مقایسه استانداردهای تست باتری های لیتیومی برق در خانه و خارج از کشور

مقایسه استانداردهای تست باتری های لیتیومی برق در خانه و خارج از کشور

1، استانداردهای خارجی برای قدرت باتری های لیتیوم یون

جدول 1 استانداردهای آزمایشی رایج برای باتری های لیتیوم یونی را در خارج از کشور فهرست می کند. نهادهای صادرکننده استاندارد عمدتاً عبارتند از کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC)، سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO)، آزمایشگاه‌های بیمه‌گر (UL) ایالات متحده، انجمن مهندسین خودرو (SAE) ایالات متحده، و مرتبط. نهادهای اتحادیه اروپا

1) استانداردهای بین المللی

استانداردهای باتری لیتیوم یون قدرت منتشر شده توسط IEC عمدتاً شامل IEC 62660-1:2010 "واحدهای باتری لیتیوم یون نیرو برای وسایل نقلیه الکتریکی جاده ای - قسمت 1: تست عملکرد" ​​و IEC 62660-2:2010 "واحدهای باتری لیتیوم یون قدرت برای برق وسایل نقلیه جاده ای - قسمت 2: تست قابلیت اطمینان و سوء استفاده". UN 38 صادر شده توسط کمیسیون حمل و نقل سازمان ملل متحد الزامات مربوط به آزمایش باتری لیتیومی در "توصیه ها، استانداردها و دستورالعمل آزمایشی سازمان ملل در حمل و نقل کالاهای خطرناک" با هدف ایمنی باتری ها در حین حمل و نقل است.

استانداردهای توسعه‌یافته توسط ISO در زمینه باتری‌های لیتیوم یون قدرت شامل ISO 12405-1:2011 "وسایل نقلیه الکتریکی محرک - روش‌های تست بسته‌ها و سیستم‌های باتری لیتیوم یون قدرت - قسمت 1: کاربردهای توان بالا" ISO 12405-2: 2012 "وسایل نقلیه الکتریکی محرک - بسته های باتری لیتیوم یونی قدرت و روش های تست سیستم - قسمت 2: برنامه های کاربردی انرژی بالا" و ISO 12405-3:2014 "وسایل نقلیه الکتریکی محرک - بسته های باتری یون لیتیوم قدرت و روش های تست سیستم - قسمت 3: الزامات ایمنی به ترتیب باتری‌های پرقدرت، باتری‌های پرانرژی و الزامات عملکرد ایمنی را با هدف ارائه اقلام و روش‌های تست اختیاری به سازندگان خودرو هدف قرار می‌دهند.

2) استانداردهای آمریکایی

UL 2580:2011 "باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی" عمدتاً قابلیت اطمینان سوء استفاده از باتری و توانایی محافظت از پرسنل در صورت آسیب ناشی از سوء استفاده را ارزیابی می کند. این استاندارد در سال 2013 بازنگری شد.

SAE یک سیستم استاندارد گسترده و جامع در صنعت خودرو دارد. SAE J2464: 2009 "تست ایمنی و سوء استفاده از سیستم‌های ذخیره انرژی قابل شارژ برای وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی" که در سال 2009 صادر شد، اولین دسته از دستورالعمل‌های آزمایش سوء استفاده از باتری خودرو است که در آمریکای شمالی و جهان اعمال می‌شود. این به وضوح دامنه کاربرد و داده هایی را که باید برای هر مورد آزمایشی جمع آوری شود مشخص می کند و همچنین توصیه هایی را برای تعداد نمونه های مورد نیاز برای آیتم آزمایشی ارائه می دهد.

SAE J2929: 2011 "استانداردهای ایمنی برای سیستم های باتری الکتریکی و هیبریدی" یک استاندارد ایمنی است که توسط SAE در خلاصه کردن استانداردهای مختلف مربوط به باتری های قدرت که قبلا صادر شده بودند، شامل دو بخش: تست معمول و تست غیرعادی که ممکن است در حین کار خودروی الکتریکی رخ دهد، پیشنهاد شده است.

SAE J2380: 2013 "تست ارتعاش باتری های وسایل نقلیه الکتریکی" یک استاندارد کلاسیک برای تست ارتعاش باتری های خودروهای الکتریکی است. بر اساس نتایج آماری جمع‌آوری‌شده از طیف بار ارتعاشی رانندگی واقعی خودرو در جاده، روش آزمایش بیشتر با وضعیت ارتعاش خودروهای واقعی مطابقت دارد و دارای ارزش مرجع مهمی است.

3 سایر استانداردهای سازمانی

وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) مسئول اصلی تدوین سیاست انرژی، مدیریت صنعت انرژی و تحقیق و توسعه فناوری مرتبط با انرژی است. در سال 2002، دولت ایالات متحده پروژه "Freedom CAR" را تأسیس کرد و به طور متوالی کتابچه راهنمای آزمایش باتری خودروهای الکتریکی هیبریدی با کمک قدرت Freedom CAR و کتابچه راهنمای آزمایش سوء استفاده از سیستم ذخیره انرژی برای وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی را صادر کرد.

انجمن صنعت خودرو آلمان (VDA) انجمنی است که در آلمان برای یکسان سازی استانداردهای مختلف برای صنعت خودروسازی داخلی تشکیل شده است. استانداردهای صادر شده VDA 2007 "تست سیستم باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی" است که عمدتاً بر روی تست عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم‌های باتری لیتیوم یون برای خودروهای الکتریکی هیبریدی تمرکز دارد.

2، استاندارد داخلی برای قدرت باتری های لیتیوم یون

در سال 2001، کمیته استانداردسازی خودرو اولین سند فنی راهنما را برای آزمایش باتری لیتیوم یون خودروهای الکتریکی در چین صادر کرد، GB/Z 18333 1: 2011 "باتری های یون لیتیوم برای وسایل نقلیه الکتریکی جاده". هنگام تدوین این استاندارد، به IEC 61960-2:2000 "باتری های لیتیومی قابل حمل و بسته های باتری - قسمت 2: بسته های باتری لیتیومی" اشاره شد که برای باتری های لیتیوم یونی و بسته های باتری در دستگاه های قابل حمل استفاده می شود. محتوای تست شامل عملکرد و ایمنی است، اما فقط برای باتری های 21.6 ولت و 14.4 ولت قابل استفاده است.

در سال 2006، وزارت صنعت و فناوری اطلاعات QC/T 743 "باطری های لیتیوم یون قدرت برای وسایل نقلیه الکتریکی" را صادر کرد که به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار گرفت و در سال 2012 تجدید نظر شد. GB/Z 18333 1: 2001 و QC/T 743: 2006 هر دو استاندارد برای سطوح فردی و ماژول هستند، با محدوده کاربردی محدود و محتوای آزمایشی که دیگر پاسخگوی نیازهای صنعت خودروهای الکتریکی به سرعت در حال توسعه نیست.

در سال 2015، اداره استاندارد ملی مجموعه ای از استانداردها را صادر کرد، از جمله GB/T 31484-2015 "شرایط طول عمر چرخه و روش های آزمایش برای باتری های برق برای وسایل نقلیه الکتریکی"، GB/T 31485-2015 "الزامات ایمنی و روش های تست باتری" برای وسایل نقلیه الکتریکی، GB/T 31486-2015 «الزامات عملکرد الکتریکی و روش‌های آزمایش برای باتری‌های نیرو برای وسایل نقلیه الکتریکی»، و GB/T 31467 1-2015 «بسته‌ها و سیستم‌های باتری لیتیوم یونی برای وسایل نقلیه الکتریکی بالا - قسمت 1: رویه‌های آزمایش کاربرد قدرت، GB/T 31467 2-2015 "بسته‌ها و سیستم‌های باتری لیتیوم یونی برای وسایل نقلیه الکتریکی - قسمت 2: رویه‌های آزمایش کاربرد انرژی بالا، GB/T 31467 3 "روش‌های تست برای سیستم‌های باتری لیتیوم یونی نیرو برای خودروهای الکتریکی - قسمت 3: الزامات ایمنی و روش های آزمایش.

GB/T 31485-2015 و GB/T 31486-2015 به ترتیب به تست ایمنی و عملکرد الکتریکی واحدها/ماژول ها اشاره دارد. سری GB/T 31467-2015 به سری ISO 12405 اشاره دارد و برای تست بسته های باتری یا سیستم های باتری مناسب است. GB/T 31484-2015 یک استاندارد آزمایشی است که به طور خاص برای عمر چرخه طراحی شده است، با عمر چرخه استاندارد برای واحدها و ماژول‌ها و عمر چرخه عملیاتی که برای بسته‌های باتری و سیستم‌ها استفاده می‌شود.

کمیسیون اقتصادی اروپا (ECE) R100 "مقررات یکسان در مورد تایید وسایل نقلیه با توجه به الزامات ویژه برای وسایل نقلیه الکتریکی" یک الزام خاص است که توسط ECE برای وسایل نقلیه الکتریکی فرموله شده است که به دو بخش تقسیم می شود: بخش اول موتور را تنظیم می کند. حفاظت، سیستم های ذخیره انرژی قابل شارژ، ایمنی عملکردی و انتشار هیدروژن از کل وسیله نقلیه، و بخش دوم الزامات خاصی را برای ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم های ذخیره انرژی قابل شارژ اضافه می کند.

در سال 2016، وزارت صنعت و فناوری اطلاعات "شرایط فنی ایمنی برای اتوبوس برقی" را صادر کرد که به طور جامع شوک الکتریکی پرسنل، حفاظت از گرد و غبار آب، حفاظت در برابر آتش، ایمنی شارژ، ایمنی برخورد، نظارت از راه دور و سایر جنبه ها را در نظر گرفت. این به طور کامل از استانداردهای موجود اتوبوس و وسایل نقلیه الکتریکی سنتی و استانداردهای محلی مانند شانگهای و پکن استفاده می کند و الزامات فنی بالاتری را برای باتری های قدرت مطرح می کند و دو مورد آزمایشی را اضافه می کند: فرار حرارتی و گسترش فرار حرارتی، در 1 ژانویه به طور رسمی اجرا شد. ، 2017.

3، تجزیه و تحلیل استانداردهای داخلی و بین المللی برای باتری های لیتیوم یون قدرت

اکثر استانداردهای بین‌المللی برای باتری‌های لیتیوم یونی در حدود سال 2010 صادر شدند و بسیاری از بازنگری‌ها و استانداردهای جدید یکی پس از دیگری معرفی شدند. GB/Z 18333 1: 2001 در سال 2001 صادر شد، که نشان می دهد استانداردهای باتری لیتیوم یونی چین برای وسایل نقلیه الکتریکی در جهان دیر شروع نشده است، اما توسعه آنها نسبتاً کند بوده است. از زمان انتشار استاندارد QC/T 743 در سال 2006، مدت زیادی است که هیچ به روز رسانی استانداردی در چین وجود ندارد و قبل از انتشار استاندارد ملی جدید در سال 2015، هیچ استانداردی برای بسته های باتری یا سیستم ها وجود نداشت. استانداردهای داخلی و خارجی فوق از نظر دامنه کاربرد، محتوای موارد آزمون، شدت موارد آزمون و معیارهای قضاوت متفاوت است.

1) دامنه کاربرد

سری IEC 62660، QC/T 743، GB/T 31486، و GB/T 31485 تست هایی برای سطوح تکی و ماژول باتری ها هستند، در حالی که باتری های سری UL2580، SAE J2929، ISO12405، و GB/T 31467 برای آزمایش قابل استفاده هستند. بسته ها و سیستم های باتری علاوه بر IEC 62660، سایر استانداردهای خارج از کشور معمولاً شامل تست سطح بسته باتری یا سیستم هستند، مانند SAE J2929 و ECE R100 2 حتی به تست سطح خودرو اشاره کردند. این نشان می دهد که در تدوین استانداردهای خارجی، کاربرد باتری در کل خودرو بیشتر مورد توجه قرار می گیرد که با نیازهای کاربردهای عملی همخوانی بیشتری دارد.

2) محتوای مورد آزمایشی

به طور کلی، تمام موارد تست را می توان به دو دسته تقسیم کرد: عملکرد الکتریکی و قابلیت اطمینان ایمنی، در حالی که قابلیت اطمینان ایمنی را می توان به قابلیت اطمینان مکانیکی، قابلیت اطمینان محیطی، قابلیت اطمینان سوء استفاده و قابلیت اطمینان الکتریکی تقسیم کرد.

قابلیت اطمینان مکانیکی تنش مکانیکی را که یک وسیله نقلیه در حین رانندگی تجربه می‌کند، شبیه‌سازی می‌کند، مانند لرزش شبیه‌سازی ناهمواری وسیله نقلیه در سطح جاده. قابلیت اطمینان محیطی استقامت وسایل نقلیه را در آب و هوای مختلف شبیه‌سازی می‌کند، مانند دوچرخه‌سواری دما، شبیه‌سازی وضعیت خودروهایی که در مناطق سرد و گرم با اختلاف دمای زیاد بین روز و شب رانندگی می‌کنند. سوء استفاده از قابلیت اطمینان، مانند آتش سوزی، برای ارزیابی ایمنی باتری ها در صورت استفاده نادرست؛ قابلیت اطمینان الکتریکی، مانند موارد تست محافظ، عمدتاً بررسی می‌کند که آیا سیستم مدیریت باتری (BMS) می‌تواند نقش محافظتی را در مواقع بحرانی ایفا کند یا خیر.

از نظر سلول های باتری، IEC 62660 به دو استاندارد مستقل IEC 62660-1 و IEC 62660-2 تقسیم می شود که به ترتیب مربوط به تست عملکرد و قابلیت اطمینان هستند. GB/T 31485 و GB/T 31486 از QC/T 743 تکامل یافته اند، و مقاومت در برابر لرزش به عنوان یک تست عملکرد در GB/T 31486 طبقه بندی شده است، زیرا این مورد آزمایشی تاثیر لرزش باتری را بر عملکرد باتری بررسی می کند. در مقایسه با IEC 62660-2، موارد آزمایشی GB/T 31485 دقیق تر هستند، مانند اضافه کردن طب سوزنی و غوطه وری در آب دریا.

از نظر بسته باتری و تست سیستم باتری، هم عملکرد الکتریکی و هم قابلیت اطمینان، استاندارد ایالات متحده بیشترین موارد آزمایش را پوشش می دهد. از نظر تست عملکرد، DOE/ID-11069 موارد تست بیشتری نسبت به سایر استانداردها دارد، مانند ویژگی های قدرت پالس هیبریدی (HPPC)، پایداری نقاط تنظیم عملکرد، عمر تقویم، عملکرد مرجع، طیف امپدانس، تست بازرسی کنترل ماژول، حرارتی. بار مدیریت و آزمایش سطح سیستم همراه با تأیید عمر.

روش های تجزیه و تحلیل نتایج تست عملکرد الکتریکی در پیوست استاندارد به تفصیل آمده است. در میان آنها، آزمایش HPPC را می توان برای تشخیص حداکثر توان باتری های قدرت مورد استفاده قرار داد، و روش تست مقاومت داخلی DC برگرفته از این، به طور گسترده در مطالعه ویژگی های مقاومت داخلی باتری استفاده شده است. از نظر قابلیت اطمینان، UL2580 موارد تست بیشتری نسبت به سایر استانداردها دارد، مانند شارژ نامتعادل بسته باتری، مقاومت در برابر ولتاژ، عایق، تست پیوستگی و تست خطای سیستم پایداری سرمایش/گرمایش. همچنین شامل تست ایمنی اولیه برای اجزای بسته باتری در خط تولید است و الزامات بررسی ایمنی در BMS، سیستم خنک‌کننده و طراحی مدار حفاظتی را تقویت می‌کند. SAE J2929 انجام تجزیه و تحلیل عیب در بخش‌های مختلف سیستم باتری و ذخیره اسناد مربوطه، از جمله اقدامات بهبودی که به راحتی می‌تواند عیوب را شناسایی کند، ارائه می‌کند.

سری استانداردهای ISO 12405 شامل جنبه های عملکرد و ایمنی باتری ها می شود. ISO 12405-1 یک استاندارد تست عملکرد باتری برای برنامه های کاربردی با توان بالا است، در حالی که ISO 12405-2 یک استاندارد تست عملکرد باتری برای برنامه های کاربردی با انرژی بالا است. اولی شامل دو محتوای دیگر است: شروع سرد و شروع گرم. سری GB/T 31467 ترکیبی از وضعیت توسعه باتری های قدرت در چین است و مطابق با محتوای استاندارد سری ISO 12405 اصلاح شده است.

متفاوت از سایر استانداردها SAE J 2929 و ECE R100 هستند که هر دو شامل الزامات حفاظت در برابر ولتاژ بالا هستند و به دسته ایمنی خودروهای الکتریکی تعلق دارند. موارد تست مربوطه در چین در GB/T 18384 و GB/T 31467 ذکر شده است. 3 اشاره می کند که بسته باتری و سیستم باتری باید قبل از انجام تست های ایمنی 1 و GB/T 18384 الزامات GB/T 18384 را برآورده کنند. الزامات.

3) شدت

برای یک آیتم آزمایشی، روش های تست و معیارهای قضاوت مشخص شده در استانداردهای مختلف نیز متفاوت است. به عنوان مثال، برای وضعیت شارژ (SOC) نمونه های آزمایشی، GB/T 31467 3 نیاز به شارژ کامل نمونه دارد. ISO 12405 به SOC باتری نوع برق 50% و SOC باتری نوع انرژی 100% نیاز دارد. ECE R100 2. باید SOC باتری بالای 50% باشد. UN38. 3 دارای الزامات مختلفی برای موارد مختلف آزمایشی است و برخی از موارد آزمایشی نیز به باتری های بازیافتی نیاز دارند.

علاوه بر این، همچنین لازم است که شبیه سازی بالا، آزمایش حرارتی، ارتعاش، ضربه و اتصال کوتاه خارجی باید با استفاده از همان نمونه آزمایش شود که نسبتاً دقیق تر است. برای تست ارتعاش، ISO 12405 نیاز به ارتعاش نمونه‌ها در دماهای مختلف محیط دارد، با دمای بالا و پایین توصیه شده به ترتیب 75 ℃ و -40 ℃. سایر استانداردها این الزام را ندارند.

برای تست آتش سوزی، GB/T 31467 روش آزمایشی و تنظیمات پارامتر در 3 مطابق با ISO 12405 است. در صورت وجود شعله در نمونه باید ظرف مدت 2 دقیقه آن را خاموش کرد. ISO 12405 برای خاموش شدن شعله به زمان نیاز ندارد. تست آتش سوزی در SAE J2929 با دو تست قبلی متفاوت است. لازم است که نمونه در یک ظرف تشعشع حرارتی قرار داده شود، به سرعت در عرض 90 ثانیه تا دمای 890 درجه سانتیگراد گرم شود و به مدت 10 دقیقه نگهداری شود، و هیچ جزء یا ماده ای نباید از پوشش مش فلزی قرار داده شده در خارج از نمونه آزمایش عبور کند.

4- کاستی در استانداردهای داخلی موجود

اگرچه فرمول‌بندی و انتشار استانداردهای ملی مربوطه، شکاف موجود در سیستم‌های ترکیبی باتری لیتیوم-یون قدرت چین را پر کرده و به طور گسترده مورد پذیرش قرار گرفته‌اند، هنوز کاستی‌هایی وجود دارد.

از نظر اشیاء آزمایشی: همه استانداردها فقط آزمایش باتری های جدید را مشخص می کنند و هیچ مقررات یا الزامات مربوطه برای باتری های مستعمل وجود ندارد. باتری ها هنگام خروج از کارخانه هیچ مشکلی ندارند و این بدان معنا نیست که پس از مدتی استفاده از آن ها همچنان سالم هستند. بنابراین لازم است آزمایش یکسانی بر روی باتری های مورد استفاده در زمان های مختلف انجام شود که معادل معاینات فیزیکی منظم است.

از نظر قضاوت نتیجه: مبنای قضاوت فعلی نسبتاً گسترده و منفرد است، تنها با مقرراتی برای عدم نشتی، بدون پارگی پوسته، بدون آتش سوزی، و بدون انفجار، فاقد سیستم ارزیابی قابل سنجش است. کمیسیون اروپا برای تحقیق و توسعه فناوری خودرو (EUCAR) میزان آسیب باتری ها را به 8 سطح تقسیم کرده است که دارای اهمیت مرجع خاصی است.

از نظر آیتم های آزمایشی: GB/T31467 3. کمبود محتوای آزمایشی برای بسته های باتری و سیستم های باتری از نظر مدیریت حرارتی و فرار حرارتی وجود دارد و عملکرد ایمنی حرارتی برای باتری ها بسیار مهم است. نحوه کنترل فرار حرارتی باتری های فردی و جلوگیری از گسترش فرار حرارتی از اهمیت زیادی برخوردار است، همانطور که در اجرای اجباری "شرایط فنی ایمنی برای اتوبوس برقی" مشهود است. علاوه بر این، از منظر کاربرد وسیله نقلیه، برای آزمایش قابلیت اطمینان غیر مخرب، مانند قابلیت اطمینان محیطی، لازم است تست عملکرد الکتریکی پس از اتمام آزمایش اضافه شود تا تاثیر عملکرد خودرو پس از تجربه تغییرات محیطی شبیه‌سازی شود.

از نظر روش‌های آزمایش: آزمایش چرخه بسته‌های باتری و سیستم‌های باتری بیش از حد طول می‌کشد که بر چرخه توسعه محصول تأثیر می‌گذارد و اجرای خوب آن دشوار است. چگونگی ایجاد یک آزمایش چرخه شتاب معقول و معقول یک چالش است.

5- خلاصه

در سال‌های اخیر، چین پیشرفت زیادی در فرمول‌بندی و به کارگیری استانداردهای باتری‌های لیتیوم یونی قدرت داشته است، اما هنوز فاصله خاصی در مقایسه با استانداردهای خارجی وجود دارد. علاوه بر استانداردهای آزمایش، سیستم استاندارد باتری‌های لیتیوم یونی در چین نیز به تدریج در جنبه‌های دیگر بهبود می‌یابد. در 9 نوامبر 2016، وزارت صنعت و فناوری اطلاعات «سیستم استانداردسازی جامع فنی باتری‌های لیتیوم یونی» را منتشر کرد که در آن اشاره شد که سیستم استاندارد آینده شامل پنج بخش اصلی است: استفاده عمومی پایه، مواد و اجزای سازنده، طراحی و ساخت. فرآیندها، تجهیزات ساخت و آزمایش و محصولات باتری. در این میان استانداردهای ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است. با به روز رسانی و توسعه محصولات باتری قدرت، استانداردهای آزمایش همچنین نیاز به بهبود فن آوری های تست مربوطه دارند، علاوه بر این، سطح ایمنی باتری های قدرت را افزایش می دهد.