4.2.1 机械安全 4.2.2 热安全 4.2.3 电气安全 4.2.4 电池系统安全性测试方法 4.2.5 电池系统生产安全要求
02 机械安全
4.2.1机械安全
电池系统应具备足够的机械强度， 保证在整车正常使用的生命周期内不会因振动、机械冲击等工况引发安全风 险。
机械安全
基于正碰、侧碰、侧柱 碰、底碰、石击的电池及
1、环境条件：0℃以上，风速不大于2.5km/h； 2、增加：对电池包或系统起到保护作用的车身结构，可参与火烧实验； 3、补充耐火隔板要求； 4、安全要求：删除2min自熄灭，保留不爆炸
1、按照GB/T 2423.18严酷等级5；
1、按照GB/T 28046.4（5.2.2）；
6
盐雾
2、试验周期28天{（2h喷雾+22h湿热存储）
系统级
1. 电池壳体，包括上盖、底板以 及密封条等附件，应采用阻燃 材料，以避免明火引燃整车
2. 电池包内部高压线束，包括主 回路高压线束、 电池电压采集 线束等，建议具有熔断保护， 防止在热失控期间因线束受损 短路引起的二次伤害
4.2.2.3阻燃设计
概述
为延缓热失控扩散，延长乘员逃生时间，电池系统的零部件应尽量选用阻燃等级较高或者不燃烧的材料，这样即使在热失控的极端环境 下，这些零部件至少不会进一步加剧反应。 1. 电池系统内部有机材料（如结构胶、导热胶等）应采用阻燃等级较高的材料 2. 应重点评估电池包内薄片非金属材料的阻燃等级 3. 其他与电芯直接接触材料，以及电气件、热管理部件等应选用阻燃等级较高或者不燃烧的材料 4. 在电芯热失控以后，建议评估喷发物对模组周围带来的绝缘下降引起的短路造成的二次加热
整车安全设计
振动可靠性安全设计
全生命周期高防护等级安 全设计
4.2.1.1 基于正碰、侧碰、侧柱碰、底碰、石击的电池及整车安全设计
针对于整车碰撞衍生出电池系统碰撞、挤压工况，需要结合整车设计及电池系统安装位置有针对性的进行结 构设计保证电池系统的机械安全。 电池系统的结构强度应至少满足《GB/T 31467.3-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第 3 部分： 安全性要求与测试方法》中电池系统模拟碰撞的标准要求或整车企业的标准要求。
4.2.1.3 全生命周期高防护等级安全设计
安装在车身外部的电池系统应具备 IP67 或以上的防护等级，并应定期维护检测以避免整个生命周期内防护 等级在使用过程造成降低。
电池系统接触防护
1. 集成式 BDU，并具备外壳防护设计； 2. 模组级别正负极位置防护设计； 3. 高压连接器防护:
电池系统防水防尘
4.2.2.2热扩散防护
电池级
1. 相邻电池间建议具备一定的隔 热设计，如增加绝热毡、气凝 胶、云母等隔热阻燃材料，延 缓热蔓延。
2. 电芯防爆设计（如防爆阀等） 指向建议避免直接朝向相邻电 芯，防止产生链式反应。电芯 的开阀保护时间，需要在单电 芯、模组中保持一致性，开阀 的条件应在一定的偏差范围内。
热安全设计案例
壳体隔热防护
壳体采用5mm气凝胶隔热毡，在火焰温度不超过400℃时（铁 锂电芯热失控时最高温度），隔热毡背温100℃左右。
黄色部分为 隔热毡材料
电芯间 隔热毡
电 芯
气凝胶隔热材料——平板加热模拟实际热失控实验
测试项目：铝板加热模拟实际热失控 测试平台：平板加热器 测试参数：温度 400℃（LFP热失控时最高温度） 测试材料：气凝胶隔热毡（PI膜包边处理） 测试尺寸：148*97*1.5mm
《电动汽车安全指南（2019版）》宣贯会
电池系统安全
单位名称：东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 2020年6月12日
目录
1 电池系统安全 2 机械安全 3 热安全 4 后续建议
01 电池系统安全
4.2电池系统安全
4.2 电池系统安全
基于市场上出现的电动汽车泡水、碰撞、底盘划伤后的起火事件，电池系统安全从 系统设计（机械安全、热安全、电气安全）、安全测试、生产三阶段展开，保证电 池系统的安全。
压力释放装置有效性 无
压力释放装置
压力
出现
时间
有无隔热装置的热趋势
有 无
隔热装置
温度
出现
有
时间
04 后续建议
后续建议
序 号
测试项目
GBT-31467.3
GB 38031-2020
采用正弦波扫频，7-18Hz：10m/s²；18-30Hz： 不低于制造商规定的正常SOC工作范围的50%；
1
振动
10m/s²逐渐减少到2m/s²；30-50Hz：2m/s²。 分三个轴进行，分别施加随机和定频振动载荷；
1. 电池系统箱体防护要求： 2. 防水透气阀:与箱体配合处防护在全生命周期等级达到 IP67 等级； 3. 电气接口防护要求:
电池系统防爆防护
1. 电池系统应具备有效的泄压装置，可以快速平衡内外部气压变化，防止因内部气压过高造成壳体变形引 起的防护等级降低或失效。 泄压装置安装的位置和方向应避免对乘员舱或车辆周边人员造成人身伤害， 且应避免引燃整车。
4
挤压
1、挤压板形式：R75半圆柱体，长度大于测试 对象高度，但不超过1m；2、挤压截止力： 200kN；3.挤压速度：无
1、挤压板形式：二选一，增加UN GTR No.20三拱挤压头作为可选； 2、挤压截止力：100kN，同1号修改单；3、挤压速度：增加，同单体
5
外部火烧
1、环境条件：试验环境温度，未规定风速； 2、汽油液面与测试对象距离可由双方商定； 3、间接燃烧阶段隔板未定义； 4、安全要求：无爆炸，若有火苗，应在火源移 开后2min内熄灭
碰撞安全设计
挤压安全设计
防石击安全设计
1. 应分析碰撞过程中电池箱体及其内部结 构（电池模组、高低压线束）产生的最 大变形情况，并结合电池模组允许的最 大变形量来判断碰撞过程中的安全风险；
2. 应具有吸能效果的结构设计，设计时应 考虑相应材料的塑性要求；
3. 应具有合理的内部加强筋设计，提高整 体结构强度；
壳体隔热毡布置示意图
平板加热器
温度记录仪
600
400℃加热温度变化
400
背面
正面
温度/℃
200
气凝胶隔热毡
0
0
200
400
600
800
时间/s
通过增加隔热毡厚度，如5mm可在400℃温度时正面温度15min控制在100℃左右。
热安全设计案例
某电池包使用了电池包减压阀和耐热盖，针对热蔓延设计了对策。
外梁设计 内梁设计
03 热安全
4.2.2 热安全
通过热管理系统对电池系统进行加热、散热、均衡、保温；电池系统内部要有防止热扩散的结构设计；关键部件 的阻燃设计，来确保电池系统的热安全。
热管理系统
冷却 加热 均衡 保温
防止热扩散
阻燃
热安全
4.2.2.1可靠的热管理系统
概述
无论在高温或是低温，都有引发电池热失控的风险，而电池热管理系统的设计目标就是结合BMS控制策略和调整功能，控制电池工作在 舒适温度范围内、并降低电池之间的温差实现性能均衡，保证系统热安全并延长系统寿命。要实现以上目标，需从冷却、加热、保温三 个方面进行设计，同时还需保证整个系统的气密安全，不允许发生冷却液泄露。需关注低温冷却管路可能引发的冷凝水，避免因此而导 致的绝缘、短路安全隐患。
3. 为适应不同工况，散热系统可按有无chiller以及风扇挡位分为多种回路： ①风冷散热系统中，能够对风扇状态进行检测并判定是否工作正常；当风扇或冷却系统其它部件出
现故障时能及时报警并采取保护措施（如限制充放电功率等）； ②液冷系统中，能够对压缩机、水泵等部件进行检测并判定是否工作正常；当冷却系统出现故障时能及时报
模组级
1. 模组间建议考虑合适的间距， 具备一定的防止热蔓延的能力； 建议采用隔热设计（如隔热罩 等），抑制热量在相邻模组间 的蔓延。
2. 设计合理的电连接孔、泄气孔 及火焰导向孔，防止蔓延
3. 对于不具备单体熔断功能的电 芯，模组建议采用可熔断连接 设计，防止电芯内短路时其他 并联电池产生电流倒灌，引发 热失控
1. 提高电池系统整体固有频率：
•
提高电池系统刚度：如增加车体安装点，优化固定梁结构设计；
•
减少电池系统的重量：轻量化的结构设计及材料选择；
2. 疲劳强度高的材料选择；
3. 提高电池系统强度：避免质量过度集中，在质量集中位置增强结构设计；固定梁焊接要求、结构紧固 件的选型及固定扭矩设计均应符合设计规范要求。
3、安全要求：无起火或爆炸现象
1、试验名：浸水；2、测试方法：样品连接好线束、接插件等部件，以下方法 二选一：1）同海水浸泡；2）新增IPX7；3、安全要求：1）方式一：无不小于100Ω/V，振动试 验后进行
单次扫频15min，共12次，3h。
区分装载在M1、N1类车和其他车辆，具体振动参数见标准
2 机械冲击 25g，15ms，半正弦冲击波形，z方向，3次
7g，6ms的半正弦波形，±z方向各6次 相邻两次冲击的间隔时间不小于5倍冲击脉冲持续时间
3 模拟碰撞 台车实验，实验方向：x和y方向
增加：存在多个安装方向，按照加速度大的安装方向进行试验
1. 根据指定的严苛工况下的系统发热量确定电池包散热形式及控制边界，保证电池最高温度不超过允许使用温度，且大多数时间能在舒适温度范围工作。
冷却 2. 建议正常工况下电池系统内部采集的温度点之间的最大温差不超过5℃，极限工况下最大温差不超过10℃，且能满足极限工况的连续运行（例如持续高速工况加快充）。
电池系统防腐防护
1. 在全生命周期内防腐的要求，要根据电池系统使用寿命要求和使用区域环境要求来确定电池系统的防腐 等级。