Поређење стандарда за тестирање литијумских батерија у земљи и иностранству

Поређење стандарда за тестирање литијумских батерија у земљи и иностранству

1、 Страни стандарди за напајање литијум-јонских батерија

Табела 1 наводи стандарде за тестирање литијум-јонских батерија које се најчешће користе у иностранству. Тела за издавање стандарда углавном укључују Међународну електротехничку комисију (ИЕЦ), Међународну организацију за стандардизацију (ИСО), Лабораторије за осигурање (УЛ) Сједињених Држава, Друштво аутомобилских инжењера (САЕ) Сједињених Држава и релевантне институције Европске уније.

1) Међународни стандарди

Стандарди за литијум-јонске батерије које је објавио ИЕЦ углавном укључују ИЕЦ 62660-1:2010 „Јединице литијум-јонских батерија за електрична друмска возила – Део 1: Испитивање перформанси“ и ИЕЦ 62660-2:2010 „Јединице литијум-јонских батерија за електрична друмска возила – Део 2: Испитивање поузданости и злоупотребе“. УН 38 коју је издала Комисија за транспорт Уједињених нација Захтеви за тестирање литијумских батерија у „Препорукама, стандардима и приручнику за испитивање Уједињених нација о транспорту опасних материја“ имају за циљ безбедност батерија током транспорта.

Стандарди које је ИСО развио у области енергетских литијум-јонских батерија укључују ИСО 12405-1:2011 „Возила са електричним погоном – Поступци испитивања литијум-јонских батерија и система – Део 1: Примене велике снаге“ ИСО 12405-2: 2012 „Возила са електричним погоном – Поступци испитивања литијум-јонских батерија и система – Део 2: Примене високе енергије” и ИСО 12405-3:2014 „Возила са електричним погоном – Поступци испитивања литијум-јонских батерија и система – Део 3: Захтеви за безбедност ", односно, циљају на батерије велике снаге, батерије високе енергије и захтеве за безбедносним перформансама, са циљем да произвођачима возила обезбеде опционе ставке и методе за тестирање.

2) Амерички стандарди

УЛ 2580:2011 „Батерије за електрична возила“ углавном процењује поузданост злоупотребе батерија и способност заштите особља у случају повреде изазване злоупотребом. Овај стандард је ревидиран 2013. године.

САЕ има широк и свеобухватан систем стандарда у аутомобилској индустрији. САЕ Ј2464: 2009 „Тестирање безбедности и злоупотребе пуњивих система за складиштење енергије за електрична и хибридна електрична возила“, издат 2009. године, је рана серија приручника за тестирање злоупотребе батерија возила примењених у Северној Америци и свету. Он јасно прецизира обим примене и податке које треба прикупити за сваки испитни предмет, а такође даје препоруке за број узорака потребних за испитни предмет.

САЕ Ј2929: 2011 „Стандарди безбедности за електричне и хибридне системе батерија“ је безбедносни стандард који је предложио САЕ у сумирању различитих претходно издатих стандарда везаних за напајање батеријама, укључујући два дела: рутинско тестирање и абнормално тестирање које може да се деси током рада електричног возила.

САЕ Ј2380: 2013 „Вибрационо тестирање батерија електричних возила“ је класичан стандард за испитивање вибрација батерија електричних возила. На основу прикупљених статистичких резултата спектра вибрацијског оптерећења стварне вожње возила на путу, метода испитивања је више у складу са вибрационом ситуацијом стварних возила и има важну референтну вредност.

3 Други организациони стандарди

Министарство енергетике САД (ДОЕ) је првенствено одговорно за формулисање енергетске политике, управљање енергетском индустријом и истраживање и развој технологије у вези са енергијом. Године 2002, америчка влада је успоставила пројекат „Фреедом ЦАР“ и сукцесивно издала Фреедом ЦАР приручник за тестирање акумулатора хибридних електричних возила уз помоћ енергије и приручник за тестирање злоупотребе система за складиштење енергије за електрична и хибридна возила.

Немачко удружење аутомобилске индустрије (ВДА) је удружење формирано у Немачкој ради обједињавања различитих стандарда за домаћу аутомобилску индустрију. Издати стандарди су ВДА 2007 „Тестирање система батерија за хибридна електрична возила“, који се углавном фокусира на тестирање перформанси и поузданости литијум-јонских система батерија за хибридна електрична возила.

2、 Домаћи стандард за напајање литијум-јонских батерија

Године 2001. Комитет за стандардизацију аутомобила издао је први технички документ за испитивање литијум-јонских батерија електричних возила у Кини, ГБ/З 18333 1: 2011 „Литијум-јонске батерије за електрична друмска возила“. Приликом формулисања овог стандарда, упућивање је на ИЕЦ 61960-2:2000 „Преносиве литијумске батерије и пакети батерија – Део 2: Литијумске батерије“, који се користи за литијум-јонске батерије и пакете батерија у преносивим уређајима. Садржај тестирања укључује перформансе и безбедност, али је применљив само на батерије од 21,6 В и 14,4 В.

Министарство индустрије и информационих технологија је 2006. године издало КЦ/Т 743 „Литијум-јонске батерије за електрична возила“, који је био широко коришћен у индустрији и ревидиран 2012. ГБ/З 18333 1: 2001 и КЦ/Т 743: 2006 су стандарди за појединачне и модуларне нивое, са уским опсегом примене и садржајем тестирања који више не задовољава потребе индустрије електричних возила која се брзо развија.

У 2015. години, Национална администрација за стандардизацију издала је низ стандарда, укључујући ГБ/Т 31484-2015 „Захтеви за животни век и методе испитивања за батерије за електрична возила”, ГБ/Т 31485-2015 „Сигурносни захтеви и методе испитивања за електричне батерије за електрична возила“, ГБ/Т 31486-2015 „Захтеви за електричне перформансе и методе испитивања за батерије за електрична возила“, и ГБ/Т 31467 1-2015 „Пакети литијум-јонских батерија и системи за електрична возила – Део 1: Висока Процедуре тестирања примене енергије, ГБ/Т 31467 2-2015 „Пакети литијум-јонских батерија и системи за електрична возила – Део 2: Поступци испитивања примене високе енергије, ГБ/Т 31467 3 „Процедуре испитивања за системе литијум-јонских батерија за електрична возила - Део 3: Безбедносни захтеви и методе испитивања.

ГБ/Т 31485-2015 и ГБ/Т 31486-2015 се односе на тестирање безбедности и електричних перформанси појединачних јединица/модула. Серија ГБ/Т 31467-2015 се односи на серију ИСО 12405 и погодна је за тестирање батерија или батеријских система. ГБ/Т 31484-2015 је стандард за тестирање посебно дизајниран за животни век циклуса, са стандардним животним циклусом који се користи за појединачне јединице и модуле, и радним циклусом који се користи за батерије и системе.

Економска комисија за Европу (ЕЦЕ) Р100 „Јединствене одредбе о одобрењу возила у погледу посебних захтева за електрична возила“ је посебан захтев који је ЕЦЕ формулисао за електрична возила, а који је подељен на два дела: први део регулише мотор заштите, пуњивих система за складиштење енергије, функционалне безбедности и емисије водоника целог возила, а други део додаје специфичне захтеве за безбедност и поузданост пуњивих система за складиштење енергије.

Министарство индустрије и информационих технологија је 2016. године издало „Безбедносно-техничке услове за електрични аутобус“, који су свеобухватно разматрали струјни удар особља, заштиту од водене прашине, заштиту од пожара, безбедност пуњења, безбедност од судара, даљинско праћење и друге аспекте. У потпуности се ослањао на постојеће традиционалне стандарде у вези са аутобусима и електричним возилима и локалне стандарде као што су Шангај и Пекинг, и изнео је више техничке захтеве за батерије за напајање, додајући две тестне ставке: термичко одбијање и термичко ширење. Званично је примењено 1. јануара , 2017.

3、 Анализа домаћих и међународних стандарда за напајање литијум-јонских батерија

Већина међународних стандарда за енергетске литијум-јонске батерије издата је око 2010. године, уз многе ревизије и нове стандарде који су уведени један за другим. ГБ/З 18333 1: 2001 је објављен 2001. године, што указује да кинески стандарди за литијум-јонске батерије за електрична возила нису касно почели у свету, али је њихов развој био релативно спор. Од објављивања стандарда КЦ/Т 743 2006. године, у Кини већ дуго није било стандардног ажурирања, а пре објављивања новог националног стандарда 2015. године, није било стандарда за батеријске пакете или системе. Наведени домаћи и страни стандарди се разликују по обиму примене, садржају испитних задатака, озбиљности испитних задатака и критеријумима просуђивања.

1） Обим примене

Серија ИЕЦ 62660, КЦ/Т 743, ГБ/Т 31486 и ГБ/Т 31485 су тестови за појединачне и модулске нивое батерија, док су серије УЛ2580, САЕ Ј2929, ИСО12405 и ГБ/Т 31467 применљиве за тестирање батерија. пакети и системи батерија. Поред ИЕЦ 62660, други стандарди у иностранству углавном укључују тестирање батерије или нивоа система, као што су САЕ Ј2929 и ЕЦЕ Р100 2, чак се помиње тестирање нивоа возила. То указује да се у формулацији страних стандарда више води рачуна о примени батерија у целом возилу, што је више у складу са потребама практичне примене.

2) Садржај тестне ставке

Све у свему, сви тестови се могу поделити у две категорије: електричне перформансе и сигурносна поузданост, док се сигурносна поузданост може даље поделити на механичку поузданост, еколошку поузданост, поузданост злоупотребе и електричну поузданост.

Механичка поузданост симулира механички стрес који возило доживљава током вожње, као што су вибрације које симулирају неравнину возила на површини пута; Поузданост животне средине симулира издржљивост возила у различитим климатским условима, као што је промена температуре симулирајући ситуацију возила која се возе напред-назад у хладним и топлим областима са великим температурним разликама између дана и ноћи; Злоупотреба поузданости, као што је пожар, за процену безбедности батерија у случају неправилне употребе; Електрична поузданост, као што су заштитни предмети за тестирање, углавном испитује да ли систем управљања батеријама (БМС) може да игра заштитну улогу у критичним временима.

Што се тиче батеријских ћелија, ИЕЦ 62660 је подељен на два независна стандарда, ИЕЦ 62660-1 и ИЕЦ 62660-2, који одговарају тестирању перформанси и поузданости, респективно. ГБ/Т 31485 и ГБ/Т 31486 су еволуирали из КЦ/Т 743, а отпорност на вибрације је класификована као тест перформанси у ГБ/Т 31486, пошто овај тест ставка испитује утицај вибрација батерије на перформансе батерије. У поређењу са ИЕЦ 62660-2, ставке за тестирање ГБ/Т 31485 су строже, као што је додавање акупунктуре и потапања у морску воду.

Што се тиче тестирања пакета батерија и система батерија, како електричних перформанси тако и поузданости, амерички стандард покрива већину предмета за тестирање. Што се тиче тестирања перформанси, ДОЕ/ИД-11069 има више тестних ставки од других стандарда, као што су карактеристике хибридне импулсне снаге (ХППЦ), стабилност радних задатих тачака, календарски животни век, референтне перформансе, спектар импедансе, испитивање инспекције контроле модула, термална оптерећење управљања и тестирање на нивоу система у комбинацији са верификацијом животног века.

Методе анализе за резултате испитивања електричних перформанси су детаљно описане у додатку стандарда. Међу њима, ХППЦ тестирање се може користити за откривање вршне снаге батерија за напајање, а метода испитивања унутрашњег отпора једносмерне струје која је изведена из овога се широко користи у проучавању карактеристика унутрашњег отпора батерије. Што се тиче поузданости, УЛ2580 има више ставки за тестирање од других стандарда, као што су неуравнотежено пуњење батерије, отпорност на напон, изолација, тестирање континуитета и испитивање грешака у систему стабилности хлађења/грејања. Такође укључује основно тестирање безбедности за компоненте батеријског пакета на производној линији и јача захтеве за преглед безбедности у БМС, систему за хлађење и дизајну заштитних кола. САЕ Ј2929 предлаже да се изврши анализа кварова на различитим деловима система батерија и сачува релевантна документација, укључујући мере побољшања које је лако идентификовати грешке.

Серија стандарда ИСО 12405 укључује и перформансе и аспекте безбедности батерија. ИСО 12405-1 је стандард за тестирање перформанси батерија за апликације велике снаге, док је ИСО 12405-2 стандард за тестирање перформанси батерија за апликације високе енергије. Први укључује још два садржаја: хладан старт и врући старт. ГБ/Т 31467 серија комбинује статус развоја енергетских батерија у Кини и модификована је у складу са садржајем стандарда серије ИСО 12405.

Различити од осталих стандарда су САЕ Ј 2929 и ЕЦЕ Р100. Оба укључују захтеве за високонапонску заштиту и припадају категорији безбедности електричних возила. Релевантне тестне ставке у Кини су наведене у ГБ/Т 18384 и ГБ/Т 31467 3 истиче да батерија и систем батерија морају испунити захтеве ГБ/Т 18384 пре спровођења безбедносних тестова 1 и ГБ/Т 18384 3. Релевантно захтевима.

3) Озбиљност

За исти испитни предмет, методе испитивања и критеријуми процене наведени у различитим стандардима су такође различити. На пример, за стање напуњености (СОЦ) испитних узорака, ГБ/Т 31467 3 захтева да узорак буде потпуно напуњен; ИСО 12405 захтева СОЦ батерије типа снаге од 50% и СОЦ батерије енергетског типа од 100%; ЕЦЕ Р100 2. Захтевајте да СОЦ батерије буде изнад 50%; УН38. 3 има различите захтеве за различите испитне предмете, а неке тестне ставке захтевају и рециклиране батерије.

Поред тога, такође се захтева да се тестирају високе симулације, термичка испитивања, вибрације, удари и спољни кратки спојеви користећи исти узорак, који је релативно строжи. За испитивање вибрација, ИСО 12405 захтева да узорци вибрирају на различитим температурама околине, са препорученим високим и ниским температурама од 75 ℃ и -40 ℃, респективно. Други стандарди немају овај захтев.

За тест пожара, ГБ/Т 31467 Експериментална метода и подешавања параметара у 3 су у складу са ИСО 12405 Разлика није значајна, оба се претходно загревају, директно сагоревају и индиректно сагоревају паљењем горива, али ГБ/Т 31467 3 Ако постоји пламен у узорку, он се мора угасити у року од 2 минута. ИСО 12405 не захтева време да се пламен угаси. Тест ватре у САЕ Ј2929 се разликује од претходна два. Захтева да се узорак стави у посуду за термичко зрачење, да се брзо загреје на 890 ℃ у року од 90 секунди и да се одржава 10 минута, а никакве компоненте или супстанце не смеју да прођу кроз поклопац од металне мреже постављен изван испитног узорка.

4、 Недостаци у постојећим домаћим стандардима

Иако су формулација и објављивање релевантних националних стандарда попунили празнину у комбинованим системима литијум-јонских батерија у Кини и били широко прихваћени, још увек постоје недостаци.

Што се тиче тестних објеката: Сви стандарди одређују само тестирање нових батерија, а не постоје релевантни прописи или захтеви за коришћене батерије. Батерије немају проблема приликом изласка из фабрике, што не значи да су и даље безбедне након дужег коришћења. Због тога је неопходно спровести исто тестирање на батеријама које се користе у различито време, што је еквивалентно редовним физичким прегледима.

У погледу просуђивања резултата: Тренутна основа просуђивања је релативно широка и јединствена, са само одредбама за забрану цурења, без пуцања гранате, без пожара и без експлозије, без квантитативног система евалуације. Европска комисија за аутомобилска истраживања и развој технологије (ЕУЦАР) је поделила ниво штетности батерија на 8 нивоа, што има одређени референтни значај.

Што се тиче тестних ставки: ГБ/Т31467 3. Недостаје садржај тестирања за батеријске пакете и системе батерија у смислу управљања топлотом и термичког одласка, а перформансе топлотне безбедности су кључне за батерије. Како контролисати топлотни одлазак појединих акумулатора и спречити ширење топлотног бекства је од великог значаја, о чему сведочи обавезна примена „Безбедносно техничких услова за електрични аутобус“. Поред тога, из перспективе примене возила, за испитивање поузданости без разарања, као што је поузданост у животној средини, потребно је додати испитивање електричних перформанси након што је тест завршен да би се симулирао утицај перформанси возила након доживљавања промена у животној средини.

Што се тиче метода тестирања: Тестирање животног века батеријских пакета и батеријских система траје предуго, што утиче на циклус развоја производа и тешко га је добро извршити. Како развити разумно убрзано тестирање животног циклуса је изазов.

5、 Резиме

Кина је последњих година направила велики напредак у формулисању и примени стандарда за енергетске литијум-јонске батерије, али и даље постоји одређени јаз у поређењу са страним стандардима. Поред стандарда за тестирање, стандардни систем за литијум-јонске батерије у Кини се такође постепено побољшава у другим аспектима. Министарство индустрије и информационих технологија објавило је 9. новембра 2016. године „Свеобухватни технички систем стандардизације за литијум-јонске батерије“, у којем је истакнуто да будући стандардни систем обухвата пет главних делова: основну општу употребу, материјале и компоненте, дизајн и производњу. процеси, опрема за производњу и тестирање и производи за батерије. Међу њима, безбедносни стандарди су од великог значаја. Са ажурирањем и развојем производа за батерије за напајање, стандарди тестирања такође морају да побољшају одговарајуће технологије тестирања. Штавише, то повећава ниво безбедности батерија за напајање.