电动汽车动力仓通用要求编制说明.docx

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电动汽车动力仓通用要求编制说明

GB/T《电动汽车换电安全要求》编制说明

1.工作简况（包括任务来源、主要工作过程、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等）

1.1.任务来源

该标准制定计划由国家标准化管理委员会下达，计划编号为：

20130116-T-339。

项目名称为GB/T《电动汽车动力仓通用要求》。

项目原计划制定电动汽车上容纳换电动力电池的仓体的通用要求，即规定车辆换电部分的通用要求。

随着国家电网不再继续推进行业统一的换电电池箱，项目一度停滞。

随着我国新能源汽车产业化发展的不断深入，不少汽车企业推出换电车型并建设换电设施，在电动汽车换电模式上有了进一步的应用实践和成功案例。

目前，市场上有超过5万辆的换电模式的出租车（约1.6万）和家用乘用车上路运行，与行车安全相关的换电动力仓受到广泛重视。

2019年6月3日，由国家发展改革委会同有关部门共同研究制定了《推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用实施方案（2019-2020年）》。

提出了引导企业创新商业模式，推广新能源汽车电池租赁等车电分离消费方式，降低购车成本。

进一步刺激行业其他企业纷纷开展换电模式车辆的研究。

汽车行业根据电动汽车换电新的发展时机与标准化需求，召集行业专家研究换电车型的安全性要求及评价方法。

该标准的目标是，一方面能为汽车行业换电车辆的安全性测试提供依据，另一方面为正在研究或将来研究换电模式的企业定义换电车辆的安全要求提供指导。

1.2.主要工作过程

1.2.1.前期研究与规划

自2013年起，汽车行业一直密切关注换电模式车辆的发展动态，积极组织具有换电模式的整车企业和换电设施企业开展沟通交流，并实地考察换电车型的使用，换电过程及换电站的运营。

2018年11月13日在天津召开了电动汽车换电技术及标准讨论会议，来自整车企业、部件企业、测试机构在内的20多位专家出席，讨论标准制定思路和编制原则，通过对换电安全的标准化以促进换电车辆安全、保障可靠运行。

本标准应考虑从换电车辆及系统的应用场景和实际使用情况出发，通过对车载换电系统进行系统试验，考核系统在机械强度、电气性能、环境适应性和触电防护等方面的性能，总体反映车辆的换电应用的特殊安全性。

本次会议为制定该标准奠定了良好的技术研究方向和基础。

1.2.2.工作组历次会议介绍

a）2020年1月14日，在天津市召开换电标准讨论会议，来自整车企业、部件企业、检测机构近20余位专家出席了此次会议。

会议介绍了项目背景、行业观点以及电动汽车换电标准体系建设方案，并首次讨论了GB/T《电动汽车换电安全要求》编制方案。

会议就标准框架、标准思路和适用范围达成初步共识。

会上明确了标准的名称为GB/T《电动汽车换电安全要求》，标准规定的场景是换电车辆在换电前后以及换电后在车辆使用过程中的安全要求，标准的分析过程应结合失效模式分析等内容。

b）2020年1月14日，在天津召开工作组成员讨论会。

进一步讨论标准文本内容，梳理了影响换电的关键部件（如换电机构，换电接口，换电电池包），明确了技术要求应考虑一般要求、结构安全、电气连接安全、冷却接口安全等，测试方案应结合整车耐久性测试，系统及子部件测试。

c）2020年2月4日，工作组成员编制0.1版草稿，2月6日工作组成员内部互提意见并进行了文本的修订，形成了0.2版草稿。

d）2020年2月12日，工作组成员开会讨论草稿内容。

会议介绍标准草案最新修改内容，并对此前工作组成员反馈意见和处理情况进行详细说明和集中研讨，共形成了21条意见和待解决问题。

本次会议的观点有：

不限制各个企业的技术限制，亦不建议对于硬件部分给企业增加额外的成本。

在电动汽车安全和电池安全中有相应的技术要求，并且不会因换电模式而受到影响的安全要求不单独体现。

同时会上讨论了换电次数要求，整车试验的总里程等重要指标。

e）2020年2月19日，工作组成员开会讨论0.3版草稿内容。

根据前两次讨论意见重新调整标准框架，技术要求分为一般要求、整车要求、部件要求三个部分，测试方法按照整车试验、系统试验、部件试验三个部分。

基于新框架，完成技术要求部分的讨论和整合。

会上还对换电的失效模式进行了讨论并基本认可。

会后形成0.4版草稿。

f）2020年2月28日，工作组成员召开会议，会议进一步讨论标准草案。

会上对技术要求进行了逐条讨论，完成了14条建议的处理并达成一致，另外重点讨论了试验方案，包括试验方法、试验考核方式。

主要明确了对于整车试验的试验性质和操作方案、部件试验的必要性及考核方式。

会后形成0.5版草稿。

g）2020年3月4日，工作组成员召开会议，进一步讨论修改意见和和更新的内容。

重点围绕整车试验方案和部件试验方案，进一步明确“整车试验可由车辆制造厂在整车可靠性试验期间开展，试验期间应填写试验记录单，试验结束后形成试验报告。

”的方案。

同时考虑到整车和系统试验的考核不能完全覆盖所有失效模式，保留且根据实际情况调整了部件测试项。

会后正式形成工作组草案V1.0版。

h）2020年3月11日，工作组成员再次召开会议，讨论关键指标的定义及后续验证方案。

对于换电次数，工作组成员介绍了个人用户车辆和运营车辆的换电次数计算方式，实际运营数据分析图表，以及企业标准等内容。

本次会议针对标准文本的内容，逐条进行了再次确认，形成了十多条修改意见。

本次会议还重点讨论了试验方法。

形成了工作组草案V2.0版。

i）2020年3月16日，工作组成员进一步沟通换电次数等主要指标，从个人用户车辆和运营车辆的角度，以及换电使用频次的差异，最终形成两种方案，分别按照换电频次和按照个人用户车辆和运营车辆设计寿命进行分档。

同时，形成草稿V3.0版，发给标准工作组进行组内意见征询。

j）2020年3月20日，根据各个企业意见反馈和进一步讨论，确定换电次数方案并形成工作组草案V4.0版。

形成征求意见稿，发送行业广泛征求意见。

1.3.主要参与单位

主要参加单位：

新能源汽车整车、关键部件生产企业及检测机构。

2.标准编制原则和主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的论据，解决的主要问题，修订标准时应列出与原标准的主要差异和水平对比

2.1.编制原则

a）本标准应考虑通过理论、试验和实际使用结果分析涉及安全性的失效模式和机理。

b）标准总体框架应先给出安全要求项目，再描述测试方法或验证方法，最后规定符合性判定准则。

c）分析标准草案合理性，与其他标准做好协调。

d）分析验证标准内容的科学性和合理性，要起到对安全的引领和规范作用，又不给企业带来过多的负担。

2.2.主要技术内容说明

2.2.1.失效模式分析

通过对企业FMEA的分析和讨论，基本确定了在换电过程和车辆行驶两个场景当中，结构安全、密封防护、电气故障和环境影响等方面的失效情况和技术要求。

并基本确定了整车试验结合耐久试验+换电进行测试、系统及子部件测试的方案。

2.2.2.主要内容

a）【适用范围】本标准规定了电动汽车换电特有的安全要求、试验方法和检验规则。

本标准适用于可进行换电的M1、N1类电动汽车。

主要考察对象是换电电池包、换电机构、换电接口等。

b）【术语-换电】换电是通过人力或者机械协助，快速更换动力蓄电池实现电动汽车电能补充的过程。

c）【术语-换电电池包】换电电池包是指电动汽车换电用动力蓄电池包（简称为电池包），可在非车载状态下进行充放电。

前期讨论换电和换电接口的定义做了一定的调整，将换电电池中“通过人力或机械协助，短时间内在电动汽车完成安装”的描述调整至换电的定义的描述。

d）【术语-换电接口】用于连接换电电池包与车身，传输电能量、电信号、通信数据和热能介质的连接装置。

换电接口一般包括电连接接口和冷却接口，但不一定必须。

比如风冷或者自然冷却，可以没有冷却接口，对应的要求不需要满足。

e）【术语-换电机构】换电机构是指用于结合和分离换电电池包与车身的机械装置，可具有引导、定位、限位、保持、紧固和锁止等功能。

f）【术语-车载换电系统】车辆上与换电操作或换电功能相关的部件所组成的系统，可包括换电电池包、换电接口、换电机构以及车身与之相联系的部分，简称换电系统。

车载换电系统示意图见图1。

g）【一般要求】在设计允许的环境条件下，换电电动汽车应满足整个设计寿命周期之内安全、快速、可靠更换电池包的要求。

h）【一般要求】换电接口及换电机构表面不应有毛刺，异物，飞边及类似尖锐边缘，换电接口及换电机构连接应牢固，并且有防止不正确耦合的结构或设计。

主要是防止换电时异物杂质容易掉入到换电接口，造成泄漏或电气绝缘故障。

i）【一般要求】电气连接顺序：

该条内容在讨论时有争议，部分企业建议取消该要求，本标准为整车级安全要求，电气连接顺序与整车级安全不在一个层面，应作为电气部件的要求或企业对电气供应商要求，不宜体现在该标准中。

部分企业认为非常重要，影响安全。

暂做保留，待意见征集阶段，征集其他企业的意见。

j）【一般要求】电动汽车换电机构除满足自动化解锁之外，应具备手动紧急解锁功能。

应采用两个及以上操作解锁，过程须连续可靠，避免误操作。

换电的基本功能。

k）【一般要求】电池包应具备可靠的接地功能。

l）【一般要求】应避免冷却管路中的冷却剂意外泄漏时引发电气接口绝缘故障或其他安全隐患。

主要考察的是，由于换电模式，冷却管路有频繁插拔的使用场景，防止换电模式导致的冷却剂泄露印发电气接口绝缘故障灯。

m）【一般要求】换电时应监测电池包是否完全安装到位并固定完成，并将信号传递至整车及换电站。

在行车过程中，应实时监测换电机构是否正常，并将信号反馈给整车，避免行车过程中出现松动或意外解锁。

标准讨论过程中，就监测信号进行了讨论，不拘于是哪路信号，也不必是单独的换电监测信号，可以集成在其他功能中的任何可以实现监测换电是否正常的信号均可，比如高压互锁信号。

n）【一般要求】换电电动汽车与电池包在设计寿命周期内应具有满足互操作性的电气、通信、热管理等功能。

主要考察由于换电引起其频繁连接断开导致的失效。

同时也应保证在设计寿命周期内均满足互操作性的要求。

o）【一般要求-易损件】在满足换电安全情况下，允许存在易损耗零部件，并应在车辆使用说明书中给出易损耗零部件的定义、维护和更换要求。

易损耗零部件在其设计寿命内不应出现故障和失效。

p）【整车要求-换电操作】换电试验和道路运行试验相结合，主要验证可行性的试验。

该条要求中的换电次数在后续章节有说明。

在试验周期内，通过考察有无换电失败、有无换电失效导致的无法正常行驶的情况，主要通过目测和查看试验记录完成检查。

企业应正确、完备记录试验中的情况，按照附录A的要求提交资料记录单。

q）【整车要求-道路运行】道路运行试验可以结合企业内部验证试验完成，因此该条内容没有严格限制道路行驶试验的总里程数，只规定了最低里程数。

道路类型配比参考GBT28382的要求。

道路试验主要考察的是试验中有无出现换电失效，有无换电机构和换电接口因换电模式导致的腐蚀、变形、松动、脱落、电气失效、漏气漏液等情况。

r）【整车要求-车辆防水】主要考察在下雨天或者涉水时换电接口的密封性的失效，进行涉水和清洗试验，用换电接口的绝缘失效和密封失效加以判断。

s）【部件要求】换电系统应进行振动和机械冲击试验。

试验后应进行绝缘电阻、防护等级、耐电压、温升等试验。

通过振动和机械冲击等试验，验证整个换电系统在使用过程中有无出现换电失败或换电失效导致车辆无法正常行驶的情况。

其中有两点，首先换电系统是包括了电池包及附属结构和连接车身端的换电机构和换电接口，台架应模拟电池包在整车上的实际使用情况，或者带着包裹电池包的舱室一起试验。

其次，绝缘测试、防护等级、耐电压试验、温升试验可以搭配电池包一起试验，也可以拆下来单独进行试验，取决于企业的要求和试验的便利性。

比如在振动和机械冲击后，可以带着电池包进行绝缘电阻和防护等级的试验，换电接口拆下来后可以单独进行耐电压和温升试验。

3.主要试验（或验证）情况分析

因标准制定处于疫情期间，为验证整车试验，系统试验及部件试验的可行性，本标准采用了调研部分企业的企业标准和验证情况进行可行性判断。

3.1.整车试验验证

分别调研了两家企业，在换电操作和道路运行试验中，企标要求的换电次数均超过1500次，总里程均超过15000公里。

换电及道路试验准备顺序是准备样车及样品过程记录（包含换电数据记录+异常问题记录）结果评定。

道路试验步骤是：

a）完成一个道路试验的cycle（根据企标的道路类型配比）；

b）进入换电站/室，集中换电数十次，每次换电后需检查并且记录；

c）a）-b）步骤为一个循环，重复N个循环。

d）完成c）后进行涉水试验，检查结果。

企业验证测试结果显示为通过。

3.2.振动试验验证

换电系统按GB38031中电池包振动和机械冲击的试验方法进行，测试系统台架安装见图2。

图2台架安装示意图

振动试验频谱如下：

试验顺序是试验前样品外观、结构检查随机振动试验定频振动试验试验后样品外观、结构检查。

试验结束后，电池包没有出现变形、裂纹等结构损坏。

在试验中及试验后，换电接口的电气接口没有出现连接故障。

冷却接口没有发生密封故障。

4.明确标准中涉及专利的情况（对于涉及专利的标准项目，应提供全部专利所有权人的专利许可声明和专利披露声明）

无。

5.预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

进一步完善新能源汽车标准体系，为换电模式电动车辆政策的研究和制定提供标准依据，引导行业发展换电模式电动汽车。

为汽车行业及企业开展换电模式的研究和换电开发设计提供指导和给予启发。

6.采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况

本标准为国内首个换电车辆整车级安全要求的标准，主要依据来源于行业中有换电车辆运营经验和对换电车辆有研究的企业的要求及分析，其中核心单位有销售数万辆换电车辆和2年以上运营的成功经验。

7.在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性标准的协调性

本标准与现有电动汽车相关标准协调一致。

8.重大分歧意见的处理经过和依据

就验证换电次数的论证，经过了多次讨论。

讨论中，先假设一个换电次数设定模型，通过新能源乘用车的使用寿命和换电频次进行换电次数的推算。

目前市场上的新能源车辆续航里程有150-700公里不等。

各个企业的车辆的设计寿命不同，个人用户车辆一般10年20万公里，运营车一般是10年/40万公里或10年60万公里。

根据工作组成员提供的实际运营数据和大数据调研分析，认为个人用户车辆（设计寿命20万公里）实际使用的换电次数10年定为1500次为宜。

运营车辆考虑到换电频次等因素，设计寿命60万公里，换电次数应达到5000-8000次。

标准应考虑分档。

具体分档可参考征求意见稿。

9.标准性质的建议说明

本标准为推荐性标准。

10.贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法、实施日期等）

无。

11.废止现行相关标准的建议

无。

12.其他应予说明的事项

标准讨论过程中，对于原标准名称GB/T《电动汽车动力仓通用要求》进行了讨论，该标准立项时间为2013年，定义动力仓是基于国家电网标准电池箱的概念，或商用车的电池在车体中的结构布置情况而提出的。

随着近年来新能源乘用车的换电模式的发展，受限于乘用车的车体尺寸，电池布置更为灵活，大部分采用直接紧固在底盘下的方式，不存在动力仓这种单独的部件，因此，结合标准制定的需求，取消动力电池仓的定义，改为考察车载换电系统。

另外，目前商用车辆换电应用不多，标准化条件不具备，所以，此标准适用对象仅为M1N1类车辆。

总的来说，动力仓目前只是概念上的存在，且概念上动力仓与标准草案中车载换电系统可视同，标准名称的修改并没有改变标准立项本意，只是将通用要求进一步缩小，聚焦于换电车辆的安全性。

因此，起草组一致同意，将项目名称修改为GB/T《电动汽车换电安全要求》。