Perbandingan Piawaian Pengujian untuk Bateri Litium Kuasa di Rumah dan Luar Negara

Perbandingan Piawaian Pengujian untuk Bateri Litium Kuasa di Rumah dan Luar Negara

1、 Piawaian asing untuk bateri litium-ion kuasa

Jadual 1 menyenaraikan piawaian ujian yang biasa digunakan untuk bateri litium-ion di luar negara. Badan pengeluar piawaian terutamanya termasuk Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa (IEC), Pertubuhan Standardisasi Antarabangsa (ISO), Makmal Penaja Jamin (UL) Amerika Syarikat, Persatuan Jurutera Automotif (SAE) Amerika Syarikat, dan berkaitan institusi Kesatuan Eropah.

1） Piawaian antarabangsa

Piawaian bateri litium-ion kuasa yang dikeluarkan oleh IEC terutamanya termasuk IEC 62660-1:2010 "Unit bateri kuasa ion litium untuk kenderaan jalan elektrik - Bahagian 1: Ujian prestasi" dan IEC 62660-2:2010 "Unit bateri kuasa ion litium untuk elektrik kenderaan jalan raya - Bahagian 2: Ujian kebolehpercayaan dan penyalahgunaan". UN 38 yang dikeluarkan oleh Suruhanjaya Pengangkutan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu Keperluan untuk ujian bateri litium dalam "Syor, Piawaian dan Manual Ujian Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu mengenai Pengangkutan Barang Berbahaya" adalah bertujuan untuk keselamatan bateri semasa pengangkutan.

Piawaian yang dibangunkan oleh ISO dalam bidang bateri litium-ion kuasa termasuk ISO 12405-1:2011 "Kenderaan pemacu elektrik - Prosedur ujian untuk pek dan sistem bateri kuasa litium-ion - Bahagian 1: Aplikasi kuasa tinggi" ISO 12405-2: 2012 "Kenderaan pandu elektrik - Pek bateri kuasa ion litium dan prosedur ujian sistem - Bahagian 2: Aplikasi tenaga tinggi" dan ISO 12405-3:2014 "Kenderaan pacuan elektrik - Pek bateri kuasa ion litium dan prosedur ujian sistem - Bahagian 3: Keperluan keselamatan " masing-masing menyasarkan bateri berkuasa tinggi, bateri bertenaga tinggi dan keperluan prestasi keselamatan, dengan tujuan menyediakan pengeluar kenderaan dengan item dan kaedah ujian pilihan.

2） Piawaian Amerika

UL 2580:2011 "Bateri untuk Kenderaan Elektrik" terutamanya menilai kebolehpercayaan penyalahgunaan bateri dan keupayaan untuk melindungi kakitangan sekiranya berlaku bahaya yang disebabkan oleh penyalahgunaan. Piawaian ini telah disemak pada tahun 2013.

SAE mempunyai sistem standard yang luas dan komprehensif dalam industri automotif. SAE J2464: 2009 "Ujian Keselamatan dan Penyalahgunaan Sistem Penyimpanan Tenaga Boleh Dicas Semula untuk Kenderaan Elektrik Elektrik dan Hibrid", yang dikeluarkan pada 2009, ialah kumpulan awal manual ujian penyalahgunaan bateri kenderaan yang digunakan di Amerika Utara dan dunia. Ia dengan jelas menyatakan skop aplikasi dan data yang akan dikumpul untuk setiap item ujian, dan juga menyediakan cadangan untuk bilangan sampel yang diperlukan untuk item ujian.

SAE J2929: 2011 "Standard Keselamatan untuk Sistem Bateri Elektrik dan Hibrid" ialah piawaian keselamatan yang dicadangkan oleh SAE dalam meringkaskan pelbagai piawaian berkaitan bateri kuasa yang dikeluarkan sebelum ini, termasuk dua bahagian: ujian rutin dan ujian abnormal yang mungkin berlaku semasa operasi kenderaan elektrik.

SAE J2380: 2013 "Ujian Getaran Bateri Kenderaan Elektrik" ialah standard klasik untuk ujian getaran bateri kenderaan elektrik. Berdasarkan keputusan statistik terkumpul spektrum beban getaran pemanduan kenderaan sebenar di jalan raya, kaedah ujian lebih sesuai dengan situasi getaran kenderaan sebenar dan mempunyai nilai rujukan penting.

3 Piawaian organisasi lain

Jabatan Tenaga AS (JAS) bertanggungjawab terutamanya untuk penggubalan dasar tenaga, pengurusan industri tenaga, dan penyelidikan dan pembangunan teknologi berkaitan tenaga. Pada tahun 2002, kerajaan AS menubuhkan projek "Freedom CAR" dan secara berturut-turut mengeluarkan manual ujian bateri kenderaan elektrik hibrid berbantu kuasa Freedom CAR dan manual ujian penyalahgunaan sistem storan tenaga untuk kenderaan elektrik dan hibrid.

Persatuan Industri Automobil Jerman (VDA) ialah persatuan yang ditubuhkan di Jerman untuk menyatukan pelbagai piawaian untuk industri automotif domestik. Piawaian yang dikeluarkan ialah VDA 2007 "Pengujian Sistem Bateri untuk Kenderaan Elektrik Hibrid", yang tertumpu terutamanya pada prestasi dan ujian kebolehpercayaan sistem bateri litium-ion untuk kenderaan elektrik hibrid.

2、 Piawaian domestik untuk bateri litium-ion kuasa

Pada tahun 2001, Jawatankuasa Standardisasi Automotif mengeluarkan dokumen teknikal panduan pertama untuk ujian bateri litium-ion kenderaan elektrik di China, GB/Z 18333 1: 2011 "Bateri ion litium untuk kenderaan jalan raya elektrik". Semasa merumuskan piawaian ini, rujukan telah dibuat kepada IEC 61960-2:2000 "Bateri litium mudah alih dan pek bateri - Bahagian 2: Pek bateri litium", yang digunakan untuk bateri litium-ion dan pek bateri dalam peranti mudah alih. Kandungan ujian termasuk prestasi dan keselamatan, tetapi hanya terpakai untuk bateri 21.6V dan 14.4V.

Pada tahun 2006, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat mengeluarkan QC/T 743 "Bateri Kuasa Lithium ion untuk Kenderaan Elektrik", yang digunakan secara meluas dalam industri dan disemak pada tahun 2012. GB/Z 18333 1: 2001 dan QC/T 743: 2006 adalah piawaian untuk tahap individu dan modul, dengan julat aplikasi yang sempit dan kandungan ujian yang tidak lagi memenuhi keperluan industri kenderaan elektrik yang sedang pesat membangun.

Pada tahun 2015, Pentadbiran Standardisasi Kebangsaan mengeluarkan satu siri piawaian, termasuk GB/T 31484-2015 "Keperluan Hayat Kitaran dan Kaedah Ujian untuk Bateri Kuasa untuk Kenderaan Elektrik", GB/T 31485-2015 "Keperluan Keselamatan dan Kaedah Ujian untuk Bateri Kuasa untuk Kenderaan Elektrik", GB/T 31486-2015 "Keperluan Prestasi Elektrik dan Kaedah Ujian untuk Bateri Kuasa untuk Kenderaan Elektrik", dan GB/T 31467 1-2015 "Pek dan sistem bateri kuasa ion litium untuk kenderaan elektrik - Bahagian 1: Tinggi prosedur ujian aplikasi kuasa, GB/T 31467 2-2015 "Pek dan sistem bateri kuasa ion litium untuk kenderaan elektrik - Bahagian 2: Prosedur ujian aplikasi tenaga tinggi, GB/T 31467 3 "Prosedur Ujian untuk Sistem Bateri Kuasa Litium Ion untuk Kenderaan Elektrik - Bahagian 3: Keperluan Keselamatan dan Kaedah Ujian.

GB/T 31485-2015 dan GB/T 31486-2015 masing-masing merujuk kepada ujian keselamatan dan prestasi elektrik unit/modul individu. Siri GB/T 31467-2015 merujuk kepada siri ISO 12405 dan sesuai untuk menguji pek bateri atau sistem bateri. GB/T 31484-2015 ialah standard ujian yang direka khusus untuk hayat kitaran, dengan hayat kitaran standard yang digunakan untuk unit dan modul individu, dan hayat kitaran operasi yang digunakan untuk pek bateri dan sistem.

Suruhanjaya Ekonomi untuk Eropah (ECE) R100 "Peruntukan Seragam Mengenai Kelulusan Kenderaan Berkenaan Keperluan Khas untuk Kenderaan Elektrik" ialah keperluan khusus yang dirumuskan oleh ECE untuk kenderaan elektrik, yang dibahagikan kepada dua bahagian: bahagian pertama mengawal motor perlindungan, sistem storan tenaga boleh dicas semula, keselamatan berfungsi, dan pelepasan hidrogen keseluruhan kenderaan, dan bahagian kedua menambah keperluan khusus untuk keselamatan dan kebolehpercayaan sistem penyimpanan tenaga boleh dicas semula.

Pada tahun 2016, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat mengeluarkan "Syarat Teknikal Keselamatan untuk Bas Elektrik", yang secara menyeluruh mempertimbangkan kejutan elektrik kakitangan, perlindungan habuk air, perlindungan kebakaran, keselamatan pengecasan, keselamatan perlanggaran, pemantauan jarak jauh dan aspek lain. Ia menggunakan sepenuhnya piawaian berkaitan bas tradisional dan kenderaan elektrik sedia ada serta piawaian tempatan seperti Shanghai dan Beijing, dan mengemukakan keperluan teknikal yang lebih tinggi untuk bateri kuasa, menambah dua item ujian: larian haba dan pengembangan larian haba, Ia telah dilaksanakan secara rasmi pada 1 Januari. , 2017.

3、 Analisis piawaian domestik dan antarabangsa untuk bateri litium-ion kuasa

Kebanyakan piawaian antarabangsa untuk bateri litium-ion kuasa telah dikeluarkan sekitar tahun 2010, dengan banyak semakan dan piawaian baharu diperkenalkan satu demi satu. GB/Z 18333 1: 2001 telah dikeluarkan pada tahun 2001, menunjukkan bahawa piawaian bateri lithium-ion China untuk kenderaan elektrik tidak bermula lewat di dunia, tetapi perkembangannya agak perlahan. Sejak pengeluaran standard QC/T 743 pada tahun 2006, tiada kemas kini standard di China untuk masa yang lama, dan sebelum keluaran standard kebangsaan baharu pada tahun 2015, tiada piawaian untuk pek bateri atau sistem. Piawaian domestik dan asing di atas berbeza dari segi skop penggunaan, kandungan item ujian, keterukan item ujian dan kriteria pertimbangan.

1） Skop permohonan

Siri IEC 62660, QC/T 743, GB/T 31486 dan GB/T 31485 ialah ujian untuk tahap individu dan modul bateri, manakala siri UL2580, SAE J2929, ISO12405 dan GB/T 31467 digunakan untuk menguji bateri pek dan sistem bateri. Sebagai tambahan kepada IEC 62660, piawaian lain di luar negara secara amnya melibatkan pek bateri atau ujian tahap sistem, seperti SAE J2929 dan ECE R100 2 malah menyebut ujian tahap kenderaan. Ini menunjukkan bahawa penggubalan piawaian asing lebih mengambil kira penggunaan bateri dalam keseluruhan kenderaan, yang lebih sesuai dengan keperluan aplikasi praktikal.

2） Menguji kandungan item

Secara keseluruhan, semua item ujian boleh dibahagikan kepada dua kategori: prestasi elektrik dan kebolehpercayaan keselamatan, manakala kebolehpercayaan keselamatan boleh dibahagikan lagi kepada kebolehpercayaan mekanikal, kebolehpercayaan alam sekitar, kebolehpercayaan penyalahgunaan dan kebolehpercayaan elektrik.

Kebolehpercayaan mekanikal mensimulasikan tekanan mekanikal yang dialami oleh kenderaan semasa memandu, seperti getaran yang meniru bonggol kenderaan di permukaan jalan; Kebolehpercayaan alam sekitar mensimulasikan ketahanan kenderaan dalam iklim yang berbeza, seperti berbasikal suhu mensimulasikan situasi kenderaan yang memandu berulang-alik di kawasan sejuk dan panas dengan perbezaan suhu yang besar antara siang dan malam; Penyalahgunaan kebolehpercayaan, seperti kebakaran, untuk menilai keselamatan bateri sekiranya berlaku penggunaan yang tidak betul; Kebolehpercayaan elektrik, seperti item ujian perlindungan, terutamanya mengkaji sama ada sistem pengurusan bateri (BMS) boleh memainkan peranan perlindungan pada masa kritikal.

Dari segi sel bateri, IEC 62660 dibahagikan kepada dua piawaian bebas, IEC 62660-1 dan IEC 62660-2, yang sepadan dengan ujian prestasi dan kebolehpercayaan, masing-masing. GB/T 31485 dan GB/T 31486 telah berkembang daripada QC/T 743, dan rintangan getaran dikelaskan sebagai ujian prestasi dalam GB/T 31486, kerana item ujian ini mengkaji kesan getaran bateri ke atas prestasi bateri. Berbanding dengan IEC 62660-2, item ujian GB/T 31485 adalah lebih ketat, seperti menambah akupunktur dan rendaman air laut.

Dari segi pek bateri dan ujian sistem bateri, kedua-dua prestasi elektrik dan kebolehpercayaan, standard AS merangkumi kebanyakan item ujian. Dari segi ujian prestasi, DOE/ID-11069 mempunyai lebih banyak item ujian daripada piawaian lain, seperti ciri kuasa nadi hibrid (HPPC), kestabilan titik set operasi, hayat kalendar, prestasi rujukan, spektrum impedans, ujian pemeriksaan kawalan modul, terma beban pengurusan, dan ujian tahap sistem digabungkan dengan pengesahan hayat.

Kaedah analisis untuk keputusan ujian prestasi elektrik diperincikan dalam lampiran standard. Antaranya, ujian HPPC boleh digunakan untuk mengesan kuasa puncak bateri kuasa, dan kaedah ujian rintangan dalaman DC yang diperoleh daripada ini telah digunakan secara meluas dalam kajian ciri rintangan dalaman bateri. Dari segi kebolehpercayaan, UL2580 mempunyai lebih banyak item ujian berbanding piawaian lain, seperti pengecasan pek bateri tidak seimbang, rintangan voltan, penebat, ujian kesinambungan dan ujian kerosakan sistem kestabilan penyejukan/pemanasan. Ia juga termasuk ujian keselamatan asas untuk komponen pek bateri pada barisan pengeluaran, dan mengukuhkan keperluan semakan keselamatan dalam BMS, sistem penyejukan dan reka bentuk litar perlindungan. SAE J2929 bercadang untuk menjalankan analisis kerosakan pada pelbagai bahagian sistem bateri dan menyimpan dokumentasi yang berkaitan, termasuk langkah penambahbaikan yang mudah untuk mengenal pasti kerosakan.

Siri standard ISO 12405 merangkumi kedua-dua aspek prestasi dan keselamatan bateri. ISO 12405-1 ialah standard ujian prestasi bateri untuk aplikasi berkuasa tinggi, manakala ISO 12405-2 ialah standard ujian prestasi bateri untuk aplikasi bertenaga tinggi. Yang pertama termasuk dua lagi kandungan: permulaan sejuk dan permulaan panas. Siri GB/T 31467 menggabungkan status pembangunan bateri kuasa di China dan diubah suai mengikut kandungan standard siri ISO 12405.

Berbeza daripada piawaian lain ialah SAE J 2929 dan ECE R100 Kedua-duanya melibatkan keperluan untuk perlindungan voltan tinggi dan tergolong dalam kategori keselamatan kenderaan elektrik. Item ujian yang berkaitan di China disenaraikan dalam GB/T 18384 dan GB/T 31467 3 menunjukkan bahawa pek bateri dan sistem bateri mesti memenuhi keperluan GB/T 18384 sebelum menjalankan ujian keselamatan 1 dan GB/T 18384 3. Relevan keperluan.

3） Keterukan

Untuk item ujian yang sama, kaedah ujian dan kriteria penghakiman yang dinyatakan dalam piawaian berbeza juga berbeza. Sebagai contoh, untuk keadaan caj (SOC) sampel ujian, GB/T 31467 3 memerlukan sampel dicas sepenuhnya; ISO 12405 memerlukan SOC bateri jenis kuasa sebanyak 50% dan SOC bateri jenis tenaga sebanyak 100%; ECE R100 2. Memerlukan SOC bateri melebihi 50%; UN38. 3 mempunyai keperluan yang berbeza untuk item ujian yang berbeza, dan beberapa item ujian juga memerlukan bateri kitar semula.

Di samping itu, simulasi tinggi, ujian haba, getaran, hentaman dan litar pintas luaran juga mesti diuji menggunakan sampel yang sama, yang secara relatifnya lebih ketat. Untuk ujian getaran, ISO 12405 memerlukan sampel untuk bergetar pada suhu ambien yang berbeza, dengan suhu tinggi dan rendah yang disyorkan masing-masing 75 ℃ dan -40 ℃. Piawaian lain tidak mempunyai keperluan ini.

Untuk ujian kebakaran, GB/T 31467 Kaedah eksperimen dan tetapan parameter dalam 3 adalah konsisten dengan ISO 12405 Perbezaannya tidak ketara, kedua-duanya dipanaskan terlebih dahulu, dibakar secara langsung dan dibakar secara tidak langsung dengan mencucuh bahan api, tetapi GB/T 31467 3 Jika terdapat nyalaan dalam sampel, ia mesti dipadamkan dalam masa 2 minit. ISO 12405 tidak memerlukan masa untuk nyalaan padam. Ujian kebakaran dalam SAE J2929 adalah berbeza daripada dua sebelumnya. Ia memerlukan sampel untuk diletakkan di dalam bekas sinaran haba, dipanaskan dengan cepat kepada 890 ℃ dalam masa 90 saat dan dikekalkan selama 10 minit, dan tiada komponen atau bahan mesti melalui penutup mesh logam yang diletakkan di luar sampel ujian.

4、 Kekurangan dalam piawaian domestik sedia ada

Walaupun perumusan dan pelepasan piawaian kebangsaan yang berkaitan telah mengisi jurang dalam sistem gabungan bateri lithium-ion kuasa China dan telah diterima pakai secara meluas, masih terdapat kekurangan.

Dari segi objek ujian: Semua piawaian hanya menentukan ujian bateri baharu, dan tiada peraturan atau keperluan yang berkaitan untuk bateri terpakai. Bateri tidak mempunyai masalah apabila meninggalkan kilang, tidak bermakna ia masih selamat selepas digunakan untuk satu tempoh masa. Oleh itu, adalah perlu untuk menjalankan ujian yang sama pada bateri yang digunakan untuk masa yang berbeza, yang bersamaan dengan pemeriksaan fizikal biasa.

Dari segi pertimbangan keputusan: Asas penghakiman semasa adalah agak luas dan tunggal, dengan hanya peruntukan untuk tiada kebocoran, tiada peluru pecah, tiada kebakaran dan tiada letupan, tidak mempunyai sistem penilaian yang boleh diukur. Suruhanjaya Eropah untuk Penyelidikan dan Pembangunan Teknologi Automotif (EUCAR) telah membahagikan tahap bahaya bateri kepada 8 tahap, yang mempunyai kepentingan rujukan tertentu.

Dari segi item ujian: GB/T31467 3. Terdapat kekurangan kandungan ujian untuk pek bateri dan sistem bateri dari segi pengurusan terma dan pelarian haba, dan prestasi keselamatan terma adalah penting untuk bateri. Cara mengawal larian haba bateri individu dan mencegah penyebaran larian haba adalah sangat penting, seperti yang dibuktikan oleh pelaksanaan mandatori "Syarat Teknikal Keselamatan untuk Bas Elektrik". Di samping itu, dari perspektif aplikasi kenderaan, untuk ujian kebolehpercayaan yang tidak merosakkan, seperti kebolehpercayaan alam sekitar, adalah perlu untuk menambah ujian prestasi elektrik selepas ujian selesai untuk mensimulasikan kesan prestasi kenderaan selepas mengalami perubahan alam sekitar.

Dari segi kaedah ujian: Ujian hayat kitaran pek bateri dan sistem bateri mengambil masa terlalu lama, yang menjejaskan kitaran pembangunan produk dan sukar untuk dilaksanakan dengan baik. Bagaimana untuk membangunkan ujian hayat kitaran dipercepatkan yang munasabah adalah satu cabaran.

5、 Ringkasan

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, China telah mencapai kemajuan besar dalam perumusan dan penggunaan piawaian untuk bateri litium-ion kuasa, tetapi masih terdapat jurang tertentu berbanding dengan piawaian asing. Selain piawaian ujian, sistem standard untuk bateri litium-ion di China juga bertambah baik secara beransur-ansur dalam aspek lain. Pada 9 November 2016, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat mengeluarkan "Sistem Teknikal Penyeragaman Komprehensif untuk Bateri Litium Ion", yang menyatakan bahawa sistem piawaian masa hadapan merangkumi lima bahagian utama: kegunaan umum asas, bahan dan komponen, reka bentuk dan pembuatan proses, peralatan pembuatan dan ujian, dan produk bateri. Antaranya, piawaian keselamatan adalah sangat penting. Dengan kemas kini dan pembangunan produk bateri kuasa, piawaian ujian juga perlu menambah baik teknologi ujian yang sepadan, Tambahan pula, ia meningkatkan tahap keselamatan bateri kuasa.