Споредба на стандардите за тестирање за моќни литиумски батерии дома и во странство

Споредба на стандардите за тестирање за моќни литиумски батерии дома и во странство

1, Странски стандарди за напојување на литиум-јонски батерии

Табела 1 ги наведува најчесто користените стандарди за тестирање за литиум-јонски батерии во странство. Телата кои издаваат стандарди главно ја вклучуваат Меѓународната електротехничка комисија (IEC), Меѓународната организација за стандардизација (ISO), Лабораториите за преземање на клиенти (UL) на Соединетите Американски Држави, Здружението на автомобилски инженери (SAE) од Соединетите држави и релевантни институциите на Европската Унија.

1) Меѓународни стандарди

Стандардите за напојување на литиум-јонски батерии објавени од IEC главно вклучуваат IEC 62660-1:2010 „Единици за напојување со литиум-јонски батерии за електрични друмски возила - Дел 1: Тестирање на перформанси“ и IEC 62660-2:2010 „Литиум-јонски единици за напојување на батерии за електрични патни возила - Дел 2: Тестирање на доверливост и злоупотреба“. UN 38 издаден од Комисијата за транспорт на Обединетите нации Барањата за тестирање на литиумските батерии во „Препораките, стандардите и прирачникот за тестирање на Обединетите нации за транспорт на опасни материи“ се насочени кон безбедноста на батериите за време на транспортот.

Стандардите развиени од ISO во областа на моќни литиум-јонски батерии вклучуваат ISO 12405-1:2011 „Возила со електричен погон - Процедури за тестирање за пакувања и системи со литиум-јонски батерии за напојување - Дел 1: Апликации со висока моќност“ ISO 12405-2: 2012 година „Возила со електричен погон - Пакети со батерии со енергија од литиум јони и процедури за тестирање на системи - Дел 2: Апликации за висока енергија“ и ISO 12405-3:2014 „Возила со електричен погон - Пакети со батерии со енергија од литиум јони и процедури за тестирање на системи - Дел 3: Барања за безбедност „соодветно целете ги батериите со голема моќност, батериите со висока енергија и барањата за безбедносни перформанси, со цел да им се обезбедат на производителите на возила опционални ставки и методи за тестирање.

2) Американски стандарди

UL 2580:2011 „Батерии за електрични возила“ главно ја проценува веродостојноста на злоупотребата на батериите и способноста за заштита на персоналот во случај на штета предизвикана од злоупотреба. Овој стандард беше ревидиран во 2013 година.

SAE има огромен и сеопфатен стандарден систем во автомобилската индустрија. SAE J2464: 2009 година „Тестирање за безбедност и злоупотреба на системи за складирање енергија на полнење за електрични и хибридни електрични возила“, издаден во 2009 година, е рана серија на прирачници за тестирање на злоупотреба на батериите на возилата применети во Северна Америка и во светот. Тој јасно го специфицира опсегот на примена и податоците што треба да се соберат за секоја тест ставка, а исто така дава препораки за бројот на примероци потребни за тест ставката.

SAE J2929: 2011 година „Безбедносни стандарди за електрични и хибридни батериски системи“ е безбедносен стандард предложен од SAE во сумирање на различни стандарди поврзани со батериите за напојување, кои се претходно издадени, вклучувајќи два дела: рутинско тестирање и абнормално тестирање што може да се случи за време на работата на електричното возило.

SAE J2380: 2013 „Тестирање на вибрации на батерии на електрични возила“ е класичен стандард за тестирање на вибрации на батерии на електрични возила. Врз основа на собраните статистички резултати од спектарот на оптоварување со вибрации на реалното возење на возилото на пат, методот на тестирање е повеќе усогласен со ситуацијата со вибрациите на вистинските возила и има важна референтна вредност.

3 Други организациски стандарди

Министерството за енергетика на САД (DOE) е првенствено одговорно за формулирање на енергетска политика, управување со енергетската индустрија и истражување и развој на технологијата поврзана со енергијата. Во 2002 година, американската влада го основаше проектот „Freedom CAR“ и последователно го издаде прирачникот за тестирање на батерии за хибридни електрични возила со помош на моќност на Freedom CAR и прирачникот за тестирање на злоупотреба на системот за складирање енергија за електрични и хибридни возила.

Здружението на германската автомобилска индустрија (ВДА) е здружение формирано во Германија за да ги обедини различните стандарди за домашната автомобилска индустрија. Издадените стандарди се VDA 2007 „Тестирање на системот за батерии за хибридни електрични возила“, кој главно се фокусира на тестирањето на перформансите и доверливоста на литиум-јонските батериски системи за хибридни електрични возила.

2, Домашен стандард за напојување на литиум-јонски батерии

Во 2001 година, Комитетот за стандардизација на автомобили го издаде првиот водечки технички документ за тестирање на литиум-јонски батерии на електрични возила во Кина, GB/Z 18333 1: 2011 „Литиум-јонски батерии за електрични патни возила“. При формулирањето на овој стандард, беше направено повикување на IEC 61960-2:2000 „Преносни литиумски батерии и батерии - Дел 2: литиумски батерии“, кој се користи за литиум-јонски батерии и батерии во преносни уреди. Содржината за тестирање вклучува перформанси и безбедност, но се применува само за батерии од 21,6V и 14,4V.

Во 2006 година, Министерството за индустрија и информатичка технологија издаде QC/T 743 „Lithium-ion Power Batteries for Electric Vehicles“, која беше широко користена во индустријата и ревидирана во 2012 година. GB/Z 18333 1: 2001 и QC/T 743: 2006 година се стандарди и за поединечни и за нивоа на модули, со тесен опсег на апликации и содржина за тестирање што повеќе не ги задоволува потребите на индустријата за електрични возила што брзо се развива.

Во 2015 година, Националната администрација за стандардизација издаде серија стандарди, вклучувајќи ги GB/T 31484-2015 „Барања за животниот век на циклусот и методите за тестирање за напојување батерии за електрични возила“, GB/T 31485-2015 „Безбедносни барања и методи за тестирање на батериите за електрични возила“, GB/T 31486-2015 „Барања за електрични перформанси и методи за тестирање за батерии за напојување за електрични возила“ и GB/T 31467 1-2015 „Литиумски јонски батериски пакети и системи за електрични возила - Дел 1: Високо процедури за тестирање на примена на моќност, GB/T 31467 2-2015 „Пакети и системи со литиум јонски батерии за електрични возила - Дел 2: Процедури за тестирање на примена на висока енергија, GB/T 31467 3 „Процедури за тестирање за системи на литиум-јонски напојувачки батерии за електрични возила - Дел 3: Безбедносни барања и методи за тестирање.

GB/T 31485-2015 и GB/T 31486-2015 соодветно се однесуваат на тестовите за безбедност и електрични перформанси на поединечни единици/модули. Серијата GB/T 31467-2015 се однесува на серијата ISO 12405 и е погодна за тестирање на батериски пакети или батериски системи. GB/T 31484-2015 е стандард за тестирање специјално дизајниран за циклус на траење, со стандарден век на траење што се користи за поединечни единици и модули и век на работниот циклус што се користи за батериски пакети и системи.

Економска комисија за Европа (ECE) R100 „Единствени одредби за одобрување возила во однос на посебните барања за електрични возила“ е специфично барање формулирано од ECE за електрични возила, кое е поделено на два дела: првиот дел го регулира моторот заштита, системи за складирање енергија на полнење, функционална безбедност и емисии на водород на целото возило, а вториот дел додава специфични барања за безбедноста и доверливоста на системите за складирање енергија што може да се полнат.

Во 2016 година, Министерството за индустрија и информатичка технологија издаде „Безбедносни технички услови за електричен автобус“, во кој сеопфатно се разгледани персоналниот електричен удар, заштита од водена прашина, заштита од пожар, безбедност при полнење, безбедност од судир, далечинско следење и други аспекти. Целосно се потпираше на постоечките традиционални стандарди поврзани со автобуси и електрични возила и локални стандарди како Шангај и Пекинг, и предложи повисоки технички барања за батериите за напојување, додавајќи две тест ставки: термички бегство и термичко бегство проширување, Официјално беше имплементиран на 1 јануари , 2017 година.

3, Анализа на домашни и меѓународни стандарди за напојување на литиум-јонски батерии

Повеќето меѓународни стандарди за моќни литиум-јонски батерии беа издадени околу 2010 година, со многу ревизии и нови стандарди кои беа воведени една по друга. GB/Z 18333 1: 2001 беше издаден во 2001 година, што укажува на тоа дека кинеските стандарди за литиум-јонски батерии за електрични возила не започнаа доцна во светот, но нивниот развој беше релативно бавен. Од објавувањето на стандардот QC/T 743 во 2006 година, во Кина немаше стандардно ажурирање долго време, а пред објавувањето на новиот национален стандард во 2015 година, немаше стандарди за батериски пакети или системи. Горенаведените домашни и странски стандарди се разликуваат во однос на опсегот на примена, содржината на ставките за тестирање, сериозноста на ставките за тестирање и критериумите за проценка.

1) Опсег на примена

Серијата IEC 62660, QC/T 743, GB/T 31486 и GB/T 31485 се тестови за поединечни и модулски нивоа на батерии, додека сериите UL2580, SAE J2929, ISO12405 и GB/T 31467 се применливи за тестирање пакети и батериски системи. Покрај IEC 62660, другите стандарди во странство генерално вклучуваат тестирање на батериите или нивото на системот, како што се SAE J2929 и ECE R100 2 дури и спомнато тестирање на нивото на возилото. Ова укажува дека при формулирањето на странски стандарди повеќе се зема предвид примената на батериите во целото возило, што е повеќе во согласност со потребите на практичната примена.

2) Содржина на ставката за тестирање

Севкупно, сите тестови може да се поделат во две категории: електрични перформанси и безбедносна сигурност, додека безбедносната сигурност може дополнително да се подели на механичка доверливост, доверливост на животната средина, доверливост на злоупотреба и електрична доверливост.

Механичката доверливост го симулира механичкиот стрес што го доживува возилото за време на возењето, како што се вибрациите што симулираат нерамнина на возилото на површината на патот; Доверливоста на животната средина ја симулира издржливоста на возилата во различни климатски услови, како што е температурниот велосипедизам што ја симулира ситуацијата на возилата што возат напред-назад во ладни и топли области со големи температурни разлики помеѓу денот и ноќта; Злоупотреба на доверливост, како што е пожар, за да се процени безбедноста на батериите во случај на неправилна употреба; Електричната доверливост, како што се заштитните ставки за тестирање, главно испитува дали системот за управување со батерии (BMS) може да игра заштитна улога во критични моменти.

Во однос на ќелиите на батериите, IEC 62660 е поделен на два независни стандарди, IEC 62660-1 и IEC 62660-2, кои одговараат на тестирањето на перформансите и доверливоста, соодветно. GB/T 31485 и GB/T 31486 еволуирале од QC/T 743, а отпорноста на вибрации е класифициран како тест за изведба во GB/T 31486, бидејќи оваа ставка за тестирање го испитува влијанието на вибрациите на батеријата врз перформансите на батеријата. Во споредба со IEC 62660-2, ставките за тестирање на GB/T 31485 се построги, како што се додавање акупунктура и потопување во морска вода.

Во однос на батерискиот пакет и тестирањето на батерискиот систем, и електричните перформанси и доверливоста, американскиот стандард ги покрива повеќето ставки за тестирање. Во однос на тестирањето на перформансите, DOE/ID-11069 има повеќе тест ставки од другите стандарди, како што се карактеристиките на хибридна пулсна моќност (HPPC), стабилност на работните поставени точки, календарски век, референтни перформанси, спектар на импеданса, тестирање на контрола на модулот, термички оптоварување за управување и тестирање на ниво на системот во комбинација со верификација на животниот век.

Методите за анализа за резултатите од тестовите за електрични перформанси се детално опишани во додатокот на стандардот. Меѓу нив, тестирањето HPPC може да се користи за откривање на врвната моќност на батериите за напојување, а методот за тестирање на внатрешен отпор DC што произлегува од ова е широко користен во проучувањето на карактеристиките на внатрешниот отпор на батериите. Во однос на доверливоста, UL2580 има повеќе ставки за тестирање од другите стандарди, како што се небалансирано полнење на батериите, отпорност на напон, изолација, тестирање на континуитет и тестирање на дефекти на системот за стабилност на ладење/греење. Исто така, вклучува основно безбедносно тестирање за компонентите на батериите на производната линија и ги зајакнува барањата за преглед на безбедност во BMS, системот за ладење и дизајнот на заштитното коло. SAE J2929 предлага да се спроведе анализа на дефекти на различни делови од батерискиот систем и да се зачува релевантната документација, вклучително и мерки за подобрување кои лесно се идентификуваат дефектите.

Серијата стандарди ISO 12405 ги вклучува и перформансите и безбедносните аспекти на батериите. ISO 12405-1 е стандард за тестирање на перформансите на батеријата за апликации со висока моќност, додека ISO 12405-2 е стандард за тестирање на перформансите на батеријата за апликации со висока енергија. Првиот вклучува уште две содржини: ладен почеток и топол старт. Серијата GB/T 31467 го комбинира развојниот статус на батериите за напојување во Кина и е изменета според содржината на стандардот од серијата ISO 12405.

Различни од другите стандарди се SAE J 2929 и ECE R100 И двата вклучуваат барања за високонапонска заштита и припаѓаат на безбедносната категорија на електрични возила. Релевантните ставки за тестирање во Кина се наведени во GB/T 18384 и GB/T 31467 3 укажуваат на тоа дека батерискиот пакет и системот за батерии мора да ги исполнуваат барањата на GB/T 18384 пред да се спроведат безбедносни тестови 1 и GB/T 18384 3. Релевантно барања.

3) Тежина

За иста ставка за тестирање, методите на тестирање и критериумите за расудување наведени во различни стандарди се исто така различни. На пример, за состојбата на полнење (SOC) на примероците за тестирање, GB/T 31467 3 бара примерокот да биде целосно наполнет; ISO 12405 бара батерија од типот на енергија SOC од 50% и батерија од типот енергија SOC од 100%; ECE R100 2. Потребно е SOC на батеријата да биде над 50%; UN38. 3 има различни барања за различни тест ставки, а некои тест предмети бараат и рециклирани батерии.

Дополнително, исто така се бара висока симулација, термичко тестирање, вибрации, удари и надворешни кратки споеви да се тестираат со користење на истиот примерок, кој е релативно построг. За тестирање на вибрации, ISO 12405 бара примероците да вибрираат на различни температури на околината, со препорачани високи и ниски температури од 75 ℃ и -40 ℃, соодветно. Другите стандарди го немаат ова барање.

За тестот за пожар, GB/T 31467 Експерименталниот метод и поставките на параметрите во 3 се конзистентни со ISO 12405 Разликата не е значајна, и двете се претходно загреани, директно изгорени и индиректно изгорени со палење гориво, но GB/T 31467 3 Ако има пламен во примерокот, тој мора да се изгаси во рок од 2 минути. ISO 12405 не бара време за гаснење на пламенот. Тестот за пожар во SAE J2929 е различен од претходните два. Потребно е примерокот да се стави во контејнер за термичко зрачење, брзо да се загрее до 890 ℃ во рок од 90 секунди и да се одржува 10 минути, а ниедна компонента или супстанција не смее да помине низ металната мрежна покривка поставена надвор од примерокот за тестирање.

4, Недостатоци во постоечките домашни стандарди

Иако формулацијата и објавувањето на релевантните национални стандарди ја пополнија празнината во енергетските комбинирани системи на литиум-јонски батерии во Кина и беа широко прифатени, сè уште има недостатоци.

Во однос на предметите за тестирање: Сите стандарди го специфицираат само тестирањето на нови батерии и нема релевантни прописи или барања за искористени батерии. Батериите немаат никакви проблеми при напуштање на фабриката, што не значи дека и по одреден временски период се безбедни. Затоа, неопходно е да се спроведе истото тестирање на батериите што се користат за различно време, што е еквивалентно на редовни физички прегледи.

Во однос на проценката на резултатот: Тековната основа за расудување е релативно широка и единствена, со само одредби за без истекување, без пукање на школка, без пожар и без експлозија, без систем за проценка што може да се измери. Европската комисија за автомобилско истражување и развој на технологија (EUCAR) го подели нивото на штетност на батериите на 8 нивоа, што има одредено референтно значење.

Во однос на ставките за тестирање: GB/T31467 3. Има недостиг на содржина за тестирање за батериите и системите за батерии во однос на термичко управување и термички бегство, а перформансите за термичка безбедност се клучни за батериите. Како да се контролира термичкото бегство на поединечни батерии и да се спречи ширењето на термичкото бегство е од големо значење, за што сведочи задолжителната имплементација на „Безбедносните технички услови за електричен автобус“. Дополнително, од перспектива на примена на возилото, за тестирање на недеструктивна сигурност, како што е доверливоста на животната средина, неопходно е да се додаде тестирање на електричните перформанси по завршувањето на тестот за да се симулира влијанието на перформансите на возилото откако ќе се доживеат промени во животната средина.

Во однос на методите на тестирање: Циклусното тестирање на батериските пакети и батериските системи трае премногу долго, што влијае на циклусот на развој на производот и тешко е добро да се изврши. Како да се развие разумно забрзано тестирање на животниот циклус е предизвик.

5, Резиме

Во последниве години, Кина постигна голем напредок во формулирањето и примената на стандардите за напојување на литиум-јонски батерии, но сепак постои одреден јаз во споредба со странските стандарди. Покрај стандардите за тестирање, стандардниот систем за литиум-јонски батерии во Кина постепено се подобрува и во други аспекти. На 9 ноември 2016 година, Министерството за индустрија и информатичка технологија го објави „Сеопфатен стандардизациски технички систем за литиум-јонски батерии“, во кој беше истакнато дека идниот стандарден систем вклучува пет главни делови: основна општа употреба, материјали и компоненти, дизајн и производство процеси, опрема за производство и тестирање и производи од батерии. Меѓу нив, безбедносните стандарди се од големо значење. Со ажурирањето и развојот на производите за напојување со батерии, стандардите за тестирање исто така треба да ги подобрат соодветните технологии за тестирање. Понатаму, тоа го подобрува нивото на безбедност на батериите за напојување.