動力（lì）電池振（zhèn）動試（shì）驗GB 38031-2020標準的試驗介紹及（jí）詳細解析！

GB 18384-2020《電動汽車（chē）安全要求》和GB 38032-2020《電動客車安全要求》以及GB 38031-2020《電動汽（qì）車用（yòng）動力蓄電池安全要求》是我國電（diàn）動汽車領域首批強製性國家標準，將於2021年1月1日起開始實施。經國家工業和信息化部同意在標準實施日期2021年1月1日之前，允許企業根據自身情況提前執行以上強製（zhì）性（xìng）國（guó）家標準，在申請（qǐng）產品準入時，可依據強製（zhì）性標準進行檢驗檢測，相關檢（jiǎn）驗檢測報告作為準入的依據。

新標準GB38031-2020是由2個推薦性（xìng）標準GB/T31485-2015《電動（dòng）汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》和（hé）GB/T31467-2015《電動汽車用鋰離（lí）子動力蓄電池包和係統 第3部分（fèn）：安（ān）全性要求與測試方法》融合而來的（de），與（yǔ）我國牽頭製定的（de）聯合國電動汽車安全技術法規UN GTR 20全麵接軌,進一步提高和優化了對（duì）電動汽車整車和動力電池產品的安全性技術要求。

GB38031-2020中對單體電池沒有（yǒu）振動試驗要求，而對電（diàn）池包（bāo）和電池係統卻有相應的振動試驗（yàn）的要求，其振動（dòng）試驗條件與GB/T 31467.3-2015相比顯得更加細致和嚴格，這也呈現了新標準（zhǔn）重點強化（huà）了電（diàn）池產品整體結構抗振能力（lì）對安全性保障的（de）重要（yào）性，也意味著動力電池企業（yè）在產品結（jié）構設計不能忽視以剛度乃至剛質比等結構參數為主的機械強度指標，以保證自己的動力（lì）電池產品順利（lì）進軍新能源汽車產品的（de）大市場。

動力電池振動試驗目的

GB38031-2020中的振（zhèn）動試驗是圍繞安全指標來考核動力電池的能力，在該標準的第5章，所有的安全指標都一一呈現。其中振動試驗的（de）安全指標包括：夠絕（jué）緣（yuán）、無銳變、不燃、不（bú）爆、不漏、不裂等，這些（xiē）指（zhǐ）標與電池單體的一致性密（mì）切相（xiàng）關，可以說（shuō）振（zhèn）動試（shì）驗也間接地考核了電池單體性能一致性，新標準（zhǔn）體現的最基本的安全要求，也是動力電池的市場準入最起碼要求。例如，電池包在（zài）振動試驗期間和試驗後，最起碼不會出現熱失控的（de）起火或爆炸，不（bú）允許有電壓的銳（ruì）變等，不能出現殼體結構破裂乃至化學液體泄漏，絕緣結（jié）構應該完好無損。

與普通燃油汽車 DC12V蓄電池比較，電動汽車動力電池的絕緣電阻技術要求有很大的差別，電動汽車的電壓和電流等級都較（jiào）高，車載電池包電壓一般在幾百伏，超出特低電壓的限值，防觸電的要求（qiú）就突出了。

根據國（guó）家（jiā）標準GB3805《特低電壓（yā）（ELV）限值（zhí）》可知在一定電壓（yā）作用下，對有觸電保護裝置的情況，人體允許通過的（de）電流為30mA。一般在幹燥、正常（cháng）情況下人（rén）體的電（diàn）阻約為2000Ω左右，可以推（tuī）測直流（liú）電壓大於60V會對人體有電擊的傷害（hài），由於電動汽車電池係（xì）統（tǒng）是一種超過100V的高壓，並（bìng）且是一種高能量（liàng）存儲裝置，因此在無任何防觸電保護情況（kuàng）下，人員（yuán）觸及將極其危險。所以GB38031標準對振動試驗的安全驗證明確提出了絕緣電阻不小於100Ω/V的要求。因此，在電動汽車及配套主件的開發中，要注（zhù）意高壓電氣（qì）係統的（de）絕緣設計，嚴格控製絕緣電阻值，保證泄漏電流在安全的範圍內。

振動能量（liàng）的傳播往（wǎng）往會對動力電池的絕緣結構產生一定的（de）破（pò）壞作用，作為產（chǎn）品結構設計師必須考慮絕緣結構能否耐受（shòu）電動汽車路況的多種振（zhèn）動，保障安全指標不會降低，因此，電池單體、模組、電池包以及電氣連接需要設計（jì）足夠的電氣間隙（xì）和爬（pá）電（diàn）距離（lí），不（bú）僅要保（bǎo）證電（diàn）池（chí）係統絕緣材料結構在振動環境下的機械穩定性，即使其在長期使（shǐ）用出現一定結構變化後，仍能確保不會絕緣（yuán）失效。

新標準GB38031中的振動試（shì）驗的要求（qiú）隻涉及安全，不涉及性能特性和功能（néng）特性等與可（kě）靠性相關的指標，固不能將（jiāng）新標準中（zhōng）的振動試驗完全取代與動力電池（chí）可（kě）靠性考核所涉及的全部振動試驗。 

送樣要求和試驗對象

電池包的（de）振動試驗不是單純將樣品安裝在振動（dòng）台台麵上的裸（luǒ）機振動試驗，試（shì）驗過程需（xū）要（yào）狀態監測，離不開電池包配套附設件的連接和（hé）調試等流程，正如標準GB38031的第6.1條所述，電池廠商在委（wěi）托（tuō）第三方機構檢測送樣時需要提供電（diàn）池包或電池係統交付需要包括必（bì）要的操作文件以（yǐ）及和測試設備相連所需的接口部件，如電插器、插頭、冷卻（què）係統接口，以及產品結構示意圖等，明確試驗所需（xū）的重要參數如安全工作限值、充放電截止條件和電壓銳變閾值等，確保預處理和振動試驗（yàn）時樣品能正常運作。

標準GB38031的第8.2.1.1條（tiáo）明確規定，振動試驗的對象是電池包或電池係統（tǒng），不是電池單體。

振（zhèn）動試驗前樣品的預處理（lǐ）要求

在振動（dòng）試驗前，電池包或係統樣品需要先進行預處（chù）理循環，以確保在振動試驗時樣品的性能處於激活或穩（wěn）定的（de）狀態，在（zài）此提出，預處理失敗（如（rú）電池容量達不到要求）的樣品（pǐn）是不能做（zuò）振動試驗的，作為不合格樣（yàng）品返（fǎn）還電池製造商。

按電化學原理，動力電池的（de）激活是指將電池內部電解物質（zhì）的電化學活性（xìng）“喚醒”，電池久而不用，其內部電解物質（zhì）活性往往會暫（zàn）時性降低或暫時性停止，激活後電池又會處於正常狀態。在（zài）動（dòng）力電池中，鋰離子電池占了大部分，鋰離子電池在長時間擱置，長期大電流充放電，或長時間非（fēi）滿電狀態使用情況下，電極活性材料在預處（chù）理的首次滿充滿放（fàng）中，容易（yì）出現（xiàn）容量較低的現象。因此需要進（jìn）行標準充放（fàng）電進行（háng）激活。且由於鋰離子電池真實（shí）荷電狀態受多種因素的影響，如在較低溫度下，低溫導致電（diàn）池活性降低，動力（lì）電池（chí）陰極和陽極電極活性材料（liào）以及電解液等離子擴散阻抗增（zēng）加，電池相對正（zhèng）常溫度下荷電狀態會較（jiào）低（同一開路電壓下）。如使（shǐ）用較高或較低的充放電電流調節電池（chí）荷電狀態，也會因（yīn）阻抗分壓較大或過小而導致荷電狀態不準。為（wéi）了保證電池樣品（pǐn）在（zài）測（cè）試前狀態（tài）的均一性，需要對動力（lì）電池進行標準化的預處理，使電池的狀態穩定（dìng）。

振動試驗的電（diàn）池（chí）樣品預處理按GB38031標準第7.2.2條進行，在室溫條件下，其中的充放電電流都要求小於1/3的充放電倍率，不充不（bú）放的靜止時間一般是30min，充放電截（jié）止條件由電（diàn）池製造商規定，或者靜止時間也（yě）按廠商規定。樣（yàng）品預處理過程中，避免任（rèn）何過充過放的操作，以免影響振動試驗後的（de）測（cè）試參數對比。

預處理通過的判定：

①樣品連續2次的放電容量變化均不高於額定容量的3%，預（yù）處理成功。

②樣品連續5次的充放電循環都正常，預處理成功。

整個預處理的步驟見圖（tú）1樣品預處理（lǐ）流程示意圖。

圖1 樣品預處理流程示意圖

振（zhèn）動試驗對（duì）電池的化學物質的活性有破（pò）壞作（zuò）用，在驗證其破壞（huài）作用，就必須在振動前先激活動力電池並確認（rèn）振動前電池性能是穩定，即先做樣品（pǐn）的預處理，以便做試驗前後的測試（shì）數據對比，綜（zōng）合評估電（diàn）池的耐振能力。

試驗夾具和樣品固定方式的重要（yào）性

電（diàn）池的振（zhèn）動試驗（yàn）涉及到振動能量的傳播，這涉及到能量的傳播方向或路徑，試驗樣品安裝應（yīng）符合GB/T2423.43的要（yào）求，如（rú）果（guǒ）樣品安裝方式不當，往往會（huì）改變振動能量的真實傳播，最終影響到試驗（yàn）結果。電池振動試驗的能量傳播方向和路徑見圖2：振（zhèn）動能（néng）量傳播示（shì）意圖。

圖2 振動（dòng）能量（liàng）傳播示意圖

 從（cóng）圖2的傳播示（shì）意圖可以看（kàn）出，試驗夾具和電（diàn）池包固（gù）定板(支撐腳)對能量傳遞鏈條中起著（zhe）關鍵的作用。

動力電池振動能（néng）量傳（chuán）播的第一切入點是電池包（bāo）的固定板，在作螺（luó）釘固（gù）定時有必要模擬裝車（chē）的實況，固定板在電池包殼體（tǐ）的布置狀況見圖3電池包的支（zhī）撐（chēng）腳（jiǎo）。

圖3 電池（chí）包的支撐腳

對於試驗（yàn）夾（jiá）具，必須（xū）確保其一階固有頻率必須遠高於試驗頻率的上限，例如（rú）GB38031振動的頻率（lǜ）上限是200Hz，那（nà）麽夾具在試驗前必須先做頻率響應（yīng）檢查，如果其三個軸向的一階固（gù）有頻率均遠高於200Hz，試驗夾具才允許（xǔ）使用。

電池包固（gù）定板(外殼支撐（chēng）腳)是電池樣品的振動應力傳輸路徑的最先導入點，試驗樣品的與（yǔ）振動台麵耦合安裝的固定位置和固定（dìng）點數必須符合裝車狀況，或試驗樣品的與夾具耦合安裝的固定（dìng）位置和固定點數必須符合裝車狀況（kuàng）。

GB38031中的振動試驗要求都引用了方法標準GB/T2423.10(正弦)和GB2423.56（隨機），因此糖心短视频VLOG柠檬猫在做動力電池的振動試驗前，先（xiān）做頻響檢（jiǎn）查，振動（dòng）試驗後再做頻響檢查，如果前後（hòu）對應頻響數據變化較大，就意味著動力電池結構的固有頻率發（fā）生（shēng）明（míng）顯的向下漂移（yí），這說明（míng）電池結構的剛（gāng）度發生了較大幅度的降低，結構剛度也會影響動力電池的安全。或者說對頻響數據有可疑之處，企業應盡早進行摸底和驗證試驗，在產品（pǐn）設計階段及時進行調整。

試驗監控儀器的準備

GB38031標準中的振動試驗過程，動力電池是有一定荷電狀態SOC，不能排除（chú）電壓（包括電池單體）會出現異常，即振動試驗期間發生電壓銳變，因此有必要對動力電（diàn）池進（jìn）行電壓實時監控。另外，在試驗過程中，不（bú）能排除包括（kuò）電池單體在內的出現熱失控，同理，也有必要對動力電池進行溫度實時監控。振動試驗前就應該準備好（hǎo）電壓和溫度（dù）等監控裝置，如（rú）發生廠商規定（dìng）量值得電壓銳變，就應停止試驗，意味著振動試驗的失敗。

GB38031的第6.2條對監控測量儀器提（tí）出（chū）了準確度的要求，振動試驗前應該確認，電壓測量裝置的（de）準確度不低於滿篇刻度的±0.5%，溫度測量裝（zhuāng）置的準確度不低於±0.5℃。

電池的振動試驗有振動能量（liàng）的傳播，振動試驗（yàn）還是破壞（huài）性試驗，不排除試（shì）驗過程出現熱失控而發生火災，因此，振動試驗過程有必要在振動試驗台附近配置滅火器具。

振動試驗前，監控流程布局要求應按圖4：振動試驗過程監控（kòng）示意圖。

圖（tú）4 振動試驗過程監控示意圖。

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