Tehollisten litiumparistojen testausstandardien vertailu kotona ja ulkomailla

Tehollisten litiumparistojen testausstandardien vertailu kotona ja ulkomailla

1、 Ulkomaiset standardit tehollisille litiumioniakuille

Taulukossa 1 on lueteltu yleisesti käytetyt litiumioniakkujen testausstandardit ulkomailla. Standardeja myöntäviä elimiä ovat pääasiassa Kansainvälinen sähkötekninen komissio (IEC), kansainvälinen standardointijärjestö (ISO), Yhdysvaltain Underwriters' Laboratories (UL), Yhdysvaltojen Automotive Engineers (SAE) ja asiaankuuluvat Euroopan unionin toimielimiin.

1) Kansainväliset standardit

IEC:n julkaisemat teholitiumioniakkustandardit sisältävät pääasiassa IEC 62660-1:2010 "Litiumioniakkuyksiköt sähkökäyttöisiin maantieajoneuvoihin - Osa 1: Suorituskykytestaus" ja IEC 62660-2:2010 "Litiumioniakkuyksiköt sähkökäyttöön maantieajoneuvot - Osa 2: Luotettavuus- ja väärinkäyttötestaus". YK 38, Yhdistyneiden kansakuntien kuljetuskomission myöntämä Litiumakkujen testauksen vaatimukset "United Nations Recommendations, Standards and Test Manual on the Dangerous Goods Transport" -julkaisussa tähtäävät akkujen turvallisuuteen kuljetuksen aikana.

ISO:n kehittämiin litiumioniakkuihin liittyviin standardeihin kuuluu ISO 12405-1:2011 "Sähkökäyttöiset ajoneuvot - Litiumioniakkupakettien ja -järjestelmien testausmenettelyt - Osa 1: Suurtehosovellukset" ISO 12405-2: 2012 "Sähkökäyttöiset ajoneuvot - Litiumioniakkujen ja -järjestelmien testausmenettelyt - Osa 2: Korkean energian sovellukset" ja ISO 12405-3:2014 "Sähkökäyttöiset ajoneuvot - Litiumioniakkujen ja -järjestelmien testausmenettelyt - Osa 3: Turvallisuusvaatimukset Tavoitteena on suuritehoiset akut, korkean energian akut ja turvallisuusvaatimukset, joiden tarkoituksena on tarjota ajoneuvojen valmistajille valinnaisia ​​testaustuotteita ja -menetelmiä.

2) Amerikkalaiset standardit

UL 2580:2011 "Sähköajoneuvojen akut" arvioi pääasiassa akkujen väärinkäytön luotettavuutta ja kykyä suojella henkilöstöä väärinkäytön aiheuttamissa vahingoissa. Tämä standardi tarkistettiin vuonna 2013.

SAE:llä on laaja ja kattava standardijärjestelmä autoteollisuudessa. SAE J2464: 2009 "Sähkö- ja hybridiajoneuvojen ladattavien energian varastointijärjestelmien turvallisuus- ja väärinkäyttötestaus", joka julkaistiin vuonna 2009, on varhainen erä ajoneuvojen akkujen väärinkäytön testausoppaista, joita sovelletaan Pohjois-Amerikassa ja muualla maailmassa. Siinä määritellään selkeästi kunkin testikohteen käyttöalue ja kerättävät tiedot sekä annetaan suosituksia testikohteeseen tarvittavien näytteiden lukumäärästä.

SAE J2929: 2011 "Safety Standards for Electric and Hybrid Battery Systems" on SAE:n ehdottama turvallisuusstandardi, joka sisältää yhteenvedon useista aiemmin julkaistuista akkuihin liittyvistä standardeista, mukaan lukien kaksi osaa: rutiinitestaus ja sähköajoneuvon käytön aikana mahdollisesti tapahtuvat epänormaalit testaukset.

SAE J2380: 2013 "Sähköajoneuvojen akkujen tärinätestaus" on klassinen standardi sähköajoneuvojen akkujen tärinätestaukseen. Varsinaisen tiellä ajamisen tärinäkuormitusspektristä kerättyjen tilastollisten tulosten perusteella testausmenetelmä vastaa paremmin todellisten ajoneuvojen tärinätilannetta ja sillä on tärkeä vertailuarvo.

3 Muut organisaatiostandardit

Yhdysvaltain energiaministeriö (DOE) on ensisijaisesti vastuussa energiapolitiikan muotoilusta, energiateollisuuden hallinnasta sekä energiaan liittyvästä teknologian tutkimuksesta ja kehityksestä. Vuonna 2002 Yhdysvaltain hallitus perusti "Freedom CAR" -projektin ja julkaisi peräkkäin Freedom CAR -tehoavusteisen hybridisähköajoneuvon akun testausoppaan ja sähkö- ja hybridiajoneuvojen energian varastointijärjestelmän väärinkäytösten testauskäsikirjan.

Saksan autoteollisuusliitto (VDA) on Saksaan perustettu yhdistys, joka yhdistää erilaisia ​​standardeja kotimaiselle autoteollisuudelle. Julkaistut standardit ovat VDA 2007 "Battery System Testing for Hybrid Electric Vehicles", joka keskittyy pääasiassa hybridisähköajoneuvojen litiumioniakkujärjestelmien suorituskyvyn ja luotettavuuden testaamiseen.

2、 Kotimainen standardi tehollisille litiumioniakuille

Vuonna 2001 Automotive Standardization Committee julkaisi ensimmäisen ohjaavan teknisen asiakirjan sähköajoneuvojen litiumioniakkujen testaamiseen Kiinassa, GB/Z 18333 1: 2011 "Litiumioniakut sähköautoihin". Tätä standardia laadittaessa viitattiin standardiin IEC 61960-2:2000 "Kannettavat litiumparistot ja -akut - Osa 2: Litiumparistot", jota käytetään litiumioniakuissa ja kannettavien laitteiden akuissa. Testaussisältö sisältää suorituskyvyn ja turvallisuuden, mutta se koskee vain 21,6 V ja 14,4 V akkuja.

Teollisuus- ja tietotekniikan ministeriö julkaisi vuonna 2006 QC/T 743 "Lithium ion Power Batterys for Electric Vehicles", jota käytettiin laajasti teollisuudessa ja jota tarkistettiin vuonna 2012. GB/Z 18333 1: 2001 ja QC/T 743: 2006 ovat sekä yksilö- että moduulitason standardeja kapealla sovellusalueella ja testaussisällöllä, joka ei enää täytä nopeasti kehittyvän sähköautoteollisuuden tarpeita.

Vuonna 2015 kansallinen standardointivirasto julkaisi joukon standardeja, mukaan lukien GB/T 31484-2015 "Sähköajoneuvojen akkujen käyttöikää koskevat vaatimukset ja testausmenetelmät" ja GB/T 31485-2015 "Akkujen turvallisuusvaatimukset ja testausmenetelmät sähköajoneuvoille", GB/T 31486-2015 "Sähköajoneuvojen tehoakkujen sähköiset suorituskykyvaatimukset ja testausmenetelmät" ja GB/T 31467 1-2015 "Sähköajoneuvojen litiumioniakut ja -järjestelmät - Osa 1: Korkea tehosovellusten testausmenettelyt, GB/T 31467 2-2015 "Sähköajoneuvojen litiumioniakkuyksiköt ja -järjestelmät - Osa 2: Suurienergisten sovellusten testausmenettelyt, GB/T 31467 3 "Sähköajoneuvojen litiumionitehoakkujärjestelmien testausmenettelyt - Osa 3: Turvallisuusvaatimukset ja testausmenetelmät.

GB/T 31485-2015 ja GB/T 31486-2015 viittaavat yksittäisten yksiköiden/moduulien turvallisuuden ja sähköisen suorituskyvyn testaukseen. GB/T 31467-2015 -sarja viittaa ISO 12405 -sarjaan ja soveltuu akkupakkausten tai akkujärjestelmien testaamiseen. GB/T 31484-2015 on testausstandardi, joka on erityisesti suunniteltu syklin kestoa varten. Standardin käyttöikää käytetään yksittäisissä yksiköissä ja moduuleissa ja käyttöikää käytetään akuissa ja järjestelmissä.

Euroopan talouskomissio (ECE) R100 "Yhtenäiset määräykset ajoneuvojen hyväksymisestä sähköajoneuvojen erityisvaatimusten osalta" on ECE:n sähköajoneuvoille laatima erityinen vaatimus, joka on jaettu kahteen osaan: ensimmäinen osa säätelee moottoria. suojaus, ladattavat energian varastointijärjestelmät, toiminnallinen turvallisuus ja koko ajoneuvon vetypäästöt, ja toinen osa lisää erityisiä vaatimuksia ladattavien energian varastointijärjestelmien turvallisuudesta ja luotettavuudesta.

Teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö julkaisi vuonna 2016 "Sähköbussin turvallisuustekniset ehdot", jossa käsiteltiin kattavasti henkilöstön sähköiskua, vesipölysuojausta, paloturvallisuutta, latausturvallisuutta, törmäysturvallisuutta, kaukovalvontaa ja muita näkökohtia. Se hyödynsi täysin olemassa olevia perinteisiä linja-autoja ja sähköajoneuvoja koskevia standardeja sekä paikallisia standardeja, kuten Shanghai ja Peking, ja asetti korkeammat tekniset vaatimukset tehoakkuille lisäämällä kaksi testikohdetta: lämpökarkaistuminen ja lämpölaajeneminen. Se otettiin virallisesti käyttöön 1. tammikuuta , 2017.

3、 Analyysi kotimaisten ja kansainvälisten standardien teho litiumioniakkuja

Suurin osa kansainvälisistä teholitiumioniakkuja koskevista standardeista julkaistiin vuoden 2010 tienoilla, ja monia tarkistuksia ja uusia standardeja esiteltiin peräkkäin. GB/Z 18333 1: 2001 julkaistiin vuonna 2001, mikä osoittaa, että Kiinan litiumioniakkustandardit sähköajoneuvoille eivät alkaneet myöhään maailmassa, mutta niiden kehitys oli suhteellisen hidasta. QC/T 743 -standardin julkaisun vuonna 2006 jälkeen Kiinassa ei ole ollut standardipäivitystä pitkään aikaan, ja ennen uuden kansallisen standardin julkaisua vuonna 2015 ei ollut standardeja akuille tai järjestelmille. Yllä olevat kotimaiset ja ulkomaiset standardit eroavat toisistaan ​​soveltamisalan, testikohteiden sisällön, testikohteiden vakavuuden ja arviointikriteerien suhteen.

1) Soveltamisala

IEC 62660-sarja, QC/T 743, GB/T 31486 ja GB/T 31485 testaavat yksittäisiä ja moduulitasoja, kun taas UL2580-, SAE J2929-, ISO12405- ja GB/T 31467-sarjat soveltuvat akkujen testaukseen. paketit ja akkujärjestelmät. IEC 62660:n lisäksi muut ulkomaiset standardit sisältävät yleensä akkupakkauksen tai järjestelmän tason testauksen, kuten SAE J2929 ja ECE R100 2 jopa mainitsevat ajoneuvotason testauksen. Tämä osoittaa, että ulkomaisten standardien muotoilussa otetaan enemmän huomioon akkujen käyttö koko ajoneuvossa, mikä vastaa paremmin käytännön sovellusten tarpeita.

2) Testaa tuotteen sisältöä

Kaiken kaikkiaan kaikki testikohteet voidaan jakaa kahteen luokkaan: sähköinen suorituskyky ja turvallisuusluotettavuus, kun taas turvallisuusluotettavuus voidaan jakaa edelleen mekaaniseen luotettavuuteen, ympäristön luotettavuuteen, väärinkäytön luotettavuuteen ja sähköiseen luotettavuuteen.

Mekaaninen luotettavuus simuloi mekaanista rasitusta, jota ajoneuvo kokee ajon aikana, kuten tärinää, joka simuloi ajoneuvon kuoppia tienpinnalla; Ympäristöluotettavuus simuloi ajoneuvojen kestävyyttä erilaisissa ilmastoissa, kuten lämpötilapyöräily simuloi edestakaisin ajavien ajoneuvojen tilannetta kylmillä ja kuumilla alueilla, joissa päivän ja yön lämpötilaerot ovat suuret; Luotettavuuden väärinkäyttö, kuten tulipalo, akkujen turvallisuuden arvioimiseksi väärän käytön yhteydessä; Sähköinen luotettavuus, kuten suojatestauskohteet, tutkii pääasiassa sitä, voiko akunhallintajärjestelmä (BMS) toimia suojaavana roolina kriittisinä aikoina.

Akkukennojen osalta IEC 62660 on jaettu kahteen itsenäiseen standardiin, IEC 62660-1 ja IEC 62660-2, jotka vastaavat suorituskyvyn ja luotettavuuden testausta. GB/T 31485 ja GB/T 31486 on kehitetty QC/T 743:sta, ja tärinänkestävyys on luokiteltu suorituskykytestiksi GB/T 31486:ssa, koska tämä testikohde tutkii akun tärinän vaikutusta akun suorituskykyyn. Standardiin IEC 62660-2 verrattuna GB/T 31485:n testauskohteet ovat tiukempia, kuten akupunktion lisääminen ja meriveteen upottaminen.

Mitä tulee akun ja akkujärjestelmän testaukseen, sekä sähköiseen suorituskykyyn että luotettavuuteen, Yhdysvaltain standardi kattaa useimmat testattavat kohteet. Suorituskykytestauksen suhteen DOE/ID-11069:ssä on enemmän testikohteita kuin muissa standardeissa, kuten hybridipulssitehoominaisuudet (HPPC), toiminta-asetuspisteiden stabiilisuus, kalenterin käyttöikä, vertailusuorituskyky, impedanssispektri, moduulin ohjauksen tarkastustestaus, lämpötestaus. hallintakuormitus ja järjestelmätason testaus yhdistettynä käyttöiän todentamiseen.

Sähköteknisten testitulosten analyysimenetelmät on kuvattu standardin liitteessä. Niistä HPPC-testauksella voidaan havaita tehoakkujen huipputeho, ja tästä johdettua DC sisäisen resistanssin testausmenetelmää on käytetty laajasti akun sisäisten vastusten ominaisuuksien tutkimuksessa. Mitä tulee luotettavuuteen, UL2580:ssa on enemmän testauskohteita kuin muissa standardeissa, kuten epäsymmetrinen akun lataus, jännitevastus, eristys, jatkuvuustestaus ja jäähdytys-/lämmitysjärjestelmän vakausjärjestelmän vikatestaus. Se sisältää myös tuotantolinjan akkukomponenttien perusturvatestauksen ja vahvistaa turvallisuustarkasteluvaatimuksia BMS:ssä, jäähdytysjärjestelmässä ja suojapiirien suunnittelussa. SAE J2929 ehdottaa akkujärjestelmän eri osien vika-analyysien tekemistä ja asiaankuuluvien asiakirjojen tallentamista, mukaan lukien parannustoimenpiteet, joiden avulla viat on helppo tunnistaa.

ISO 12405 -standardisarja sisältää sekä akkujen suorituskyky- että turvallisuusnäkökohdat. ISO 12405-1 on akun suorituskyvyn testausstandardi suuritehoisille sovelluksille, kun taas ISO 12405-2 on akun suorituskyvyn testausstandardi paljon energiaa kuluttaville sovelluksille. Edellinen sisältää kaksi muuta sisältöä: kylmäkäynnistyksen ja kuumakäynnistyksen. GB/T 31467 -sarja yhdistää tehoparistojen kehitystilan Kiinassa ja on muokattu ISO 12405 -sarjan standardin sisällön mukaan.

Muista standardeista poikkeavat SAE J 2929 ja ECE R100 Molemmat sisältävät korkeajännitesuojausvaatimuksia ja kuuluvat sähköajoneuvojen turvallisuusluokkaan. Asiaankuuluvat testikohteet Kiinassa on lueteltu GB/T 18384 ja GB/T 31467 3 huomauttaa, että akun ja akkujärjestelmän on täytettävä GB/T 18384 vaatimukset ennen turvallisuustestien 1 ja GB/T 18384 3 suorittamista. vaatimukset.

3) Vakavuus

Samalle testikohdalle eri standardeissa määritellyt testausmenetelmät ja arviointikriteerit ovat myös erilaisia. Esimerkiksi testinäytteiden lataustilaa (SOC) varten GB/T 31467 3 edellyttää, että näyte on ladattu täyteen; ISO 12405 vaatii tehotyypin akun SOC 50 % ja energiatyyppisen akun SOC 100 %; ECE R100 2. Vaadi akun SOC:n olevan yli 50 %; UN38. 3:lla on erilaiset vaatimukset eri testikohteille, ja jotkin testikohteet vaativat myös kierrätettyjä paristoja.

Lisäksi vaaditaan, että korkea simulaatio, lämpötestaus, tärinä, isku ja ulkoiset oikosulut on testattava samalla näytteellä, joka on suhteellisesti tiukempi. Tärinätestausta varten ISO 12405 vaatii näytteiden tärisevän eri ympäristön lämpötiloissa, suositeltujen korkeiden ja alhaisten lämpötilojen ollessa 75 ℃ ja -40 ℃. Muissa standardeissa tätä vaatimusta ei ole.

Palotestiä varten GB/T 31467 Kokeellinen menetelmä ja parametriasetukset kohdassa 3 ovat yhdenmukaisia ​​ISO 12405 -standardin kanssa. Ero ei ole merkittävä, sillä molemmat ovat esilämmitettyjä, suoraan poltettuja ja epäsuorasti poltettuja sytyttävällä polttoaineella, mutta GB/T 31467 3 Jos näytteessä on liekki, se on sammutettava 2 minuutin kuluessa. ISO 12405 ei vaadi aikaa liekin sammumiseen. SAE J2929:n palotesti eroaa kahdesta edellisestä. Se edellyttää, että näyte asetetaan lämpösäteilysäiliöön, kuumennetaan nopeasti 890 ℃:seen 90 sekunnissa ja pidetään yllä 10 minuuttia, eikä komponentteja tai aineita saa kulkea testinäytteen ulkopuolelle sijoitetun metalliverkkokannen läpi.

4. Puutteita olemassa olevissa kotimaisissa standardeissa

Vaikka asiaankuuluvien kansallisten standardien laatiminen ja julkaiseminen on täyttänyt aukon Kiinan tehon litiumioniakkujen yhdistelmäjärjestelmissä ja on otettu laajalti käyttöön, puutteita on edelleen.

Testikohteiden osalta: Kaikki standardit määrittelevät vain uusien akkujen testauksen, eikä käytetyille paristoille ole asiaankuuluvia määräyksiä tai vaatimuksia. Akuissa ei ole ongelmia tehtaalta poistettaessa, mikä ei tarkoita, että ne olisivat vielä turvallisia jonkin aikaa käytettynä. Siksi eri aikoihin käytetyille paristoille on suoritettava sama testi, mikä vastaa säännöllisiä fyysisiä tarkastuksia.

Tulosarvioinnin osalta: Nykyinen arviointipohja on suhteellisen laaja ja yksittäinen, ja siinä on vain säännökset siitä, ettei vuotoja, kuoren repeytymistä, tulipaloa tai räjähdystä tapahdu, ja siitä puuttuu kvantifioitu arviointijärjestelmä. Euroopan komission autoteollisuuden tutkimus- ja kehityskomissio (EUCAR) on jakanut akkujen haittojen tason 8 tasoon, joilla on tietty viitearvo.

Testikohteiden osalta: GB/T31467 3. Akkupakkauksille ja akkujärjestelmille puuttuu testaussisältöä lämmönhallinnan ja lämmön karkaamisen osalta, ja lämpöturvallisuussuorituskyky on akkujen kannalta ratkaisevan tärkeä. Kuinka hallita yksittäisten akkujen lämpöhäviötä ja estää lämmön karkaamisen leviäminen, on suuri merkitys, mistä on osoituksena "Sähköväylän teknisten turvallisuusehtojen" pakollinen täytäntöönpano. Lisäksi ajoneuvosovelluksen näkökulmasta ainetta rikkomattomaan luotettavuustestaukseen, kuten ympäristön luotettavuuteen, on tarpeen lisätä sähköisen suorituskyvyn testaus testin päätyttyä, jotta voidaan simuloida ajoneuvon suorituskykyä ympäristömuutosten jälkeen.

Testausmenetelmien suhteen: Akkupakkausten ja akkujärjestelmien käyttöiän testaus kestää liian kauan, mikä vaikuttaa tuotekehityssykliin ja on vaikeasti toteutettavissa. Kohtuullisen kiihdytetyn elinkaaren testauksen kehittäminen on haaste.

5. Yhteenveto

Viime vuosina Kiina on edistynyt merkittävästi teho-litiumioniakkujen standardien muotoilussa ja soveltamisessa, mutta ulkomaisiin standardeihin verrattuna on edelleen tietty ero. Testausstandardien lisäksi Kiinan litiumioniakkujen standardijärjestelmä paranee vähitellen myös muilta osin. Teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö julkaisi 9. marraskuuta 2016 "Litium-ioni-akkujen kattavan standardoinnin teknisen järjestelmän", jossa huomautettiin, että tuleva standardijärjestelmä sisältää viisi pääosaa: peruskäyttö, materiaalit ja komponentit, suunnittelu ja valmistus. prosessit, valmistus- ja testauslaitteet sekä akkutuotteet. Niistä turvallisuusstandardit ovat erittäin tärkeitä. Tehoakkutuotteiden päivityksen ja kehityksen myötä testausstandardeja on myös parannettava vastaavia testaustekniikoita, Lisäksi se parantaa tehoakkujen turvallisuustasoa.