摘要：2017年IEC/TC9制定了首个轨道交通车辆牵引用锂离子电池的技术标准，我国也于2022年对该标准进行采标，本文通过对该标准与国际标准和国铁集团标准性技术文件进行对比分析，展示相关标准区别，使各标准使用方能快速理解新国标。

关键词：轨道交通 机车车辆 锂电池

一、标准背景

随着锂离子动力电池性能的不断提升以及产业规模的不断扩大，锂离子动力电池在高铁辅助电源、混合动力驱动动车组、混合动力驱动机车、城市地铁车辆和有轨电车上逐渐开始应用。在标准方面，国内重点参考电动汽车领域动力电池测试标准体系，发布了针对轨道交通应用动力锂离子电池的中车企业标准和国铁集团标准性技术文件，但是尚无轨道交通应用的动力锂离子电池国家标准。IEC/TC9在工业用锂离子电池标准和轨道车辆用车载储能系统标准（IEC 62864-1：2016）的基础上，组织开展应用于轨道交通的锂离子电池标准的制定工作，并于2017年12月发布了首个轨道交通车辆牵引用锂离子电池的技术标准《轨道交通 机车车辆 车载牵引锂离子电池》（IEC 62928：2017）。

为适用市场需求，保持我国轨道交通领域车载储能系统技术标准与国际同步，同时为构建完善轨道交通车载储能标准体系，2022年，依据国际标准IEC 62928：2017，组织开展车载牵引锂离子电池国标的编制工作。标准适用于轨道交通机车车辆的牵引储能系统的锂离子电池，重点规定轨道交通机车车辆牵引锂离子电池系统的使用、设计、制造和试验要求。在充分对比分析IEC标准和国内企标的差异性基础上，结合国内前期应用经验，对规范性引用文件、安全要求、电气要求和试验方法进行了不同程度的修改，兼顾标准的统一性、适用性和协调性。为车载牵引锂离子电池的推广应用提供必要的技术支持和保障。

二、主要内容

本标准规定了轨道交通机车车辆车载牵引锂离子电池的设计、运行参数、安全要求、数据交换、出厂检验和型式检验以及型号和标记；适用于轨道交通机车车辆的车载牵引锂离子电池。

本标准的主要技术要求包括电池系统结构、使用条件、型号和标记、安全要求、尺寸、电气要求、机械要求、性能要求、储存和运输条件以及对应的试验方法。与IEC 62928：2017相比存在的主要技术性差异如下：

——关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国技术条件（见第2章）；

——增加了对于电池管理系统状态检测精度的要求和试验方法（见11.7和15.2.2.6）；

——增加了电池高温荷电保持和容量恢复试验及其试验方法（见15.2.1）；

——增加了电池温度冲击试验和试验方法（见15.4.1.2）；

——修改将内短路试验中的单体电池内短路试验为可选项目，电池热扩散试验为必做项目（见15.4.1.2）。

三、与国内相关文件差异分析

国铁集团相关标准性技术文件有TJ/JW 126-2020《机车、动车组用锂离子动力电池试验暂行技术规范 第1部分：电池单体和模块》和TJ/JW 127-2020《机车、动车组用锂离子动力电池试验暂行技术规范 第2部分：电池包和系统》，与本标准相比存在以下差异：

1）25℃放电性能：标准性技术文件中采用固定1C倍率放电，同时可以按照制造商规定进行调整；本标准沿用IEC 62620中根据电池的类型选择放电电流，技术方面无本质差异。实验对象均为单体和系统

2）不同温度及倍率放电性能试验：标准性技术文件中自定义倍率，本标准沿用IEC 62620中对不同类型的电池倍率要求，技术方面无本质差异。

3）荷电保持与容量恢复：标准性技术文件中测试方法为常温下储存28d和55℃储存7d，本标准在IEC 62928基础上增加高温存储实验，重点考核高温下电池自放电率。

4）自放电试验：标准性技术文件中规定在50%SOC、45℃下存放30d，本标准沿用IEC标准中，在25℃下，按照用户手册中规定的SOC状态和间隔时间进行试验，测试条件更加接近实际使用情况。

5）外部短路试验：标准性技术文件规定电池在室温下满电态下进行短路试验，短路电阻不大于5mΩ，短路时间为10min，观察1h；本标准沿用IEC 62928标准规定，室温下进行短路试验，短路电阻为不大于5mΩ（IEC 62928相比IEC 62619已做调整），短路时间为6h或温度下降至最高温度的80%以下。技术方面无本质区别，测试对象均为电池单体，结果要求均为不起火、不爆炸。

6）热滥用试验：标准性技术文件规定电池温度从室温升至130±2℃并维持30min；本标准部分沿用IEC 62619标准规定，电池从室温升至85±5℃并维持3h。试验要求均为不起火、不爆炸，测试对象均为电池单体。从技术方面，本标准项目考虑电池极限工况及环境下可能达到的热滥用温度（85℃）条件，以此考察电池热稳定状态，未考察电池在极端故障下（如热失控）的热稳定状态，电池热失控下安全特性通过热扩散试验进行验证考察。

7）过充试验：标准性技术文件规定电池1C倍率充电到充电终止电压1.5倍或达到200%SOC时停止充电；本标准部分沿用IEC 62619标准规定，采用最大允许充电电流充电到充电电压极限（电压控制失效）。试验要求均为不起火、不爆炸，测试对象均为电池单体。从技术方面，本标准过充电试验参数依据电池设计使用条件确定，更有针对性。

8）内短路试验（单体电池）：标准性技术文件规定电池通过针刺试验及挤压试验模拟电池因机械滥用等因素引起内短路故障，测试对象为电池单体，要求为不起火不爆炸。本标准部分沿用IEC 62619标准规定，采用电池内部植入镍金属颗粒后并施加压力造成内短路，要求不起火不爆炸。从技术方面，TJ标准规定方法可执行性强，但不能完全代表实际产品因缺陷造成内短路场景；IEC 62619标准规定方法可以模拟电池内部短路，但可操作性不强，需要制备特殊样品，产品参数（如封装力度，电解液含量等）代表性无法保证，因此本试验项目作为选择性试验。

四、对疑难指标到解读

标准条款15.1.2检验项目中有“如电池系统可以分为多个较小的单元，可采用组成系统的较小的单元作为测试对象进行试验。”的相关描述。鉴于锂离子电池储能系统在轨道交通中的应用现状，并充分考虑应用车辆的多样性以及系统配置的多样性，未在标准明确规定电池系统较小单元的含义。在进行电池系统功能测试验证时，特别是组合短路试验、热失控等安全检验项目，应该充分考虑测试的可实施性以及安全性，电池系统的较小单元可以是一个电池包/电池模组，也可以是一个电池支路。组合短路试验中应确保测试短路电流等效预期短路电流，即针对保险丝、熔断器、断路器的测试具备等效性；热失控测试过程中的附带箱体或其他附件材料应与实际电池系统箱体或其他附加材料材质及结构类同，且热失控触发对象周围的设备布置情况与实际系统相同。具体的测试对象应该由供需双方根据实际应用需求在检验前确定，并应在试验报告中明确注明。

参考文献

[1]IEC 62864-1：2016，Railway applications - Rolling stock - Power supply with onboard energy storage system - Part 1： Series hybrid system[S].

[2]IEC 62928：2017，Railway applications - Rolling stock - Onboard lithium-ion traction batteries[S].

[3]TJ/JW 126-2020，机车、动车组用锂离子动力电池试验暂行技术规范 第1部分：电池单体和模块[S].

[4]TJ/JW 127-2020，机车、动车组用锂离子动力电池试验暂行技术规范 第2部分：电池包和系统[S].