關(guān)于電動車動力電池安全性測試，目前國內(nèi)大部分企業(yè)已依據(jù)《電動汽車用動力蓄電池安全要求》報批稿（以下簡稱報批稿）開展。該報批稿預(yù)計在2019年上半年作為強制性國家標準發(fā)布，以代替GB/T31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分：安全性要求與測試方法》。

與GB/T 31467.3相比，報批稿在試驗項目和試驗環(huán)境條件方面都有多項更新，涵蓋了電池單體和電池包。其中與電池包結(jié)構(gòu)相關(guān)的測試項目變化主要如下：

1.振動疲勞。隨機振動的RMS水平有明顯降低，例如Z軸加速度RMS由1.44G降為0.64G；每個方向的振動持續(xù)時間也從21小時縮短到12小時；增加了24Hz定頻振動（中間有過一個版本還增加了掃頻振動，后來取消）；取消了加載次序必須按Z-Y-X的規(guī)定，檢測機構(gòu)可自行選擇加載次序，以節(jié)省轉(zhuǎn)換時間。

2.機械沖擊。由Z向3次25g半正弦波沖擊改為正負Z向各6次7g半正弦沖擊，并規(guī)定了半正弦波形的容差范圍。

3.模擬碰撞。報批稿的測試要求與GB/T 31467.3基本相同，測試對象水平安裝在帶有支架的臺車上，根據(jù)測試對象的使用環(huán)境給臺車施加規(guī)定的脈沖，脈沖分為X向和Y向施加。報批稿還規(guī)定，試驗對象存在多個安裝方向（X/ Y/ Z）時，按照加速度大的安裝方向進行試驗。

4.擠壓。擠壓截止力由200kN降為100kN；增加了三拱形擠壓頭作為可選項，試驗時可選擇單拱形壓頭，也可選擇三拱形壓頭；明確了X向和Y向的擠壓測試可分開在兩個試驗對象上執(zhí)行。

從以上幾點變化可以看出，報批稿對電池包結(jié)構(gòu)強度要求至少降低了一半。只要電池包結(jié)構(gòu)的設(shè)計不是特別單薄，通過報批稿規(guī)定的測試項目難度并不大。但報批稿只考慮了最基本的安全要求，企業(yè)進行測試和仿真分析時應(yīng)該采用更加嚴苛的標準。

振動疲勞仿真

電池包振動測試是模擬試驗場強化道路激勵，考察電池包的結(jié)構(gòu)耐久性能，試驗裝置如圖1所示。

圖1 電池包振動測試設(shè)備

振動測試包含三個方向的隨機振動測試和和三個方向的24Hz定頻測試，必須在同一個試驗對象上實施。報批稿要求電池在振動試驗后無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象，但疲勞仿真分析無法對起火和爆炸做出判斷，只能判斷電池包結(jié)構(gòu)是否發(fā)生開裂。建議將仿真分析目標值設(shè)定為電池包結(jié)構(gòu)的損傷值<0.2，留出一定安全裕度。

電池包隨機振動測試是施加單通道加速度激勵，隨機載荷用如圖2所示的PSD曲線描述，大多數(shù)疲勞軟件都能模擬這種工況。推薦采用頻域疲勞分析軟件CAEFatigue，也可采用更常見的Femfat和nCode軟件。

圖2 報批稿規(guī)定的隨機載荷PSD曲線

雖然報批稿中的載荷PSD曲線是來源于多個車型在通州試驗場的路試，但根據(jù)本人做的一點研究，對于國內(nèi)大部分整車企業(yè)的整車耐久路試規(guī)范，報批稿所規(guī)定的隨機振動載荷強度是略低于試驗場強化路工況的。也就是說，即使電池包通過了報批稿規(guī)定的隨機振動測試，在試驗場強化路進行整車耐久試驗時，仍有可能出現(xiàn)疲勞破壞。

所以建議進行隨機振動疲勞測試和仿真時，將圖2的PSD曲線提升20%。根據(jù)本人經(jīng)驗，PSD曲線提升20%后，三個方向各持續(xù)激勵12小時后所造成的電池包總的結(jié)構(gòu)損傷大致相當于整車在鹽城、襄樊或墊江試驗場的綜合壞路上行駛2000-3000公里（不含連接路面）。