A lítium akkumulátorok tesztelési szabványainak összehasonlítása itthon és külföldön

A lítium akkumulátorok tesztelési szabványainak összehasonlítása itthon és külföldön

1、 Külföldi szabványok a lítium-ion akkumulátorokra

Az 1. táblázat felsorolja a lítium-ion akkumulátorok külföldön általánosan használt vizsgálati szabványait. A szabványokat kibocsátó testületek közé elsősorban a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC), a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO), az Egyesült Államok Underwriters' Laboratories (UL), az Egyesült Államok Autómérnöki Társasága (SAE) és az illetékes az Európai Unió intézményei.

1) Nemzetközi szabványok

Az IEC által kiadott nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátor-szabványok főként az IEC 62660-1:2010 „Lítium-ion akkumulátoregységek elektromos közúti járművekhez – 1. rész: Teljesítményvizsgálat” és az IEC 62660-2:2010 „Lítium-ion akkumulátoregységek elektromos járművekhez” szabványt tartalmazzák. közúti járművek – 2. rész: Megbízhatóság és visszaélés vizsgálata". UN 38, az Egyesült Nemzetek Szállítási Bizottsága által kibocsátott A lítiumelemek tesztelésére vonatkozó követelmények az „United Nations Recommendations, Standards and Test Manual on the Dangerous Goods Transport” című dokumentumban az akkumulátorok szállítás közbeni biztonságát célozzák.

Az ISO által a nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátorok területén kidolgozott szabványok közé tartozik az ISO 12405-1:2011 „Elektromos meghajtású járművek – Lítium-ion akkumulátorcsomagok és rendszerek vizsgálati eljárásai – 1. rész: Nagy teljesítményű alkalmazások” ISO 12405-2: 2012 „Elektromos hajtású járművek – Lítium-ion akkumulátorcsomagok és rendszerek vizsgálati eljárásai – 2. rész: Nagy energiájú alkalmazások” és ISO 12405-3:2014 „Elektromos hajtású járművek – Lítium-ionos akkumulátorcsomagok és rendszerek vizsgálati eljárásai – 3. rész: Biztonsági követelmények " nagy teljesítményű akkumulátorokat, nagy energiájú akkumulátorokat és biztonsági teljesítménykövetelményeket céloznak meg azzal a céllal, hogy a járműgyártókat opcionális vizsgálati cikkekkel és módszerekkel lássák el.

2) Amerikai szabványok

Az UL 2580:2011 "Akkumulátorok elektromos járművekhez" főként az akkumulátorral való visszaélés megbízhatóságát és a személyzet védelmét a visszaélés által okozott károk esetén értékeli. Ezt a szabványt 2013-ban felülvizsgálták.

A SAE hatalmas és átfogó szabványrendszerrel rendelkezik az autóiparban. A 2009-ben kiadott SAE J2464: 2009 "Elektromos és hibrid elektromos járművek újratölthető energiatároló rendszereinek biztonsági és visszaélési vizsgálata" a járműakkumulátorokkal való visszaélés vizsgálatára vonatkozó kézikönyvek korai sorozata, amelyet Észak-Amerikában és a világon alkalmaznak. Egyértelműen meghatározza az alkalmazási kört és az egyes vizsgálati tételekhez gyűjtendő adatokat, valamint ajánlásokat ad a vizsgálati tételhez szükséges mintaszámra.

A SAE J2929: 2011 "Elektromos és hibrid akkumulátorrendszerek biztonsági szabványai" a SAE által javasolt biztonsági szabvány, amely összefoglalja az akkumulátorral kapcsolatos, korábban kiadott különféle szabványokat, beleértve a két részt: rutinvizsgálatot és az elektromos járművek működése során előforduló rendellenes tesztelést.

A SAE J2380: 2013 "Elektromos járművek akkumulátorainak vibrációvizsgálata" egy klasszikus szabvány az elektromos járművek akkumulátorainak rezgésvizsgálatára. A tényleges közúti járművezetés rezgésterhelési spektrumának statisztikai eredményei alapján a vizsgálati módszer jobban illeszkedik a tényleges járművek rezgéshelyzetéhez, és fontos referenciaértékkel rendelkezik.

3 Egyéb szervezeti szabványok

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (DOE) elsősorban az energiapolitika kialakításáért, az energiaipar irányításáért, valamint az energiával kapcsolatos technológiai kutatásért és fejlesztésért felelős. 2002-ben az Egyesült Államok kormánya létrehozta a "Freedom CAR" projektet, és egymás után kiadta a Freedom CAR teljesítményrásegítéses hibrid elektromos járművek akkumulátorának tesztelési kézikönyvét, valamint az energiatároló rendszerrel való visszaélés vizsgálati kézikönyvét elektromos és hibrid járművekhez.

A Német Autóipari Szövetség (VDA) egy szövetség, amelyet Németországban hoztak létre, hogy egységesítse a hazai autóipar különböző szabványait. A kiadott szabványok a VDA 2007 „Battery System Testing for Hybrid Electric Vehicles”, amely elsősorban a hibrid elektromos járművek lítium-ion akkumulátorrendszereinek teljesítmény- és megbízhatósági vizsgálatára összpontosít.

2、 Hazai szabvány a lítium-ion akkumulátorokhoz

2001-ben az Autóipari Szabványügyi Bizottság kiadta az első irányadó műszaki dokumentumot az elektromos járművek lítium-ion akkumulátorainak tesztelésére Kínában, GB/Z 18333 1:2011 "Lítium-ion akkumulátorok elektromos közúti járművekhez". A szabvány megfogalmazásakor hivatkoztak az IEC 61960-2:2000 „Hordozható lítium akkumulátorok és akkumulátorcsomagok – 2. rész: Lítium akkumulátorcsomagok” szabványra, amelyet lítium-ion akkumulátorokhoz és hordozható eszközök akkumulátorcsomagjaihoz használnak. A tesztelési tartalom tartalmazza a teljesítményt és a biztonságot, de csak 21,6 V és 14,4 V akkumulátorokra vonatkozik.

2006-ban az Ipari és Informatikai Minisztérium kiadta a QC/T 743 „Lítium-ion akkumulátorok elektromos járművekhez” című dokumentumot, amelyet széles körben használtak az iparban, és 2012-ben felülvizsgálták. GB/Z 18333 1: 2001 és QC/T 743: A 2006-os szabványok mind az egyéni, mind a modulszintek, szűk alkalmazási körrel és tesztelési tartalommal, amelyek már nem felelnek meg a gyorsan fejlődő elektromos járműipar igényeinek.

2015-ben a Nemzeti Szabványügyi Hatóság egy sor szabványt adott ki, köztük a GB/T 31484-2015 „Az elektromos járművek akkumulátorainak ciklus-élettartamra vonatkozó követelményei és vizsgálati módszerei”, a GB/T 31485-2015 „Az akkumulátorok biztonsági követelményei és vizsgálati módszerei” című dokumentumot. elektromos járművekhez", GB/T 31486-2015 "Elektromos teljesítménykövetelmények és vizsgálati módszerek elektromos járművek akkumulátoraihoz" és GB/T 31467 1-2015 "Lítium-ion akkumulátorcsomagok és rendszerek elektromos járművekhez - 1. rész: Magas energiaalkalmazási vizsgálati eljárások, GB/T 31467 2-2015 "Lítium-ion akkumulátorcsomagok és rendszerek elektromos járművekhez - 2. rész: Nagy energiájú alkalmazások vizsgálati eljárásai, GB/T 31467 3 "Test Procedures for Lithium Ion Power Battery Systems for Electric Vehicles - 3. rész: Biztonsági követelmények és vizsgálati módszerek.

A GB/T 31485-2015 és a GB/T 31486-2015 az egyes egységek/modulok biztonsági és elektromos teljesítményének vizsgálatára vonatkozik. A GB/T 31467-2015 sorozat az ISO 12405 sorozatra vonatkozik, és akkumulátorcsomagok vagy akkumulátorrendszerek tesztelésére alkalmas. A GB/T 31484-2015 egy tesztelési szabvány, amelyet kifejezetten a ciklus élettartamára terveztek, az egyes egységek és modulok szabványos ciklusidejével, valamint az akkumulátorcsomagok és rendszerek működési ciklusa.

Európai Gazdasági Bizottság (ECE) R100 Az "Egységes rendelkezések a járművek jóváhagyásáról az elektromos járművekre vonatkozó különleges követelmények tekintetében" az ECE által megfogalmazott speciális követelmény az elektromos járművekre vonatkozóan, amely két részre oszlik: az első rész a motort szabályozza. védelem, újratölthető energiatároló rendszerek, funkcionális biztonság és a teljes jármű hidrogén-kibocsátása, a második rész pedig speciális követelményeket támaszt az újratölthető energiatároló rendszerek biztonságára és megbízhatóságára vonatkozóan.

2016-ban az Ipari és Informatikai Minisztérium kiadta az "Elektromos busz biztonsági műszaki feltételeit", amely átfogóan figyelembe vette a személyzet áramütését, a vízpor elleni védelmet, a tűzvédelmet, a töltésbiztonságot, az ütközésbiztonságot, a távfelügyeletet és egyéb szempontokat. Teljes mértékben a meglévő hagyományos buszokkal és elektromos járművekkel kapcsolatos szabványokra, valamint helyi szabványokra, például Sanghajra és Pekingre támaszkodott, és magasabb műszaki követelményeket támasztott az akkumulátorokkal szemben, két tesztelem hozzáadásával: termikus kifutás és hőkifutású tágulás. Hivatalosan január 1-jén vezették be. , 2017.

3. A lítium-ion akkumulátorok hazai és nemzetközi szabványainak elemzése

A nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátorokra vonatkozó nemzetközi szabványok többségét 2010 körül adták ki, számos felülvizsgálatot és új szabványt vezettek be egymás után. A GB/Z 18333 1: 2001 2001-ben jelent meg, jelezve, hogy az elektromos járművekre vonatkozó kínai lítium-ion akkumulátor-szabványok nem későn kezdődnek a világban, de fejlődésük viszonylag lassú volt. A QC/T 743 szabvány 2006-os megjelenése óta Kínában hosszú ideig nem volt szabványfrissítés, az új nemzeti szabvány 2015-ös megjelenése előtt pedig nem voltak szabványok az akkumulátorcsomagokra vagy rendszerekre. A fenti hazai és külföldi szabványok alkalmazási köre, a vizsgálati tételek tartalma, a vizsgálati tételek súlyossága és az elbírálási kritériumok tekintetében különböznek egymástól.

1) Alkalmazási kör

Az IEC 62660 sorozat, a QC/T 743, a GB/T 31486 és a GB/T 31485 az akkumulátorok egyedi és modulszintű tesztjei, míg az UL2580, SAE J2929, ISO12405 és GB/T 31467 sorozatok az akkumulátorok tesztelésére használhatók. csomagok és akkumulátorrendszerek. Az IEC 62660 mellett más külföldi szabványok általában akkumulátor- vagy rendszerszintű tesztelést foglalnak magukban, mint például a SAE J2929 és az ECE R100 2 még a járműszintű tesztelést is megemlítette. Ez azt jelzi, hogy a külföldi szabványok megfogalmazása jobban figyelembe veszi az akkumulátorok alkalmazását a teljes járműben, ami jobban megfelel a gyakorlati alkalmazások igényeinek.

2) Tesztelje az elem tartalmát

Összességében az összes vizsgálati elem két kategóriába sorolható: elektromos teljesítmény és biztonsági megbízhatóság, míg a biztonsági megbízhatóság tovább osztható mechanikai megbízhatóságra, környezeti megbízhatóságra, visszaélési megbízhatóságra és elektromos megbízhatóságra.

A mechanikai megbízhatóság azt a mechanikai igénybevételt szimulálja, amelyet a jármű vezetés közben tapasztal, mint például a rezgést, amely szimulálja a jármű egyenetlenségét az útfelületen; A környezeti megbízhatóság szimulálja a járművek kitartását különböző éghajlati viszonyok között, mint például a hőmérséklet-ciklus, amely szimulálja a hideg és meleg területeken oda-vissza haladó járművek helyzetét, ahol nagy a nappali és az éjszakai hőmérséklet különbség; Megbízhatósággal való visszaélés, például tűz, az akkumulátorok biztonságának értékelése érdekében nem megfelelő használat esetén; Az elektromos megbízhatóság, például a védővizsgálati tételek elsősorban azt vizsgálják, hogy az akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) képes-e védő szerepet játszani a kritikus időkben.

Az akkumulátorcellák tekintetében az IEC 62660 két független szabványra oszlik, az IEC 62660-1-re és az IEC 62660-2-re, amelyek megfelelnek a teljesítmény- és megbízhatósági vizsgálatoknak. A GB/T 31485 és a GB/T 31486 a QC/T 743-ból fejlődött ki, és a rezgésállóságot a GB/T 31486 szabvány teljesítménytesztjeként osztályozza, mivel ez a tesztelem az akkumulátor rezgésének az akkumulátor teljesítményére gyakorolt ​​hatását vizsgálja. Az IEC 62660-2 szabványhoz képest a GB/T 31485 tesztelemei szigorúbbak, mint például az akupunktúra és a tengervízbe merítés hozzáadása.

Az akkumulátorcsomag és az akkumulátorrendszer tesztelése, mind az elektromos teljesítmény, mind a megbízhatóság tekintetében az amerikai szabvány lefedi a legtöbb tesztelési tételt. A teljesítményteszt tekintetében a DOE/ID-11069 több tesztelemet tartalmaz, mint más szabványok, például hibrid impulzusteljesítmény-karakterisztikát (HPPC), a működési alapértékek stabilitását, naptári élettartamot, referenciateljesítményt, impedanciaspektrumot, modulvezérlés-ellenőrzési teszteket, termikus vizsgálatokat. felügyeleti terhelés és rendszerszintű tesztelés élettartam-ellenőrzéssel kombinálva.

Az elektromos teljesítményvizsgálati eredmények elemzési módszereit a szabvány melléklete részletezi. Ezek közül a HPPC tesztelés segítségével kimutatható a teljesítmény akkumulátorok csúcsteljesítménye, és az ebből levezetett egyenáramú belső ellenállás vizsgálati módszert széles körben alkalmazták az akkumulátor belső ellenállási jellemzőinek vizsgálatában. A megbízhatóság szempontjából az UL2580 több tesztelemet tartalmaz, mint más szabványok, például a kiegyensúlyozatlan akkumulátor-töltés, a feszültségellenállás, a szigetelés, a folytonossági vizsgálat és a hűtési/fűtési stabilitási rendszer hibatesztje. Tartalmazza a gyártósoron lévő akkumulátorcsomag-elemek alapvető biztonsági tesztelését is, és megerősíti a biztonsági felülvizsgálati követelményeket a BMS, a hűtőrendszer és a védelmi áramkör tervezésében. A SAE J2929 azt javasolja, hogy végezzenek hibaelemzést az akkumulátorrendszer különböző részein, és mentsék el a vonatkozó dokumentációt, beleértve a javítási intézkedéseket, amelyekkel könnyen azonosíthatók a hibák.

Az ISO 12405 szabványsorozat tartalmazza az akkumulátorok teljesítményét és biztonságát egyaránt. Az ISO 12405-1 egy akkumulátorteljesítmény-tesztelési szabvány nagy teljesítményű alkalmazásokhoz, míg az ISO 12405-2 egy akkumulátorteljesítmény-tesztelési szabvány a nagy energiájú alkalmazásokhoz. Az előbbi még két tartalmat tartalmaz: hidegindítást és melegindítást. A GB/T 31467 sorozat egyesíti az akkumulátorok fejlesztési állapotát Kínában, és az ISO 12405 sorozat szabványának megfelelően módosul.

A többi szabványtól eltér a SAE J 2929 és az ECE R100. Mindkét szabvány nagyfeszültségű védelemmel kapcsolatos követelményeket tartalmaz, és az elektromos járművek biztonsági kategóriájába tartozik. A vonatkozó vizsgálati tételeket Kínában a GB/T 18384 és a GB/T 31467 3 felsorolja. 3 rámutat arra, hogy az akkumulátorcsomagnak és az akkumulátorrendszernek meg kell felelnie a GB/T 18384 szabvány követelményeinek az 1. és a GB/T 18384 3. biztonsági tesztek elvégzése előtt. követelményeknek.

3) Súlyosság

Ugyanazon vizsgálati tétel esetében a különböző szabványokban meghatározott vizsgálati módszerek és megítélési kritériumok is eltérőek. Például a tesztminták töltöttségi állapotához (SOC) a GB/T 31467 3 szabvány előírja, hogy a mintát teljesen fel kell tölteni; Az ISO 12405 szabvány 50%-os teljesítmény típusú akkumulátort és 100%-os energiatípusú akkumulátort ír elő; ECE R100 2. Megköveteli, hogy az akkumulátor SOC értéke 50% felett legyen; UN38. 3 különböző követelményeket támaszt a különböző tesztelemekre, és néhány tesztelemhez újrahasznosított elemek is szükségesek.

Ezen túlmenően azt is előírják, hogy a magas szimulációt, a hőtesztet, a vibrációt, az ütközést és a külső rövidzárlatokat ugyanazon mintával kell tesztelni, amely viszonylag szigorúbb. A rezgésvizsgálathoz az ISO 12405 szabvány előírja, hogy a minták különböző környezeti hőmérsékleteken rezegjenek, az ajánlott magas és alacsony hőmérséklet 75 ℃, illetve -40 ℃. Más szabványok nem tartalmazzák ezt a követelményt.

A tűzteszthez GB/T 31467 A kísérleti módszer és a 3-as paraméterbeállítások megfelelnek az ISO 12405 szabványnak. A különbség nem szignifikáns, mindkettő előmelegített, közvetlenül égetett és közvetetten égő tüzelőanyaggal, de GB/T 31467 3 Ha láng van a mintában, azt 2 percen belül el kell oltani. Az ISO 12405 szabvány nem igényel időt a láng kialudásához. A SAE J2929 tűztesztje eltér az előző kettőtől. Ehhez a mintát hősugárzó tartályba kell helyezni, 90 másodpercen belül gyorsan 890 ℃-ra fel kell melegíteni, és 10 percig tartani kell, és semmilyen komponens vagy anyag nem juthat át a vizsgált mintán kívül elhelyezett fémhálós burkolaton.

4. Hiányosságok a meglévő hazai szabványokban

Although the formulation and release of relevant national standards have filled the gap in China's power lithium-ion battery combination systems and have been widely adopted, there are still shortcomings.

A vizsgálati objektumok tekintetében: Minden szabvány csak az új akkumulátorok tesztelését írja elő, a használt akkumulátorokra vonatkozó előírások vagy követelmények nincsenek. Az akkumulátorokkal nincs probléma a gyárból való kilépéskor, ami nem jelenti azt, hogy hosszabb használat után is biztonságosak. Ezért a különböző ideig használt akkumulátorokon ugyanazt a vizsgálatot kell elvégezni, ami egyenértékű a rendszeres fizikális vizsgálattal.

Az eredmények megítélése szempontjából: A jelenlegi megítélési alap viszonylag széles és egységes, csak a szivárgás, a héjszakadás, a tűz és a robbanás hiányára vonatkozó rendelkezéseket tartalmazza, és hiányzik a számszerűsíthető értékelési rendszer. Az Európai Bizottság Gépjárműipari Kutatásért és Technológiai Fejlesztésért (EUCAR) 8 szintre osztotta az akkumulátorok ártalmatlansági szintjét, aminek van bizonyos referencia jelentősége.

Tesztelemek tekintetében: GB/T31467 3. Hiányzik az akkumulátorcsomagok és akkumulátorrendszerek tesztelési tartalma a hőkezelés és a hőkifutás szempontjából, és a hőbiztonsági teljesítmény kulcsfontosságú az akkumulátorok esetében. Az egyes akkumulátorok hőkifutásának szabályozása és a hőkifutás terjedésének megakadályozása nagy jelentőséggel bír, amit az "Elektromos busz biztonsági műszaki feltételei" kötelező végrehajtása is bizonyít. Ezenkívül a járműalkalmazás szempontjából a roncsolásmentes megbízhatósági vizsgálathoz, például a környezeti megbízhatósághoz, a vizsgálat befejezése után szükség van az elektromos teljesítmény vizsgálatára, hogy szimulálják a jármű teljesítményének hatását a környezeti változások után.

Tesztelési módszerek tekintetében: Az akkumulátorcsomagok és akkumulátorrendszerek ciklusélettartam-tesztje túl hosszú ideig tart, ami befolyásolja a termékfejlesztési ciklust és nehezen kivitelezhető. Az ésszerű gyorsított ciklus-élettartam-teszt kidolgozása kihívást jelent.

5. Összegzés

Az elmúlt években Kína nagy előrehaladást ért el a nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátorokra vonatkozó szabványok megfogalmazása és alkalmazása terén, de még mindig van némi különbség a külföldi szabványokhoz képest. A tesztelési szabványok mellett a lítium-ion akkumulátorok szabványos rendszere Kínában más szempontból is fokozatosan javul. 2016. november 9-én az Ipari és Informatikai Minisztérium kiadta a "Lítium-ion akkumulátorok átfogó szabványosítási műszaki rendszerét", amely rámutatott, hogy a jövőbeni szabványrendszer öt fő részből áll: alapvető általános felhasználás, anyagok és alkatrészek, tervezés és gyártás. folyamatok, gyártási és tesztelési berendezések, valamint akkumulátortermékek. Közülük a biztonsági előírások nagy jelentőséggel bírnak. Az akkumulátoros termékek frissítésével és fejlesztésével a tesztelési szabványoknak is javítaniuk kell a megfelelő tesztelési technológiákat, továbbá növelik az akkumulátorok biztonsági szintjét.