GB 18384-2020《電動汽車安全要求》和GB 38032-2020《電動客車安全要求》以及GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》是我國電動汽車領(lǐng)域首批強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，將于2021年1月1日起開始實(shí)施。經(jīng)國家工業(yè)和信息化部同意在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施日期2021年1月1日之前，允許企業(yè)根據(jù)自身情況提前執(zhí)行以上強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，在申請產(chǎn)品準(zhǔn)入時，可依據(jù)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)檢測，相關(guān)檢驗(yàn)檢測報告作為準(zhǔn)入的依據(jù)。

新標(biāo)準(zhǔn)GB38031-2020是由2個推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》和GB/T31467-2015《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》融合而來的，與我國牽頭制定的聯(lián)合國電動汽車安全技術(shù)法規(guī)UN GTR 20全面接軌,進(jìn)一步提高和優(yōu)化了對電動汽車整車和動力電池產(chǎn)品的安全性技術(shù)要求。

GB38031-2020中對單體電池沒有振動試驗(yàn)要求，而對電池包和電池系統(tǒng)卻有相應(yīng)的振動試驗(yàn)的要求，其振動試驗(yàn)條件與GB/T 31467.3-2015相比顯得更加細(xì)致和嚴(yán)格，這也呈現(xiàn)了新標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)強(qiáng)化了電池產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)抗振能力對安全性保障的重要性，也意味著動力電池企業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計不能忽視以剛度乃至剛質(zhì)比等結(jié)構(gòu)參數(shù)為主的機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)，以保證自己的動力電池產(chǎn)品順利進(jìn)軍新能源汽車產(chǎn)品的大市場。

動力電池振動試驗(yàn)?zāi)康?/span>

GB38031-2020中的振動試驗(yàn)是圍繞安全指標(biāo)來考核動力電池的能力，在該標(biāo)準(zhǔn)的第5章，所有的安全指標(biāo)都一一呈現(xiàn)。其中振動試驗(yàn)的安全指標(biāo)包括：夠絕緣、無銳變、不燃、不爆、不漏、不裂等，這些指標(biāo)與電池單體的一致性密切相關(guān)，可以說振動試驗(yàn)也間接地考核了電池單體性能一致性，新標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)的最基本的安全要求，也是動力電池的市場準(zhǔn)入最起碼要求。例如，電池包在振動試驗(yàn)期間和試驗(yàn)后，最起碼不會出現(xiàn)熱失控的起火或爆炸，不允許有電壓的銳變等，不能出現(xiàn)殼體結(jié)構(gòu)破裂乃至化學(xué)液體泄漏，絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)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(shù)要求有很大的差別，電動汽車的電壓和電流等級都較高，車載電池包電壓一般在幾百伏，超出特低電壓的限值，防觸電的要求就突出了。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3805《特低電壓（ELV）限值》可知在一定電壓作用下，對有觸電保護(hù)裝置的情況，人體允許通過的電流為30mA。一般在干燥、正常情況下人體的電阻約為2000Ω左右，可以推測直流電壓大于60V會對人體有電擊的傷害，由于電動汽車電池系統(tǒng)是一種超過100V的高壓，并且是一種高能量存儲裝置，因此在無任何防觸電保護(hù)情況下，人員觸及將極其危險。所以GB38031標(biāo)準(zhǔn)對振動試驗(yàn)的安全驗(yàn)證明確提出了絕緣電阻不小于100Ω/V的要求。因此，在電動汽車及配套主件的開發(fā)中，要注意高壓電氣系統(tǒng)的絕緣設(shè)計，嚴(yán)格控制絕緣電阻值，保證泄漏電流在安全的范圍內(nèi)。

振動能量的傳播往往會對動力電池的絕緣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞作用，作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須考慮絕緣結(jié)構(gòu)能否耐受電動汽車路況的多種振動，保障安全指標(biāo)不會降低，因此，電池單體、模組、電池包以及電氣連接需要設(shè)計足夠的電氣間隙和爬電距離，不僅要保證電池系統(tǒng)絕緣材料結(jié)構(gòu)在振動環(huán)境下的機(jī)械穩(wěn)定性，即使其在長期使用出現(xiàn)一定結(jié)構(gòu)變化后，仍能確保不會絕緣失效。

新標(biāo)準(zhǔn)GB38031中的振動試驗(yàn)的要求只涉及安全，不涉及性能特性和功能特性等與可靠性相關(guān)的指標(biāo)，固不能將新標(biāo)準(zhǔn)中的振動試驗(yàn)完全取代與動力電池可靠性考核所涉及的全部振動試驗(yàn)。 

送樣要求和試驗(yàn)對象

電池包的振動試驗(yàn)不是單純將樣品安裝在振動臺臺面上的裸機(jī)振動試驗(yàn)，試驗(yàn)過程需要狀態(tài)監(jiān)測，離不開電池包配套附設(shè)件的連接和調(diào)試等流程，正如標(biāo)準(zhǔn)GB38031的第6.1條所述，電池廠商在委托第三方機(jī)構(gòu)檢測送樣時需要提供電池包或電池系統(tǒng)交付需要包括必要的操作文件以及和測試設(shè)備相連所需的接口部件，如電插器、插頭、冷卻系統(tǒng)接口，以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖等，明確試驗(yàn)所需的重要參數(shù)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(yù)處理和振動試驗(yàn)時樣品能正常運(yùn)作。

標(biāo)準(zhǔn)GB38031的第8.2.1.1條明確規(guī)定，振動試驗(yàn)的對象是電池包或電池系統(tǒng)，不是電池單體。

振前樣品的預(yù)處理要求

在振動試驗(yàn)前，電池包或系統(tǒng)樣品需要先進(jìn)行預(yù)處理循環(huán)，以確保在振動試驗(yàn)時樣品的性能處于激活或穩(wěn)定的狀態(tài)，在此提出，預(yù)處理失?。ㄈ珉姵厝萘窟_(dá)不到要求）的樣品是不能做振動試驗(yàn)的，作為不合格樣品返還電池制造商。

按電化學(xué)原理，動力電池的激活是指將電池內(nèi)部電解物質(zhì)的電化學(xué)活性“喚醒”，電池久而不用，其內(nèi)部電解物質(zhì)活性往往會暫時性降低或暫時性停止，激活后電池又會處于正常狀態(tài)。在動力電池中，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，或長時間非滿電狀態(tài)使用情況下，電極活性材料在預(yù)處理的首次滿充滿放中，容易出現(xiàn)容量較低的現(xiàn)象。因此需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)充放電進(jìn)行激活。且由于鋰離子電池真實(shí)荷電狀態(tài)受多種因素的影響，如在較低溫度下，低溫導(dǎo)致電池活性降低，動力電池陰極和陽極電極活性材料以及電解液等離子擴(kuò)散阻抗增加，電池相對正常溫度下荷電狀態(tài)會較低（同一開路電壓下）。如使用較高或較低的充放電電流調(diào)節(jié)電池荷電狀態(tài)，也會因阻抗分壓較大或過小而導(dǎo)致荷電狀態(tài)不準(zhǔn)。為了保證電池樣品在測試前狀態(tài)的均一性，需要對動力電池進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)處理，使電池的狀態(tài)穩(wěn)定。

GB 38031標(biāo)準(zhǔn)與UN 38.3標(biāo)準(zhǔn)的振動試驗(yàn)條件對比

 GB 38031標(biāo)準(zhǔn)涉及的主要是隨機(jī)振動試驗(yàn)（有少量正弦振動），UN 38.3標(biāo)準(zhǔn)涉及是正弦振動試驗(yàn)。

GB 38031標(biāo)準(zhǔn)中的振動試驗(yàn)是居于使用環(huán)境，對樣品固定條件與實(shí)際的電池裝車狀況相符合；而UN 38.3標(biāo)準(zhǔn)中的正弦掃頻振動是居于電池運(yùn)輸環(huán)境，對樣品固定條件比較寬松，或者是一般的剛性固定。

正弦振動試驗(yàn)與隨機(jī)振動試驗(yàn)即使是在加速度和頻率范圍和對應(yīng)的加速度數(shù)學(xué)量值相等，但兩者試驗(yàn)是不能等效的。正弦振動試驗(yàn)與隨機(jī)振動試驗(yàn)的試驗(yàn)方式或者說考核產(chǎn)品的角度，兩者是不能互相代替的。

掃頻正弦振動試驗(yàn)可以觀察到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的剛度變化過程及量值，在適當(dāng)?shù)膬x器幫助下可以直接檢測到電池試樣的動態(tài)剛度，并判定因共振疲勞破壞的頻率漂移狀況，動態(tài)剛度與靜態(tài)剛度不同，動態(tài)剛度是振動頻率的函數(shù)，動態(tài)剛度是車輛及其組件的機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械穩(wěn)定性的一個重要指標(biāo)，如果動力電池的動態(tài)剛度足夠，那么其機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械穩(wěn)定性就有保障。

按道路隨機(jī)路譜的隨機(jī)振動試驗(yàn)對車輛運(yùn)行路況模擬真實(shí)度比較高，尤其是車輛較真實(shí)振動狀態(tài)下電池產(chǎn)品工作狀態(tài)的監(jiān)控，更能較真實(shí)地模擬電池工作的耐振能力及安全特性。