验》 《铅酸电池可靠性技术导则》、《燃料电池可靠性技术导则》、《锂离子电池可靠性技术导则》 IEC 62660-2、IEC/TR2 61438-1996、IEC 62282-5-1-2007、IEC/PAS 62282-6-1-2006、DIN V VDE V 0510-11-2008 车用动力电池 《电动道路车辆用铅酸蓄电池》、《电动汽车用铅酸蓄电池》、《电动助力车用密封铅酸蓄电池》、《摩托车用铅酸蓄电池》、《非公路旅游观光车用铅酸蓄电池》、《电动道路车辆用金属氢化物镍蓄电池》、《电动汽车用金属氢化物镍蓄电池》、《电动道路车辆用锂离子电池》 较为齐全 无 电池充电 《电动自行车用蓄电池及充电器 第1部分：密封铅酸蓄电池及充电器》、《电动自行车用蓄电池及充电器 第2 部分：金属氰化物镍蓄电池及充电器》、《电动自行车用蓄电池及充电器 第3部分：锂离子电池及充电器》、《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》、《锂离子蓄电池模块箱通用要求》、《锂离子蓄电池充电设备通用要求》、《锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议》、《电动汽车电池更换站通用技术要求》、《电动汽车非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议》、《电动汽车电池更换站通用技术要求》 《动力型锂离子电池 充电技术要求》、《电动汽车电池箱更换设备通用技术要求》 J2601-201003、JEVS D710-2002、SAE J1718-1997 电池组 电动汽车用动力蓄电池管理系统技术条件》 《动力型锂离子电池 组装技术要求》、《动力型锂离子电池 电池管理系统技术要求》、《电动车辆用整体蓄电池 低维护型、额定容量、主要尺寸》 J1797-200806、DIN VDE 0510-3-1989、EN 61960-1-2001、DIN EN 62281-2005、NF C58-660-1-2001、C 60095-2 AMD 2-1993、IEC 60254-1-2005、IEC 60254-2 AMD 1-2000、IEC 60896-21-2004、IEC 60896-11-2002、IEC 60896-21-2004、IEC 60896-22-2004、IEC/TR3 61431-1995、IEC/TR 62060-2001、IEC/TR2 61430-1997、SAE J2288-1997、SAE J 2289-2008

这些标准囊括了动力电池的设计、实验、制造、检测等各个方面，通过制定该标准体系，可以实现动力电池行业的标准化，其中，术语和总规范两大部分是制定动力电池规范和标准的基础，只有统一了术语和规范，才能有利于我国动力电池标准与国际标准的接轨，然而，这两大部分尚有许多不完善之处，应重点对待。随着我国对环境保护的逐渐重视，安全和环保方面的标准要求也要逐步完善。对使用环境、电池技术要求、性能测试、可靠性等通用性标准应参照目前我国企业的生产水平和国际相关标准来制定适合我国国情的标准。

3　结　语

动力电池是电动汽车的重要组成部分，通过分 析发现，我国的动力电池标准与发达国家仍然存在一定的差距，在许多电池应有的项目上缺乏相应的标准，并且制定的标准存在诸多问题。为完善我国动力电池的标准体系、提高动力电池的标准化管理水平、促进动力电池标准的发展，需在我国现有动力电池标准的基础上，尽快统一电池标准，构建一个结构优化、层次分明的标准体系。动力电池标准体系的建立与完善将会在很大程度上促进我国新能源汽车的发展。

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Analysis and Comparison between Standard Systems of Power Battery in China and Abroad

CHEN Qing-wen1，LIU Gui-cai2，HE Jun-fei1，MA Xiao-qian2，YANG Ru1，HU Shan-chao2，WU Jie2
（1.Guangzhou Institute of Energy Testing，Guangzhou 510170，China；2.Key Laboratory of Efficient and Clean Energy Utilization of Guangdong Higher Education Institutes，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）

Power battery is an important component and a key technical point of electric vehicle，while the power battery standard in China still falls far behind the developed countries.Therefore，the power battery standard has become an important factor of restricting the electric vehicle development in China.This paper gives a comprehensive analysis to the current power battery standards in China based on the performances of batteries as the classification，and proposes a new power battery standard system framework.

power battery；standard system；electric vehicle

TK0

Adoi：10.3969/j.issn.2095-560X.2015.02.011

2095-560X（2015）02-0151-06

陈庆文（1984-），男，硕士，工程师，主要从事能源计量研究。

2015-01-28

2015-02-09

广州市科技计划项目（2014J4100232）

马晓茜，E-mail：epxqma@scut.edu.cn

马晓茜（1964-），男，博士，教授，主要从事高效低污染燃烧研究。