Comparația standardelor de testare pentru bateriile cu litiu de putere în țară și în străinătate

Comparația standardelor de testare pentru bateriile cu litiu de putere în țară și în străinătate

1、 Standarde străine pentru bateriile litiu-ion de putere

Tabelul 1 prezintă standardele de testare utilizate în mod obișnuit pentru bateriile litiu-ion în străinătate. Organismele emitente de standarde includ, în principal, Comisia Electrotehnică Internațională (IEC), Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO), Laboratoarele Asigurărilor (UL) din Statele Unite, Societatea Inginerilor Auto (SAE) din Statele Unite și relevante instituţiilor Uniunii Europene.

1) Standarde internaționale

Standardele pentru baterii de putere litiu-ion eliberate de IEC includ în principal IEC 62660-1:2010 „Unități de baterii de putere cu litiu-ion pentru vehicule rutiere electrice - Partea 1: Testare de performanță” și IEC 62660-2:2010 „Unități de baterii de putere cu litiu-ion pentru electrice vehicule rutiere - Partea 2: Testarea fiabilității și a abuzului". UN 38 emis de Comisia de Transport a Națiunilor Unite Cerințele pentru testarea bateriilor cu litiu din „Recomandările, standardele și manualul de testare ale Națiunilor Unite privind transportul mărfurilor periculoase” vizează siguranța bateriilor în timpul transportului.

Standardele dezvoltate de ISO în domeniul bateriilor de putere litiu-ion includ ISO 12405-1:2011 „Vehicule cu propulsie electrică – Proceduri de testare pentru pachetele și sistemele de baterii de putere cu litiu-ion – Partea 1: Aplicații de mare putere” ISO 12405-2: 2012 „Vehicule cu propulsie electrică - Pachete de baterii cu energie litiu-ion și proceduri de testare a sistemelor - Partea 2: Aplicații cu energie ridicată” și ISO 12405-3:2014 „Vehicule cu propulsie electrică - Pachete și proceduri de testare a sistemelor cu baterii cu energie litiu-ion - Partea 3: Cerințe de siguranță „, respectiv, vizează bateriile de mare putere, bateriile de mare energie și cerințele de performanță de siguranță, cu scopul de a oferi producătorilor de vehicule articole și metode de testare opționale.

2) Standardele americane

UL 2580:2011 „Baterie pentru vehicule electrice” evaluează în principal fiabilitatea abuzului de baterie și capacitatea de a proteja personalul în caz de vătămare cauzată de abuz. Acest standard a fost revizuit în 2013.

SAE are un sistem standard vast și cuprinzător în industria auto. SAE J2464: 2009 „Testarea de siguranță și abuz a sistemelor de stocare a energiei reîncărcabile pentru vehicule electrice și hibride electrice”, emis în 2009, este un lot timpuriu de manuale de testare a abuzului bateriilor de vehicule aplicate în America de Nord și în lume. Specifică în mod clar domeniul de aplicare și datele care trebuie colectate pentru fiecare articol de testat și oferă, de asemenea, recomandări pentru numărul de probe necesare pentru elementul de testat.

SAE J2929: 2011 „Standarde de siguranță pentru sistemele de baterii electrice și hibride” este un standard de siguranță propus de SAE în rezumarea diferitelor standarde legate de bateriile de putere emise anterior, incluzând două părți: teste de rutină și teste anormale care pot apărea în timpul funcționării vehiculului electric.

SAE J2380: 2013 „Testarea vibrațiilor bateriilor de vehicule electrice” este un standard clasic pentru testarea vibrațiilor bateriilor de vehicule electrice. Pe baza rezultatelor statistice colectate ale spectrului de încărcare vibrațională a vehiculului care conduce efectiv pe drum, metoda de testare este mai în concordanță cu situația vibrațiilor vehiculelor reale și are o valoare de referință importantă.

3 Alte standarde organizatorice

Departamentul de Energie al SUA (DOE) este responsabil în primul rând pentru formularea politicii energetice, managementul industriei energetice și cercetarea și dezvoltarea tehnologiei legate de energie. În 2002, guvernul SUA a înființat proiectul „Freedom CAR” și a emis succesiv manualul de testare a bateriilor pentru vehiculele hibride hibride asistate de putere Freedom CAR și manualul de testare a abuzului sistemului de stocare a energiei pentru vehicule electrice și hibride.

Asociația Germană a Industriei Automobilelor (VDA) este o asociație formată în Germania pentru a unifica diverse standarde pentru industria auto autohtonă. Standardele emise sunt VDA 2007 „Testarea sistemului de baterii pentru vehicule electrice hibride”, care se concentrează în principal pe testarea performanței și a fiabilității sistemelor de baterii litiu-ion pentru vehiculele electrice hibride.

2、 Standard intern pentru baterii litiu-ion de putere

În 2001, Comitetul de Standardizare Auto a emis primul document tehnic de ghidare pentru testarea bateriilor litiu-ion a vehiculelor electrice din China, GB/Z 18333 1: 2011 „Baterii litiu-ion pentru vehicule rutiere electrice”. La formularea acestui standard, s-a făcut referire la IEC 61960-2:2000 „Baterie și pachete de baterii portabile cu litiu - Partea 2: Pachete de baterii cu litiu”, care este utilizat pentru bateriile litiu-ion și pachetele de baterii din dispozitivele portabile. Conținutul de testare include performanță și siguranță, dar este aplicabil numai bateriilor de 21,6 V și 14,4 V.

În 2006, Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației a emis QC/T 743 „Baterie de putere cu ioni de litiu pentru vehicule electrice”, care a fost utilizat pe scară largă în industrie și revizuit în 2012. GB/Z 18333 1: 2001 și QC/T 743: 2006 sunt ambele standarde pentru nivel individual și modul, cu o gamă restrânsă de aplicații și conținut de testare care nu mai satisface nevoile industriei vehiculelor electrice în dezvoltare rapidă.

În 2015, Administrația Națională de Standardizare a emis o serie de standarde, inclusiv GB/T 31484-2015 „Cerințe de viață ciclului și metode de testare pentru bateriile de putere pentru vehicule electrice”, GB/T 31485-2015 „Cerințe de siguranță și metode de testare pentru bateriile de putere pentru vehicule electrice”, GB/T 31486-2015 „Cerințe de performanță electrică și metode de testare pentru bateriile de putere pentru vehicule electrice” și GB/T 31467 1-2015 „Pachete și sisteme de baterii cu ioni de litiu pentru vehicule electrice - Partea 1: Înaltă Proceduri de testare a aplicațiilor de energie, GB/T 31467 2-2015 „Pachete și sisteme de baterii de putere cu ioni de litiu pentru vehicule electrice - Partea 2: Proceduri de testare a aplicațiilor de înaltă energie, GB/T 31467 3 „Proceduri de testare pentru sistemele de baterii cu energie cu ioni de litiu pentru vehicule electrice - Partea 3: Cerințe de siguranță și metode de testare.

GB/T 31485-2015 și, respectiv, GB/T 31486-2015 se referă la testarea siguranței și a performanței electrice a unităților/modulelor individuale. Seria GB/T 31467-2015 se referă la seria ISO 12405 și este potrivită pentru testarea pachetelor de baterii sau a sistemelor de baterii. GB/T 31484-2015 este un standard de testare special conceput pentru ciclul de viață, cu durata de viață standard utilizată pentru unitățile și modulele individuale și durata de viață ciclului de funcționare utilizată pentru pachetele și sistemele de baterii.

Comisia Economică pentru Europa (ECE) R100 „Dispoziții uniforme privind omologarea vehiculelor în ceea ce privește cerințele speciale pentru vehiculele electrice” este o cerință specifică formulată de ECE pentru vehiculele electrice, care este împărțită în două părți: prima parte reglementează motorul protecție, sisteme de stocare a energiei reîncărcabile, siguranță funcțională și emisii de hidrogen ale întregului vehicul, iar partea a doua adaugă cerințe specifice pentru siguranța și fiabilitatea sistemelor de stocare a energiei reîncărcabile.

În 2016, Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației a emis „Condițiile tehnice de siguranță pentru autobuzele electrice”, care au luat în considerare în mod cuprinzător șocul electric al personalului, protecția împotriva prafului de apă, protecția împotriva incendiilor, siguranța încărcării, siguranța la coliziune, monitorizarea de la distanță și alte aspecte. S-a bazat pe deplin pe standardele tradiționale legate de autobuze și vehicule electrice și standarde locale, cum ar fi Shanghai și Beijing, și a propus cerințe tehnice mai ridicate pentru bateriile de putere, adăugând două elemente de testare: evaporare termică și extindere termică evaporată. A fost implementat oficial la 1 ianuarie. , 2017.

3, Analiza standardelor interne și internaționale pentru bateriile litiu-ion de putere

Majoritatea standardelor internaționale pentru bateriile litiu-ion au fost emise în jurul anului 2010, multe revizuiri și noi standarde fiind introduse una după alta. GB/Z 18333 1: 2001 a fost emis în 2001, indicând faptul că standardele Chinei pentru bateriile litiu-ion pentru vehiculele electrice nu au început târziu în lume, dar dezvoltarea lor a fost relativ lentă. De la lansarea standardului QC/T 743 în 2006, nu a existat o actualizare standard în China de mult timp, iar înainte de lansarea noului standard național în 2015, nu existau standarde pentru pachetele sau sistemele de baterii. Standardele interne și străine de mai sus diferă în ceea ce privește domeniul de aplicare, conținutul elementelor de testare, severitatea elementelor de testare și criteriile de judecată.

1) Domeniul de aplicare

Seria IEC 62660, QC/T 743, GB/T 31486 și GB/T 31485 sunt teste pentru nivelurile individuale și modulare ale bateriilor, în timp ce seriile UL2580, SAE J2929, ISO12405 și GB/T 31467 sunt aplicabile pentru testarea bateriei. pachete și sisteme de baterii. În plus față de IEC 62660, alte standarde din străinătate implică, în general, testarea la nivel de baterie sau de sistem, cum ar fi SAE J2929 și ECE R100 2 au menționat chiar și testarea la nivel de vehicul. Acest lucru indică faptul că formularea standardelor străine ia mai mult în considerare aplicarea bateriilor în întregul vehicul, ceea ce este mai în concordanță cu nevoile aplicațiilor practice.

2） Testați conținutul articolului

În general, toate elementele de testare pot fi împărțite în două categorii: performanță electrică și fiabilitatea siguranței, în timp ce fiabilitatea siguranței poate fi împărțită în continuare în fiabilitatea mecanică, fiabilitatea mediului, fiabilitatea abuzului și fiabilitatea electrică.

Fiabilitatea mecanică simulează stresul mecanic pe care un vehicul îl experimentează în timpul conducerii, cum ar fi vibrațiile care simulează denivelările vehiculului pe suprafața drumului; Fiabilitatea mediului simulează rezistența vehiculelor în diferite climate, cum ar fi ciclul de temperatură simulând situația vehiculelor care circulă înainte și înapoi în zone reci și calde cu diferențe mari de temperatură între zi și noapte; Abuz de fiabilitate, cum ar fi incendiul, pentru a evalua siguranța bateriilor în caz de utilizare necorespunzătoare; Fiabilitatea electrică, cum ar fi elementele de testare de protecție, examinează în principal dacă sistemul de management al bateriei (BMS) poate juca un rol de protecție în momente critice.

În ceea ce privește celulele bateriei, IEC 62660 este împărțit în două standarde independente, IEC 62660-1 și IEC 62660-2, care corespund testării de performanță și, respectiv, de fiabilitate. GB/T 31485 și GB/T 31486 sunt evoluate din QC/T 743, iar rezistența la vibrații este clasificată ca un test de performanță în GB/T 31486, deoarece acest element de testare examinează impactul vibrațiilor bateriei asupra performanței bateriei. În comparație cu IEC 62660-2, elementele de testare ale GB/T 31485 sunt mai stricte, cum ar fi adăugarea de acupunctură și imersie în apă de mare.

În ceea ce privește testarea pachetului de baterii și a sistemului de baterii, atât performanța electrică, cât și fiabilitatea, standardul SUA acoperă cele mai multe articole de testare. În ceea ce privește testarea performanței, DOE/ID-11069 are mai multe elemente de testare decât alte standarde, cum ar fi caracteristicile de putere a impulsurilor hibride (HPPC), stabilitatea punctelor de referință de funcționare, durata de viață calendaristică, performanța de referință, spectrul de impedanță, testarea de inspecție a controlului modulului, testele termice. sarcina de management și testarea la nivel de sistem combinată cu verificarea vieții.

Metodele de analiză pentru rezultatele testelor de performanță electrică sunt detaliate în anexa la standard. Printre acestea, testarea HPPC poate fi utilizată pentru a detecta puterea de vârf a bateriilor de putere, iar metoda de testare a rezistenței interne DC derivată din aceasta a fost utilizată pe scară largă în studiul caracteristicilor rezistenței interne a bateriilor. În ceea ce privește fiabilitatea, UL2580 are mai multe elemente de testare decât alte standarde, cum ar fi încărcarea dezechilibrată a acumulatorului, rezistența la tensiune, izolarea, testarea continuității și testarea defecțiunilor sistemului de răcire/încălzire. De asemenea, include teste de siguranță de bază pentru componentele pachetului de baterii de pe linia de producție și întărește cerințele de revizuire a siguranței în BMS, sistemul de răcire și proiectarea circuitelor de protecție. SAE J2929 propune să efectueze analize de defecțiuni pe diferite părți ale sistemului de baterii și să salveze documentația relevantă, inclusiv măsuri de îmbunătățire care sunt ușor de identificat defecțiuni.

Seria de standarde ISO 12405 include atât aspectele de performanță, cât și de siguranță ale bateriilor. ISO 12405-1 este un standard de testare a performanței bateriei pentru aplicații de mare putere, în timp ce ISO 12405-2 este un standard de testare a performanței bateriei pentru aplicații cu energie ridicată. Primul include încă două conținuturi: pornire la rece și pornire la cald. Seria GB/T 31467 combină starea de dezvoltare a bateriilor de putere în China și este modificată conform conținutului standardului din seria ISO 12405.

Diferite de alte standarde sunt SAE J 2929 și ECE R100 Ambele implică cerințe de protecție la înaltă tensiune și aparțin categoriei de siguranță a vehiculelor electrice. Elementele de testare relevante din China sunt listate în GB/T 18384 și GB/T 31467 3 subliniază că acumulatorul și sistemul de baterii trebuie să îndeplinească cerințele GB/T 18384 înainte de a efectua testele de siguranță 1 și GB/T 18384 3. Relevant. cerințe.

3) Severitate

Pentru același articol de testare, metodele de testare și criteriile de judecată specificate în standarde diferite sunt, de asemenea, diferite. De exemplu, pentru starea de încărcare (SOC) a probelor de testat, GB/T 31467 3 necesită ca proba să fie complet încărcată; ISO 12405 necesită o baterie de tip putere SOC de 50% și o baterie de tip energie SOC de 100%; ECE R100 2. Solicitați ca SOC al bateriei să fie peste 50%; UN38. 3 are cerințe diferite pentru diferite articole de testare, iar unele articole de testare necesită și baterii reciclate.

În plus, este de asemenea necesar ca simularea înaltă, testarea termică, vibrațiile, impactul și scurtcircuitele externe să fie testate folosind același eșantion, care este relativ mai strict. Pentru testarea vibrațiilor, ISO 12405 cere ca probele să vibreze la diferite temperaturi ambientale, cu temperaturi ridicate și scăzute recomandate de 75 ℃ și, respectiv, -40 ℃. Alte standarde nu au această cerință.

Pentru testul la foc, GB/T 31467 Metoda experimentală și setările parametrilor din 3 sunt în concordanță cu ISO 12405 Diferența nu este semnificativă, ambele fiind preîncălzite, arse direct și arse indirect prin aprinderea combustibilului, dar GB/T 31467 3 Dacă există o flacără în probă, aceasta trebuie stinsă în 2 minute. ISO 12405 nu necesită un timp pentru ca flacăra să se stingă. Testul de foc din SAE J2929 este diferit de cele două anterioare. Este necesar ca proba să fie plasată într-un recipient cu radiații termice, încălzită rapid la 890 ℃ în 90 de secunde și menținută timp de 10 minute și nicio componentă sau substanță nu trebuie să treacă prin capacul din plasă metalică plasat în afara probei de testat.

4、 Deficiențe în standardele interne existente

Deși formularea și lansarea standardelor naționale relevante au umplut golul în sistemele combinate de baterii litiu-ion din China și au fost adoptate pe scară largă, există încă deficiențe.

În ceea ce privește obiectele de testare: Toate standardele specifică doar testarea bateriilor noi și nu există reglementări sau cerințe relevante pentru bateriile uzate. Bateriile nu au probleme la iesirea din fabrica, ceea ce nu inseamna ca sunt inca in siguranta dupa ce au fost folosite o perioada de timp. Prin urmare, este necesar să se efectueze aceleași teste pe bateriile utilizate în perioade diferite, ceea ce este echivalent cu examinările fizice obișnuite.

În ceea ce privește evaluarea rezultatului: Baza actuală de judecată este relativ largă și unică, cu doar prevederi pentru nicio scurgere, nicio ruptură a carcasei, nici incendiu și nicio explozie, lipsind un sistem de evaluare cuantificabil. Comisia Europeană pentru Cercetare și Dezvoltare Tehnologică Auto (EUCAR) a împărțit nivelul de deteriorare al bateriilor în 8 niveluri, ceea ce are o anumită semnificație de referință.

În ceea ce privește elementele de testare: GB/T31467 3. Există o lipsă de conținut de testare pentru pachetele de baterii și sistemele de baterii în ceea ce privește managementul termic și evaporarea termică, iar performanța de siguranță termică este crucială pentru baterii. Modul de a controla evadarea termică a bateriilor individuale și de a preveni răspândirea evacuării termice este de mare importanță, așa cum demonstrează punerea în aplicare obligatorie a „Condițiilor tehnice de siguranță pentru autobuzele electrice”. În plus, din perspectiva aplicării vehiculului, pentru testele de fiabilitate nedistructive, cum ar fi fiabilitatea mediului, este necesar să se adauge testarea performanței electrice după finalizarea testului pentru a simula impactul performanței vehiculului după ce a suferit schimbări de mediu.

În ceea ce privește metodele de testare: Testarea ciclului de viață a pachetelor de baterii și a sistemelor de baterii durează prea mult, ceea ce afectează ciclul de dezvoltare a produsului și este dificil de executat bine. Cum să dezvoltați un ciclu de testare rezonabil accelerat este o provocare.

5, Rezumat

În ultimii ani, China a făcut progrese mari în formularea și aplicarea standardelor pentru bateriile cu litiu-ion de putere, dar există încă un anumit decalaj în comparație cu standardele străine. Pe lângă standardele de testare, sistemul standard pentru bateriile litiu-ion din China se îmbunătățește treptat și în alte aspecte. Pe 9 noiembrie 2016, Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației a lansat „Sistemul tehnic de standardizare complet pentru bateriile cu ioni de litiu”, care a subliniat că viitorul sistem standard include cinci părți majore: utilizare generală de bază, materiale și componente, proiectare și producție. procese, echipamente de fabricație și testare și produse pentru baterii. Printre acestea, standardele de siguranță sunt de mare importanță. Odată cu actualizarea și dezvoltarea produselor cu baterii de putere, standardele de testare trebuie, de asemenea, să îmbunătățească tehnologiile de testare corespunzătoare. În plus, îmbunătățește nivelul de siguranță al bateriilor de putere.