Domov > Zprávy > Novinky z oboru

Porovnání testovacích standardů pro výkonové lithiové baterie doma a v zahraničí

2023-09-25

Porovnání testovacích standardů pro výkonové lithiové baterie doma a v zahraničí



1、 Zahraniční normy pro napájení lithium-iontových baterií


Tabulka 1 uvádí běžně používané testovací standardy pro lithium-iontové baterie v zahraničí. Mezi orgány vydávající normy patří především Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC), Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO), Underwriters' Laboratories (UL) Spojených států amerických, Společnost automobilových inženýrů (SAE) Spojených států a příslušné institucí Evropské unie.




1) Mezinárodní normy


Normy pro výkonové lithium-iontové baterie vydané IEC zahrnují zejména IEC 62660-1:2010 „Lithium-iontové napájecí bateriové jednotky pro elektrická silniční vozidla – Část 1: Testování výkonu“ a IEC 62660-2:2010 „Lithium-iontové napájecí bateriové jednotky pro elektrická silniční vozidla – Část 2: Testování spolehlivosti a zneužití“. UN 38 vydané dopravní komisí Organizace spojených národů Požadavky na testování lithiových baterií v „Doporučení, standardech a zkušebním manuálu OSN pro přepravu nebezpečného zboží“ jsou zaměřeny na bezpečnost baterií během přepravy.


Mezi normy vyvinuté ISO v oblasti výkonových lithium-iontových baterií patří ISO 12405-1:2011 „Vozidla s elektrickým pohonem – Zkušební postupy pro lithium-iontové napájecí bateriové sady a systémy – Část 1: Vysoce výkonné aplikace“ ISO 12405-2: 2012 "Vozidla s elektrickým pohonem - Lithium-iontové napájecí baterie a postupy testování systémů - Část 2: Aplikace s vysokou energií" a ISO 12405-3:2014 „Vozidla s elektrickým pohonem – Lithium-iontové napájecí baterie a postupy testování systémů – Část 3: Požadavky na bezpečnost“ se zaměřují na vysoce výkonné baterie, vysokoenergetické baterie a požadavky na bezpečnost, s cílem poskytnout výrobcům vozidel volitelné zkušební položky a metody.


2) Americké normy


UL 2580:2011 „Baterie pro elektrická vozidla“ hodnotí především spolehlivost zneužití baterie a schopnost chránit personál v případě poškození způsobeného zneužitím. Tato norma byla revidována v roce 2013.


SAE má rozsáhlý a komplexní standardní systém v automobilovém průmyslu. SAE J2464: 2009 „Testování bezpečnosti a zneužití dobíjecích systémů pro uchovávání energie pro elektrická a hybridní elektrická vozidla“, vydaný v roce 2009, je ranou várkou příruček pro testování zneužívání akumulátorů vozidel používaných v Severní Americe a ve světě. Jasně specifikuje rozsah použití a data, která mají být shromažďována pro každý testovaný předmět, a také poskytuje doporučení pro počet vzorků požadovaných pro testovaný předmět.


SAE J2929: 2011 „Bezpečnostní standardy pro elektrické a hybridní bateriové systémy“ je bezpečnostní standard navržený společností SAE ve shrnutí různých dříve vydaných norem týkajících se napájecích baterií, včetně dvou částí: rutinní testování a abnormální testování, které se může vyskytnout během provozu elektromobilu.


SAE J2380: 2013 „Vibrační testování baterií elektrických vozidel“ je klasický standard pro vibrační testování baterií elektrických vozidel. Na základě shromážděných statistických výsledků spektra vibračního zatížení skutečné jízdy vozidla na silnici je zkušební metoda více v souladu s vibrační situací skutečných vozidel a má důležitou referenční hodnotu.


3 Další organizační normy


Ministerstvo energetiky USA (DOE) je primárně odpovědné za formulaci energetické politiky, řízení energetického průmyslu a výzkum a vývoj technologií souvisejících s energií. V roce 2002 vláda USA založila projekt „Freedom CAR“ a postupně vydala příručku pro testování baterií hybridních elektrických vozidel s podporou napájení Freedom CAR a příručku pro testování zneužívání systému skladování energie pro elektrická a hybridní vozidla.


Německá asociace automobilového průmyslu (VDA) je sdružení vytvořené v Německu za účelem sjednocení různých norem pro domácí automobilový průmysl. Vydané normy jsou VDA 2007 "Battery System Testing for Hybrid Electric Vehicles", které se zaměřuje především na testování výkonu a spolehlivosti lithium-iontových bateriových systémů pro hybridní elektrická vozidla.



2、 Domácí standard pro napájení lithium-iontových baterií


V roce 2001 vydal Automotive Standardization Committee první směrný technický dokument pro testování lithium-iontových baterií elektrických vozidel v Číně, GB/Z 18333 1: 2011 „Lithium-iontové baterie pro elektrická silniční vozidla“. Při formulování této normy byl učiněn odkaz na IEC 61960-2:2000 "Přenosné lithiové baterie a bateriové sady - Část 2: Lithiové bateriové sady", která se používá pro lithium-iontové baterie a bateriové sady v přenosných zařízeních. Obsah testování zahrnuje výkon a bezpečnost, ale vztahuje se pouze na baterie 21,6V a 14,4V.


V roce 2006 vydalo Ministerstvo průmyslu a informačních technologií QC/T 743 „Lithium-iontové napájecí baterie pro elektrická vozidla“, které bylo široce používáno v průmyslu a revidováno v roce 2012. GB/Z 18333 1: 2001 a QC/T 743: 2006 jsou standardy pro individuální i modulové úrovně, s úzkým rozsahem aplikací a obsahem testování, které již nesplňuje potřeby rychle se vyvíjejících elektrických vozidel průmysl.


V roce 2015 vydala Národní úřad pro normalizaci řadu norem, včetně GB/T 31484-2015 „Požadavky na životnost a zkušební metody pro napájecí baterie pro elektrická vozidla“, GB/T 31485-2015 „Požadavky na bezpečnost a zkušební metody pro napájecí baterie pro elektrická vozidla", GB/T 31486-2015 "Požadavky na elektrický výkon a zkušební metody pro napájecí baterie pro elektrická vozidla“ a GB/T 31467 1-2015 „Soupravy lithium-iontových baterií a systémy pro elektrická vozidla – Část 1: Postupy testování aplikací s vysokým výkonem, GB/T 31467 2-2015 „Baterie s lithium-iontovými bateriemi a systémy pro elektrická vozidla - Část 2: Postupy testování aplikací s vysokou energií, GB/T 31467 3 "Postupy testování pro lithium-iontové napájení Bateriové systémy pro elektrická vozidla – Část 3: Bezpečnostní požadavky a zkušební metody.


GB/T 31485-2015 a GB/T 31486-2015 se týkají testování bezpečnosti a elektrického výkonu jednotlivých jednotek/modulů. Řada GB/T 31467-2015 odkazuje na řadu ISO 12405 a je vhodná pro testování bateriových sad nebo bateriových systémů. GB/T 31484-2015 je testovací standard speciálně navržený pro životnost cyklu, se standardní životností cyklu použitou pro jednotlivé jednotky a moduly a životností provozního cyklu používanou pro bateriové sady a systémy.



Ekonomická komise pro Evropu (ECE) R100 „Jednotná ustanovení o schvalování vozidel z hlediska zvláštních požadavků na elektrická vozidla“ je specifický požadavek formulovaný EHK pro elektrická vozidla, který je rozdělen do dvou částí: první část upravuje motor ochrana, dobíjecí systémy akumulace energie, funkční bezpečnost a emise vodíku celého vozidla a druhá část přidává specifické požadavky na bezpečnost a spolehlivost dobíjecích systémů akumulace energie.


V roce 2016 vydalo Ministerstvo průmyslu a informačních technologií „Bezpečnostně technické podmínky pro elektrobus“, které komplexně zohledňovaly úraz elektrickým proudem personálu, ochranu proti vodnímu prachu, požární ochranu, bezpečnost nabíjení, bezpečnost kolize, dálkové monitorování a další aspekty. Plně vycházel ze stávajících tradičních norem souvisejících s autobusy a elektrickými vozidly a místních norem, jako jsou Šanghaj a Peking, a předložil vyšší technické požadavky na napájecí baterie a přidal dvě testovací položky: tepelný únik a tepelnou únikovou expanzi. Oficiálně byl implementován 1. , 2017.



3、 Analýza domácích a mezinárodních norem pro napájecí lithium-iontové baterie


Většina mezinárodních norem pro napájecí lithium-iontové baterie byla vydána kolem roku 2010, přičemž řada revizí a nových norem byla zaváděna jedna po druhé. GB/Z 18333 1: 2001 byl vydán v roce 2001, což naznačuje, že čínské standardy lithium-iontových baterií pro elektrická vozidla nezačaly ve světě pozdě, ale jejich vývoj byl relativně pomalý. Od vydání standardu QC/T 743 v roce 2006 v Číně dlouhou dobu neproběhla žádná aktualizace standardu a před vydáním nového národního standardu v roce 2015 neexistovaly žádné standardy pro bateriové sady nebo systémy. Výše uvedené domácí a zahraniční normy se liší rozsahem použití, obsahem zkoušených položek, závažností zkoušených položek a kritérii posuzování.


1) Rozsah použití


Řada IEC 62660, QC/T 743, GB/T 31486 a GB/T 31485 jsou testy pro jednotlivé a modulové úrovně baterií, zatímco řady UL2580, SAE J2929, ISO12405 a GB/T 31467 jsou použitelné pro testování baterií. sady a bateriové systémy. Kromě IEC 62660 zahrnují i ​​jiné normy v zahraničí obecně testování na úrovni baterie nebo systému, jako například SAE J2929 a ECE R100 2 dokonce zmíněné testování na úrovni vozidla. To naznačuje, že formulace zahraničních norem více zohledňuje aplikaci baterií v celém vozidle, což více odpovídá potřebám praktických aplikací.


2) Obsah testovací položky


Celkově lze všechny testované položky rozdělit do dvou kategorií: elektrický výkon a spolehlivost bezpečnosti, zatímco spolehlivost bezpečnosti lze dále rozdělit na mechanickou spolehlivost, environmentální spolehlivost, spolehlivost při zneužití a elektrickou spolehlivost.


Mechanická spolehlivost simuluje mechanické namáhání vozidla během jízdy, jako jsou vibrace simulující hrbolatost vozidla na povrchu vozovky; Environmentální spolehlivost simuluje odolnost vozidel v různých klimatických podmínkách, jako je teplotní cyklování simulující situaci vozidel jezdících tam a zpět v chladných a horkých oblastech s velkými teplotními rozdíly mezi dnem a nocí; Zneužití spolehlivosti, např. požár, k posouzení bezpečnosti baterií v případě nesprávného použití; Elektrická spolehlivost, jako jsou ochranné testovací předměty, především zkoumá, zda systém správy baterie (BMS) může hrát ochrannou roli v kritických okamžicích.


Z hlediska bateriových článků je IEC 62660 rozdělena do dvou nezávislých norem IEC 62660-1 a IEC 62660-2, které odpovídají testování výkonu a spolehlivosti. GB/T 31485 a GB/T 31486 byly vyvinuty z QC/T 743 a odolnost proti vibracím je klasifikována jako výkonnostní test v GB/T 31486, protože tento testovaný předmět zkoumá dopad vibrací baterie na výkon baterie. Ve srovnání s IEC 62660-2 jsou testovací položky GB/T 31485 přísnější, jako je přidání akupunktury a ponoření do mořské vody.


Pokud jde o testování bateriové sady a bateriového systému, jak elektrického výkonu, tak spolehlivosti, americká norma pokrývá většinu testovacích položek. Pokud jde o testování výkonu, DOE/ID-11069 má více testovacích položek než jiné standardy, jako jsou charakteristiky hybridního pulzního výkonu (HPPC), stabilita provozních nastavených hodnot, kalendářní životnost, referenční výkon, spektrum impedance, testování kontroly modulů, tepelné zátěž správy a testování na úrovni systému v kombinaci s ověřováním životnosti.


Metody analýzy pro výsledky zkoušek elektrického výkonu jsou podrobně uvedeny v příloze normy. Mezi nimi lze HPPC testování použít k detekci špičkového výkonu napájecích baterií a z toho odvozená metoda DC testování vnitřního odporu byla široce používána při studiu charakteristik vnitřního odporu baterií. Pokud jde o spolehlivost, UL2580 má více testovacích položek než jiné standardy, jako je nevyvážené nabíjení baterie, odpor napětí, izolace, testování kontinuity a testování chyb systému stability chlazení/topení. Zahrnuje také základní bezpečnostní testování součástí bateriových sad na výrobní lince a zpřísňuje požadavky na kontrolu bezpečnosti v BMS, chladicím systému a návrhu ochranného obvodu. SAE J2929 navrhuje provádět analýzu chyb na různých částech bateriového systému a ukládat příslušnou dokumentaci, včetně opatření ke zlepšení, která umožňují snadno identifikovat chyby.


Řada norem ISO 12405 zahrnuje jak výkonnostní, tak bezpečnostní aspekty baterií. ISO 12405-1 je norma pro testování výkonu baterie pro aplikace s vysokým výkonem, zatímco ISO 12405-2 je norma pro testování výkonu baterie pro aplikace s vysokou spotřebou energie. První obsahuje další dva obsahy: studený start a horký start. Řada GB/T 31467 kombinuje vývojový stav napájecích baterií v Číně a je upravena podle obsahu normy řady ISO 12405.


Od ostatních norem se liší SAE J 2929 a ECE R100 Oba zahrnují požadavky na vysokonapěťovou ochranu a patří do bezpečnostní kategorie elektrických vozidel. Příslušné zkušební položky v Číně jsou uvedeny v GB/T 18384 a GB/T 31467 3 poukazuje na to, že baterie a bateriový systém musí před provedením bezpečnostních testů splňovat požadavky GB/T 18384 1 a GB/T 18384 3. Relevantní požadavky.



3) Závažnost


Pro stejný zkoušený předmět se také liší zkušební metody a kritéria hodnocení specifikovaná v různých normách. Například pro stav nabití (SOC) zkušebních vzorků GB/T 31467 3 vyžaduje, aby byl vzorek plně nabitý; ISO 12405 vyžaduje SOC baterie typu napájení 50 % a SOC energetického typu 100 %; ECE R100 2. Požadujte, aby hodnota SOC baterie byla vyšší než 50 %; UN38. 3 má různé požadavky na různé zkušební položky a některé zkušební položky také vyžadují recyklované baterie.


Kromě toho je také požadováno, aby vysoká simulace, tepelné testování, vibrace, náraz a vnější zkraty byly testovány pomocí stejného vzorku, který je relativně přísnější. Pro testování vibrací ISO 12405 vyžaduje, aby vzorky vibrovaly při různých okolních teplotách, s doporučenými vysokými a nízkými teplotami 75 ℃ a -40 ℃. Jiné normy tento požadavek nemají.


Pro požární test, GB/T 31467 Experimentální metoda a nastavení parametrů ve 3 jsou v souladu s ISO 12405 Rozdíl není významný, oba jsou předehřáté, přímo spálené a nepřímo spálené zapálením paliva, ale GB/T 31467 3 Pokud je ve vzorku plamen, musí být uhašen do 2 minut. ISO 12405 nevyžaduje čas na uhašení plamene. Zkouška ohněm v SAE J2929 se liší od předchozích dvou. Vyžaduje, aby byl vzorek umístěn do nádoby pro tepelné záření, rychle zahřátý na 890 °C během 90 sekund a udržován po dobu 10 minut a žádné součásti nebo látky nesmí procházet kovovým síťovým krytem umístěným mimo testovaný vzorek.



4、 Nedostatky ve stávajících domácích normách


Přestože formulace a vydání příslušných národních norem zaplnily mezeru v čínských kombinovaných systémech lithium-iontových baterií a byly široce přijaty, stále existují nedostatky.


Pokud jde o objekty testování: Všechny normy specifikují pouze testování nových baterií a pro použité baterie neexistují žádné relevantní předpisy nebo požadavky. Baterie nemají žádné problémy při opuštění továrny, což neznamená, že jsou po určité době používání stále bezpečné. Proto je nutné provádět stejné testování na bateriích používaných po různou dobu, což je ekvivalentní běžným fyzikálním prohlídkám.


Pokud jde o posouzení výsledku: Současná základna posuzování je poměrně široká a jednoduchá, pouze s opatřeními, která zabraňují úniku, prasknutí pláště, požáru a výbuchu, a chybí kvantifikovatelný systém hodnocení. Evropská komise pro automobilový výzkum a technologický rozvoj (EUCAR) rozdělila úroveň poškození baterií do 8 úrovní, což má určitý referenční význam.


Pokud jde o testované položky: GB/T31467 3. Chybí obsah testování pro bateriové sady a bateriové systémy z hlediska tepelného managementu a tepelného úniku a pro baterie je zásadní tepelná bezpečnost. Jak řídit tepelný únik jednotlivých baterií a zamezit šíření tepelného úniku má velký význam, o čemž svědčí povinná implementace „Bezpečnostně technických podmínek pro elektrobus“. Kromě toho, z hlediska aplikace vozidla, je pro nedestruktivní testování spolehlivosti, jako je environmentální spolehlivost, nutné přidat testování elektrického výkonu po dokončení testu, aby se simuloval dopad výkonu vozidla po změně prostředí.


Z hlediska testovacích metod: Testování životnosti bateriových sad a bateriových systémů trvá příliš dlouho, což ovlivňuje vývojový cyklus produktu a je obtížné jej dobře provést. Jak vyvinout rozumné testování životnosti zrychleného cyklu je výzva.



5, Shrnutí


V posledních letech Čína udělala velký pokrok ve formulaci a aplikaci norem pro výkonové lithium-iontové baterie, stále však existuje určitá mezera ve srovnání se zahraničními normami. Kromě testovacích standardů se standardní systém pro lithium-iontové baterie v Číně postupně zlepšuje i v dalších aspektech. Dne 9. listopadu 2016 vydalo Ministerstvo průmyslu a informačních technologií „Komplexní standardizační technický systém pro lithium-iontové baterie“, který poukázal na to, že budoucí standardní systém zahrnuje pět hlavních částí: základní obecné použití, materiály a komponenty, design a výrobu procesy, výrobní a testovací zařízení a produkty baterií. Mezi nimi mají velký význam bezpečnostní normy. S aktualizací a vývojem produktů napájecích baterií je třeba, aby testovací standardy také zlepšily odpovídající testovací technologie. Navíc to zvyšuje úroveň bezpečnosti napájecích baterií.










X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept