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Delta德爾塔儀器小編與2018年1月24日工信部網(wǎng)站獲悉，工信部發(fā)布關(guān)于征求《電動(dòng)汽車安全要求》等3項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)意見的通知。通知指出,為加強(qiáng)新能源汽車行業(yè)管理,提高新能源汽車安全要求,完善新能源汽車標(biāo)準(zhǔn)體系,促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司組織行業(yè)機(jī)構(gòu)、重點(diǎn)企業(yè)等單位研究編制了《電動(dòng)汽車安全要求(征求意見稿)》《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池安全要求(征求意見稿)》《電動(dòng)客車安全要求(征求意見稿)》,現(xiàn)公開征求社會(huì)各界意見。
其中,《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池安全要求(征求意見稿)》如下:
前??言
本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.1-2009給出的規(guī)則起草。
本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 114)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位:
本標(biāo)準(zhǔn)參加起草單位:
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:
引言
本引言旨在介紹本標(biāo)準(zhǔn)的要求所依據(jù)的原則,理解這些原則對(duì)電動(dòng)汽車用鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用是很有必要的。需要注意的是本標(biāo)準(zhǔn)僅考慮電動(dòng)汽車用鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)最基本的安全要求以提供對(duì)人身的安全保護(hù),不涉及生產(chǎn)和運(yùn)輸安全,也不涉及性能和功能特性。
隨著技術(shù)和工藝的進(jìn)一步發(fā)展必然會(huì)要求進(jìn)一步修訂本標(biāo)準(zhǔn)。
在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)電動(dòng)汽車用鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)導(dǎo)致的危險(xiǎn)是指:
——泄漏,可能導(dǎo)致高壓安全、絕緣失效間接造成電擊、起火等危險(xiǎn);
——起火,直接燒傷人體;
——爆炸,直接危害人體;
——電擊,由于電流流過人體而引起的傷害。
在確定電動(dòng)汽車用鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)采用何種設(shè)計(jì)方案時(shí),需遵守以下的優(yōu)先次序:
——首先,如有可能,優(yōu)先選擇安全性高的材料,盡量避免使用容易出現(xiàn)絕緣失效、熱失控或燃燒起火的材料;
——其次,如果無法實(shí)行以上原則,那么需制定保護(hù)措施,減少或消除危險(xiǎn)發(fā)生的可能性。
上述原則不能代替本標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)要求,只是讓設(shè)計(jì)者了解這些要求所依據(jù)的原則。
電動(dòng)汽車用鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)的安全性與其材料選擇、設(shè)計(jì)及使用條件有關(guān)。其中使用條件包含了正常使用條件、可預(yù)見的誤用條件和可預(yù)見的故障條件,還包括影響其安全的環(huán)境條件諸如溫度、海拔等因素。
電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池安全要求
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池(以下簡稱鋰離子電池)單體、電池包或系統(tǒng)的安全要求和試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于裝載在電動(dòng)汽車上的鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng),鎳氫電池單體、電池包或系統(tǒng)等可參照?qǐng)?zhí)行。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 2423.4 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Db 交變濕熱(12h+12h循環(huán))
GB/T 2423.17 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分: 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Ka:鹽霧
GB/T 2423.43 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 振動(dòng)、沖擊和類似動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)樣品的安裝
GB/T 2423.56 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Fh:寬帶隨機(jī)振動(dòng)(數(shù)字控制)和導(dǎo)則
GB/T 3730.1-2001 汽車和掛車類型的術(shù)語和定義
GB/T 4208-2017 外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車術(shù)語
GB/T 28046.1-2011 道路車輛 電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn) 第1部分:一般規(guī)定
GB/T 28046.3 道路車輛 電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn) 第3部分:機(jī)械負(fù)荷
GB/T 28046.4 道路車輛 電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn) 第4部分:氣候負(fù)荷
3 術(shù)語與定義
GB/T 3730.1-2001、GB/T 19596-2017界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
鋰離子電池單體 lithium-ion cell
利用鋰離子作為導(dǎo)電離子,在陽極和陰極之間移動(dòng),將化學(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置,通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子,并被設(shè)計(jì)成可充電。
3.2
鋰離子電池模塊 lithium-ion battery module
將一個(gè)以上鋰離子電池單體按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合,并作為電源使用的組合體。也稱作鋰離子電池組。
3.3
鋰離子電池包 lithium-ion battery pack
通常包括鋰離子電池單體、鋰離子電池管理系統(tǒng)、鋰離子電池箱及相應(yīng)附件(冷卻部件、連接線纜等),具有從外部獲得電能并可對(duì)外輸出電能的單元。
3.4
鋰離子電池系統(tǒng) lithium-ion battery system
一個(gè)或一個(gè)以上的鋰離子電池包及相應(yīng)附件(管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設(shè)備及機(jī)械總成等)構(gòu)成的能量存儲(chǔ)裝置。
3.5
鋰離子電池電子部件 lithium-ion battery electronics
采集或者同時(shí)監(jiān)測鋰離子電池包電和熱數(shù)據(jù)的電子裝置,必要時(shí)可以包括用于電池單體均衡的電子部件。
注:電池電子部件可以包括單體控制器。電池單體間的均衡可以由電池電子部件控制,或者通過電池控制單元控制。
3.6
電池控制單元 Battery Control Unit; BCU
控制、管理、檢測或計(jì)算電池系統(tǒng)的電和熱相關(guān)的參數(shù),并提供電池系統(tǒng)和其他車輛控制器通訊的電子裝置。
3.7
額定容量 rated capacity
以制造商規(guī)定的條件測得的并由制造商標(biāo)明的電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)的容量值。
注:額定容量通常用安時(shí)(Ah)或毫安時(shí)(mAh)來表示。
3.8
可用容量 available capacity
以制造商規(guī)定的條件,從完全充電的電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中釋放的容量值。
3.9
荷電狀態(tài) State-of-charge; SOC
當(dāng)前電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中按照制造商規(guī)定的放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。
3.10
爆炸 explosion
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)外殼猛烈破裂,并且有主要組成部分(固體物質(zhì))從非泄氣口拋射出來。
3.11
起火 fire
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)任何部位發(fā)生持續(xù)燃燒(火焰持續(xù)時(shí)間大于1s)。火花及拉弧不屬于燃燒。
注:火焰持續(xù)時(shí)間大于1s是指單次火焰持續(xù)時(shí)間,而非多次火焰的累計(jì)時(shí)間。
3.12
泄氣 venting
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)內(nèi)部壓力增加時(shí),氣體通過預(yù)先設(shè)計(jì)好的方式釋放出來,以防止破裂或爆炸。
3.13
外殼破裂 housing crack
由于內(nèi)部或外部因素引起電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)外殼的機(jī)械損傷,導(dǎo)致內(nèi)部物質(zhì)暴露或溢出。
3.14
泄漏 leakage
液體從電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)中漏出。
注:以測試對(duì)象外部可見為準(zhǔn)。
3.15
乘用車 passenger car
在其設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及其隨身行李和/或臨時(shí)物品的汽車,包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過9個(gè)座位。它也可以牽引一輛掛車。
3.16
商用車 commercial vehicle
在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于運(yùn)送人員和貨物的汽車,并且可以牽引掛車。
乘用車不包括在內(nèi)。
3.17
熱失控 thermal runaway
電池單體放熱連鎖反應(yīng)引起的電池自溫升速率急劇變化的過熱、起火、爆炸現(xiàn)象。
3.18
熱擴(kuò)散 thermal propagation
電池包或系統(tǒng)內(nèi)由電池單體熱失控引發(fā)的其余電池單體接連發(fā)生溫度上升的現(xiàn)象。
3.19
充電終止電壓 end-of-charge voltage
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)正常充電時(shí)允許達(dá)到的最高電壓。
3.20
放電終止電壓 end-of-discharge voltage
電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)正常放電時(shí)允許達(dá)到的最低電壓。
4 符號(hào)和縮略語
下列符號(hào)和縮略語適用于本文件。
I1:1 h率放電電流(A),其數(shù)值等于1 h額定容量值。
I3:3 h率放電電流(A),其數(shù)值等于1 h額定容量值的1/3。
5 安全要求
5.1 鋰離子電池單體安全要求
5.1.1
鋰離子電池單體按8.1.2進(jìn)行過放電試驗(yàn)時(shí),應(yīng)不起火、不爆炸。
5.1.2 鋰離子電池單體按8.1.3進(jìn)行過充電試驗(yàn)時(shí),應(yīng)不起火、不爆炸。
5.1.3 鋰離子電池單體按8.1.4進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí),應(yīng)不起火、不爆炸。
5.1.4 鋰離子電池單體按8.1.5進(jìn)行加熱試驗(yàn)時(shí),應(yīng)不起火、不爆炸。
5.1.5 鋰離子電池單體按8.1.6進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)時(shí),應(yīng)不起火、不爆炸。
5.1.6
鋰離子電池單體按8.1.7進(jìn)行擠壓試驗(yàn)時(shí),應(yīng)不起火、不爆炸。
5.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)安全要求
5.2.1 鋰離子電池包或系統(tǒng)按8.2.1.1進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),應(yīng)滿足最小監(jiān)控單元無電壓銳變(電壓差的絕對(duì)值不大于0.15 V);無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象;試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)電子裝置按照8.2.1.2進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),應(yīng)連接可靠,結(jié)構(gòu)完好,無裝機(jī)松動(dòng),且試驗(yàn)后狀態(tài)參數(shù)測量準(zhǔn)確度滿足表1要求。
5.2.3 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.2進(jìn)行機(jī)械沖擊試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.4 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.3進(jìn)行模擬碰撞試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.5 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.4進(jìn)行擠壓試驗(yàn),應(yīng)無起火、爆炸現(xiàn)象。
5.2.6 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.5進(jìn)行濕熱循環(huán)試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后30 min之內(nèi)的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.7 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.6進(jìn)行浸水安全試驗(yàn)。
按方式一進(jìn)行,應(yīng)無起火或爆炸現(xiàn)象;
按方式二進(jìn)行,試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。電池包各電路接插件及箱體內(nèi)部均應(yīng)無水浸入。
5.2.8 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.7進(jìn)行熱穩(wěn)定性試驗(yàn),外部火燒試驗(yàn)應(yīng)無爆炸現(xiàn)象。
5.2.9 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.8進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.10 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.9進(jìn)行鹽霧試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。
5.2.11 鋰離子電池包或系統(tǒng)按照8.2.10進(jìn)行高海拔試驗(yàn),應(yīng)無放電電流銳變、電壓異常、泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.12 鋰離子電池系統(tǒng)按照8. 2.11進(jìn)行過溫保護(hù)試驗(yàn),應(yīng)
無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.13 鋰離子電池系統(tǒng)按照8. 2.12進(jìn)行過流保護(hù)試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.14 鋰離子電池系統(tǒng)按照8. 2.13進(jìn)行外部短路保護(hù)試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.15 鋰離子電池系統(tǒng)按照8. 2.14進(jìn)行過充電保護(hù)試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
5.2.16 鋰離子電池系統(tǒng)按照8. 2.15進(jìn)行過放電保護(hù)試驗(yàn),應(yīng)無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象。試驗(yàn)后的絕緣電阻值不小于100 Ω/V。
6 試驗(yàn)條件
6.1 一般條件
6.1.1
除非另有規(guī)定,試驗(yàn)環(huán)境溫度為25℃±5℃,相對(duì)濕度為15～90%,大氣壓力為86 kPa～106 kPa。本標(biāo)準(zhǔn)所提到的室溫,是指25℃±2℃。
6.1.2
8.1條的試驗(yàn)對(duì)象為鋰離子電池單體,若制造商無法提供可單獨(dú)工作的鋰離子電池單體,可采用鋰離子電池模塊來進(jìn)行試驗(yàn),安全要求仍按照5.1條執(zhí)行。
6.1.3 對(duì)于由車體包覆并構(gòu)成電池包箱體的,應(yīng)帶箱體或車體測試。
6.1.4
鋰離子電池包或系統(tǒng)交付時(shí)需要包括必要的操作文件,以及和測試設(shè)備相連所需的接口部件,如連接器,插頭,包括冷卻系統(tǒng)接口,鋰離子電池包或系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)參見附錄A。制造商需要提供鋰離子電池包或系統(tǒng)的安全工作限值,以保證整個(gè)測試過程的安全。
6.1.5
鋰離子電池包或系統(tǒng)在所有測試前進(jìn)行絕緣電阻測試。測試位置為:正極和外殼,負(fù)極和外殼。要求絕緣電阻不小于100 ?/V。具體測試方法見附錄B。
6.1.6
當(dāng)測試的目標(biāo)環(huán)境溫度改變時(shí),在進(jìn)行測試前測試對(duì)象需要完成環(huán)境適應(yīng)過程:在低溫下靜置不少于24 h;在高溫下靜置不少于16 h。
6.1.7
如果鋰離子電池包或系統(tǒng)由于某些原因(如尺寸或重量)不適合進(jìn)行某些測試,那么供需雙方協(xié)商一致后可以用鋰離子電池包或系統(tǒng)的子系統(tǒng)代替作為測試對(duì)象,進(jìn)行全部或部分測試,但是作為測試對(duì)象的子系統(tǒng)應(yīng)該包含和整車要求相關(guān)的所有部分。
6.1.8
調(diào)整SOC至實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值n%的方法;按制造商提供的充電方式將鋰離子電池包或系統(tǒng)充滿電,靜置1 h,以1 I1恒流放電(100-n)/100 h。每次SOC調(diào)整后,在新的測試開始前測試對(duì)象需要靜置30 min。
6.1.9
測試過程中的放電倍率大小按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行,充電方法和放電截止條件由制造商提供。
6.1.10 鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)的額定容量對(duì)于測試過程具有重要影響。鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)的實(shí)際可用容量與額定容量之差的絕對(duì)值不得超過額定容量的5%。
6.1.11
除有特殊規(guī)定,測試對(duì)象均以制造商規(guī)定的滿電狀態(tài)進(jìn)行測試。
6.1.12
鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)放電電流符號(hào)為正,充電電流符號(hào)為負(fù)。
6.2 測量儀器、儀表準(zhǔn)確度
測量儀器、儀表準(zhǔn)確度應(yīng)滿足以下要求:
a) 電壓測量裝置:不低于0.5級(jí);
b) 電流測量裝置:不低于0.5級(jí);
c) 溫度測量裝置:±0.5℃;
d) 時(shí)間測量裝置:±0.1%;
e) 尺寸測量裝置:±0.1%;
f) 質(zhì)量測量裝置:±0.1%。
6.3 測試過程誤差
控制值(實(shí)際值)與目標(biāo)值之間的誤差要求如下:
a) 電壓:±1%;
b) 電流:±1%;
c) 溫度:±2℃。
6.4 數(shù)據(jù)記錄與記錄間隔
除非在某些具體測試項(xiàng)目中另有說明,否則測試數(shù)據(jù)的記錄間隔需小于等于1 Hz,如時(shí)間、溫度、電流和電壓等。
7 試驗(yàn)準(zhǔn)備
7.1 鋰離子電池單體試驗(yàn)準(zhǔn)備
7.1.1 鋰離子電池單體標(biāo)準(zhǔn)充電
7.1.1.1
室溫下,鋰離子電池單體先以1 I1電流放電至制造商技術(shù)條件中規(guī)定的放電終止電壓,擱置1 h(或制造商提供的不大于1 h的擱置時(shí)間),然后按制造商提供的充電方法進(jìn)行充電。
7.1.1.2 若制造商未提供充電方法,則依據(jù)以下方法充電:
以1 I1或制造商規(guī)定且不小于I3電流恒流充電至鋰離子電池單體達(dá)制造商技術(shù)條件中規(guī)定的充電終止電壓時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電,至充電電流降至0.05 I1時(shí)停止充電,充電后擱置1 h(或制造商提供的不高于1 h的擱置時(shí)間)。
7.1.2 鋰離子電池單體預(yù)處理測試
7.1.2.1 正式測試開始前,鋰離子電池單體需要先進(jìn)行預(yù)處理循環(huán),以確保試驗(yàn)對(duì)象的性能處于激活和穩(wěn)定的狀態(tài)。預(yù)處理循環(huán)在室溫下進(jìn)行,其步驟如下:
a) 按照7.1.1對(duì)鋰離子電池單體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)充電;
b) 靜置30 min或制造商規(guī)定時(shí)間;
c) 以1 I1電流放電至制造商技術(shù)條件中規(guī)定的放電終止電壓;
d) 靜置30 min或制造商規(guī)定時(shí)間;
e) 重復(fù)步驟a)~d)5次。
7.1.2.2 如果鋰離子電池單體連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%,則認(rèn)為鋰離子電池單體完成了預(yù)處理,預(yù)處理循環(huán)可以中止。
7.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)試驗(yàn)準(zhǔn)備
7.2.1 狀態(tài)參數(shù)測量準(zhǔn)確度
7.2.1.1 正式開始測試前,應(yīng)先進(jìn)行鋰離子電池包或系統(tǒng)的電子部件或BCU的狀態(tài)參數(shù)測量準(zhǔn)確度試驗(yàn),以確保測試時(shí)參數(shù)的準(zhǔn)確性。
7.2.1.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)的電子部件或BCU的狀態(tài)參數(shù)測量準(zhǔn)確度應(yīng)滿足表1的要求。
表1 狀態(tài)參數(shù)測量準(zhǔn)確度要求
參數(shù) | 總電壓值 | 溫度值 | 分電壓值 |
準(zhǔn)確度要求 | ≤±2% FS | ≤±2℃ | ≤±0.5% FS |
7.2.2 預(yù)處理測試
7.2.2.1 正式測試開始前,鋰離子電池包或系統(tǒng)需要先進(jìn)行預(yù)處理循環(huán),以確保測試時(shí)試驗(yàn)對(duì)象的性能處于激活和穩(wěn)定的狀態(tài)。預(yù)處理循環(huán)在室溫下進(jìn)行,其步驟如下:
a) 以1 I1或按照制造商推薦的充電方法充電至制造商規(guī)定的充電截止條件;
b) 靜置30 min或制造商規(guī)定的時(shí)間;
c) 使用1 I1或按照制造商推薦的放電方法放電至制造商規(guī)定的放電截止條件;
d) 靜置30 min或制造商規(guī)定的時(shí)間;
e) 重復(fù)步驟a)~d)5次。
7.2.2.2 如果鋰離子電池包或系統(tǒng)連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%,則認(rèn)為鋰離子電池包或系統(tǒng)完成了預(yù)處理,預(yù)處理循環(huán)可以中止。
7.2.2.3 除非在某些具體測試項(xiàng)目中另有說明,否則如果標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)和一個(gè)新的測試項(xiàng)目之間時(shí)間間隔大于24 h,則需要重新進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)充電:使用1 I1充電至制造商規(guī)定的充電截止條件或按照制造商推薦的充電方法充電,靜置30 min。
8 試驗(yàn)方法
8.1 鋰離子電池單體安全性試驗(yàn)方法
8.1.1 一般要求
所有安全試驗(yàn)均在有充分安全保護(hù)的環(huán)境條件下進(jìn)行。如果測試對(duì)象有附加主動(dòng)保護(hù)線路或裝置,應(yīng)除去。
8.1.2 過放電
8.1.2.1 測試對(duì)象為鋰離子電池單體。
8.1.2.2 測試對(duì)象按7.1.1方法充電后。
8.1.2.3 以1 I1電流放電90 min。
8.1.2.4 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.1.3 過充電
8.1.3.1 測試對(duì)象為鋰離子電池單體。
8.1.3.2 測試對(duì)象按7.1.1方法充電后。
8.1.3.3 以1 I1或制造商規(guī)定且不小于I3 的電流恒流充電至制造商規(guī)定的充電終止電壓的1.2倍或120% SOC后,停止充電。
注:針對(duì)過充電截止條件,目前尚存在較大分歧,另一備選方案是“以1 I1或制造商規(guī)定且不小于I3 的電流恒流充電至制造商規(guī)定的充電終止電壓的1.1倍或115% SOC后,停止充電”,關(guān)于該條的具體說明,請(qǐng)參考編制說明。
8.1.3.4 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.1.4 短路
8.1.4.1 測試對(duì)象為鋰離子電池單體。
8.1.4.2 測試對(duì)象按7.1.1方法充電后。
8.1.4.3 將測試對(duì)象正、負(fù)極經(jīng)外部短路10 min,外部線路電阻應(yīng)小于5 mΩ。
8.1.4.4 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.1.5 加熱
8.1.5.1 測試對(duì)象為鋰離子電池單體。
8.1.5.2 測試對(duì)象按7.1.1方法充電后。
8.1.5.3 將測試對(duì)象放入溫度箱,溫度箱按照5 ℃/min的速率由室溫升至130 ℃±2 ℃,并保持此溫度30 min后停止加熱。
8.1.5.4 對(duì)于鎳氫電池,溫度箱按照5 ℃/min的速率由室溫升至85 ℃±2 ℃,并保持此溫度2 h后停止加熱。
8.1.5.5 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.1.6 溫度循環(huán)
8.1.6.1 測試對(duì)象為鋰離子電池單體。
8.1.6.2 測試對(duì)象按7.1.1方法充電后。
8.1.6.3 放入溫度箱中,溫度箱溫度按照表2和圖1進(jìn)行調(diào)節(jié),循環(huán)次數(shù)5次。
8.1.6.4 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
表2 溫度循環(huán)試驗(yàn)一個(gè)循環(huán)的溫度和時(shí)間
溫度, ℃ | 時(shí)間增量, min | 累計(jì)時(shí)間, min | 溫度變化率, ℃/min |
25 | 0 | 0 | 0 |
-40 | 60 | 60 | 13/12 |
-40 | 90 | 150 | 0 |
25 | 60 | 210 | 13/12 |
85 | 90 | 300 | 2/3 |
85 | 110 | 410 | 0 |
25 | 70 | 480 | 6/7 |
圖1 溫度循環(huán)試驗(yàn)示意圖
8.1.7 擠壓
8.1.7.1 測試對(duì)象為鋰離子電池單體。
8.1.7.2 測試對(duì)象按7.1.1方法充電后。
8.1.7.3 按下列條件進(jìn)行試驗(yàn):
——擠壓方向:垂直于電池單體極板方向施壓,或與鋰離子電池單體在整車布局上最容易受到擠壓的方向相同;
——擠壓板形式:半徑75 mm的半圓柱體,半圓柱體的長度(L)大于被擠壓電池單體的尺寸(參考圖2所示);
——擠壓速度:不大于2 mm/s;
——擠壓程度:電壓達(dá)到0 V或變形量達(dá)到30%或擠壓力達(dá)到100 kN后停止擠壓;
——保持10 min。
8.1.7.4 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
圖2 鋰離子電池單體擠壓板示意圖
8.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)安全性試驗(yàn)方法
8.2.1 振動(dòng)
8.2.1.1 鋰離子電池包或系統(tǒng)的振動(dòng)試驗(yàn)
8.2.1.1.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.1.1.2 試驗(yàn)開始前,將測試對(duì)象的SOC狀態(tài)調(diào)至不低于制造商規(guī)定的正常SOC工作范圍的50%。
8.2.1.1.3 參考GB/T 2423.43的要求,將測試對(duì)象安裝在振動(dòng)臺(tái)上。每個(gè)方向分別施加隨機(jī)和定頻振動(dòng)載荷,加載順序?yàn)閦軸隨機(jī)、z軸定頻、y軸隨機(jī)、y軸定頻、x軸隨機(jī)、x軸定頻(汽車行駛方向?yàn)閤軸,另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閥軸)。測試過程參照GB/T 2423.56。
8.2.1.1.4 對(duì)于裝載在商用車上的電池包或系統(tǒng),振動(dòng)測試參數(shù)參照表3和圖3進(jìn)行,對(duì)于測試對(duì)象存在多個(gè)安裝方向(x/ y/ z)時(shí),取RMS大者。對(duì)于安裝在車輛頂部的鋰離子電池包或系統(tǒng),按照制造商提供的不低于表3和圖3的振動(dòng)測試參數(shù)開展振動(dòng)測試。
8.2.1.1.5 對(duì)于裝載在乘用車上的電池包或系統(tǒng),振動(dòng)測試參數(shù)參照表4和圖4進(jìn)行。
表3商用車鋰離子電池包或系統(tǒng)的振動(dòng)測試條件
圖3商用車鋰離子電池包或系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)測試曲線
表4乘用車鋰離子電池包或系統(tǒng)的振動(dòng)測試條件
圖4乘用車鋰離子電池包或系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)測試曲線
8.2.1.1.6 試驗(yàn)過程中,監(jiān)控測試對(duì)象內(nèi)部最小監(jiān)控單元的狀態(tài),如電壓和溫度等。
8.2.1.1.7 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察2 h。
8.2.1.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)的電子裝置的振動(dòng)試驗(yàn)
8.2.1.2.1 測試對(duì)象為獨(dú)立安裝在整車上的電子電氣裝置,屬于鋰離子電池系統(tǒng)的一部分。
8.2.1.2.2 對(duì)于安裝在車輛懸架之上部位(車身)的測試對(duì)象,按照表5和圖5進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn);對(duì)于其他安裝位置的測試對(duì)象,參照GB/T 28046.3 的相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行測試。
表5 PSD值和頻率
圖5 加速度PSD和頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系
8.2.1.2.3 參照GB/T 2423.56 執(zhí)行隨機(jī)振動(dòng)。測試對(duì)象的三個(gè)軸向,每個(gè)軸向進(jìn)行8 h的振動(dòng)測試。
8.2.1.2.4 振動(dòng)過程中測試對(duì)象按照GB/T 28046.1-2011的要求,工作模式為3.2。
8.2.2 機(jī)械沖擊
8.2.2.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.2.2 對(duì)測試對(duì)象施加25 g、15 ms的半正弦沖擊波形,z軸方向沖擊3次。
8.2.2.3 相鄰兩次沖擊的間隔時(shí)間以兩次沖擊在試驗(yàn)樣品上造成的響應(yīng)不發(fā)生相互影響為準(zhǔn),一般應(yīng)不小于5倍沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間。
8.2.2.4 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察2 h。
8.2.3 模擬碰撞
8.2.3.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.3.2 測試對(duì)象水平安裝在帶有支架的臺(tái)車上,根據(jù)測試對(duì)象的使用環(huán)境給臺(tái)車施加表6和圖6中規(guī)定的脈沖(汽車行駛方向?yàn)閤軸,另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閥軸)。
8.2.3.3 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察2 h。
表6 模擬碰撞試驗(yàn)脈沖參數(shù)表
圖6 加速度脈沖示意圖
8.2.4 擠壓
8.2.4.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.4.2 按下列條件進(jìn)行加壓:
——擠壓板形式:半徑75 mm的半圓柱體,半圓柱體的長度大于測試對(duì)象的高度,但不超過1 m。
——擠壓方向:x和y方向(汽車行駛方向?yàn)閤軸,另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閥軸),為保護(hù)試驗(yàn)操作安全,可分開在兩個(gè)測試對(duì)象上執(zhí)行測試。
——擠壓程度:擠壓力達(dá)到100 kN或擠壓變形量達(dá)到擠壓方向的整體尺寸的30%時(shí)停止擠壓。
——保持10 min。
8.2.4.3
試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.2.5 濕熱循環(huán)
8.2.5.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.5.2 參考GB/T 2423.4執(zhí)行試驗(yàn)Db、變量見圖7。其中最高溫度是80℃,循環(huán)5次。
8.2.5.3 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在室溫下觀察2 h。
說明:
Y1——相對(duì)濕度,%; Y2——溫度,℃; X——時(shí)間,h;
a:升溫結(jié)束; b:降溫開始; c:推薦溫濕度值;
d:冷凝; e:干燥; f:一個(gè)循環(huán)周期;
圖7 溫濕度循環(huán)
8.2.6 浸水安全
8.2.6.1 測試對(duì)象為通過8.2.1.1振動(dòng)試驗(yàn)后的鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.6.2 測試對(duì)象按照整車連接方式連接好線束、接插件等零部件,選擇以下兩種方式中的一種進(jìn)行試驗(yàn):
——方式一:測試對(duì)象以實(shí)車裝配方向置于3.5%NaCl溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù))中2 h,水深要足以淹沒測試對(duì)象;
——方式二:測試對(duì)象參照GB/T 4208-2017中14.2.7所述方法和流程進(jìn)行試驗(yàn)。
8.2.6.3 將電池包取出水面,在試驗(yàn)環(huán)境溫度下靜置觀察2 h。
8.2.7 熱穩(wěn)定性
8.2.7.1 外部火燒
8.2.7.1.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.7.1.2 試驗(yàn)環(huán)境溫度為0℃以上,風(fēng)速不大于2.5 km/h。
8.2.7.1.3 測試中,盛放汽油的平盤尺寸超過測試對(duì)象水平尺寸20 cm,不超過50 cm。平盤高度不高于汽油表面8 cm。測試對(duì)象應(yīng)居中放置。汽油液面與測試對(duì)象底部的距離設(shè)定為50 cm。平盤底層注入水。外部火燒示意圖如圖8所示。
8.2.7.1.4 第一階段:預(yù)熱。在離測試對(duì)象至少3 m遠(yuǎn)的地方點(diǎn)燃汽油,經(jīng)過60 s的預(yù)熱后,將油盤置于測試對(duì)象下方。如果油盤尺寸太大無法移動(dòng),可以采用移動(dòng)測試對(duì)象和支架的方式。
8.2.7.1.5 第二階段:直接燃燒。測試對(duì)象直接暴露在火焰下70 s。
8.2.7.1.6 第三階段:間接燃燒。將耐火隔板蓋在油盤上。測試對(duì)象在該狀態(tài)下測試60 s。或經(jīng)雙方協(xié)商同意,繼續(xù)直接暴露在火焰中60 s。耐火隔板由標(biāo)準(zhǔn)耐火磚拼成,具體篩孔尺寸如下圖9所示,也可以用耐火材料參考此尺寸制作。
8.2.7.1.7 第四階段:離開火源。將油盤或者測試對(duì)象移開,在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察2 h或測試對(duì)象外表溫度降至45℃以下。
注:對(duì)鎳氫電池包或系統(tǒng)不做要求。
圖8 外部火燒示意圖
說明:耐火性:SK 30;成分:30-33% Al2O3;密度:1900-2000 kg/m3;有效孔面積:44.18%;開孔率:20-22%體積比;
圖9 耐火隔板的尺寸和技術(shù)數(shù)據(jù)
8.2.7.2 熱擴(kuò)散
鋰離子電池包或系統(tǒng)制造商可選擇以下兩種方式之一進(jìn)行鋰離子電池包或系統(tǒng)熱擴(kuò)散分析或驗(yàn)證:
——方式一:按照附錄C完成熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析和驗(yàn)證;
——方式二:參照附錄D完成熱擴(kuò)散試驗(yàn)。
注:對(duì)鎳氫電池包或系統(tǒng)不做要求。
8.2.8
溫度沖擊
8.2.8.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.8.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)置于(-40±2)℃～(85±2)℃的交變溫度環(huán)境中,兩種極端溫度的轉(zhuǎn)換時(shí)間在30 min以內(nèi)。測試對(duì)象在每個(gè)極端溫度環(huán)境中保持8 h,循環(huán)5次。
8.2.8.3 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在室溫下觀察2 h。
8.2.9 鹽霧
8.2.9.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.9.2 參照GB/T 28046.4中5.5.2的測試方法,按GB/T 2423.17測試條件進(jìn)行試驗(yàn)。
8.2.9.3 鹽溶液采用氯化鈉(化學(xué)純、分析純)和蒸餾水或去離子水配制,其濃度為(5±1)%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。(35±2)℃下測量pH值在6.5~7.2之間。
8.2.9.4 將測試對(duì)象放入鹽霧箱按圖10所示循環(huán)進(jìn)行,一個(gè)循環(huán)持續(xù)24 h。在(35±2)℃下對(duì)測試對(duì)象噴霧8 h,然后靜置16 h,
在一個(gè)循環(huán)的第4 h和第5 h之間按照GB/T 28046.1-2011的要求,工作模式為3.2。
8.2.9.5 共進(jìn)行6個(gè)循環(huán)。
8.2.9.6 對(duì)于完全放置在乘員艙、行李艙或貨艙的測試對(duì)象,可不進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。
說明:t—時(shí)間,h;a—工作模式為3.2;b—工作模式為1.2;
c—打開(噴鹽霧);d—關(guān)閉(停噴鹽霧)。
圖10 鹽霧試驗(yàn)循環(huán)
8.2.10 高海拔
8.2.10.1 測試對(duì)象為鋰離子電池包或系統(tǒng)。
8.2.10.2 測試環(huán)境:海拔高度為4000 m或等同高度的氣壓條件(61.2 kPa),溫度為室溫。
8.2.10.3 在8.2.10.2的測試環(huán)境下擱置5 h。
8.2.10.4 對(duì)測試對(duì)象進(jìn)行1 I1或制造商提供的最大恒流放電電流放電至截止條件。
8.2.10.5 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察2 h。
8.2.11 過溫保護(hù)
8.2.11.1 本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證鋰離子電池系統(tǒng)運(yùn)行期間內(nèi)部過熱時(shí),系統(tǒng)不需要借助外部保護(hù)措施的情況下可以實(shí)現(xiàn)過溫保護(hù)。
8.2.11.2 試驗(yàn)對(duì)象為鋰離子電池系統(tǒng)。
8.2.11.3 在試驗(yàn)開始時(shí),影響試驗(yàn)對(duì)象功能并與試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的所有保護(hù)設(shè)備都應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài),冷卻系統(tǒng)除外。
8.2.11.4 試驗(yàn)對(duì)象應(yīng)由外部充放電設(shè)備進(jìn)行連續(xù)充電和放電,使電流在電池系統(tǒng)制造商規(guī)定的正常工作范圍內(nèi)盡可能快地升高電池的溫度,直到試驗(yàn)結(jié)束。
8.2.11.5 室內(nèi)或溫度箱的溫度應(yīng)從20±10℃或更高的溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)開始逐漸升高,直到達(dá)到根據(jù)8.2.11.5.1或下文8.2.11.5.2(如適用)確定的溫度,然后保持在等于或高于此溫度,直到試驗(yàn)結(jié)束。
8.2.11.5.1 當(dāng)鋰離子電池系統(tǒng)具有內(nèi)部過熱保護(hù)措施時(shí),溫度應(yīng)提高到電池系統(tǒng)制造商定義為這種保護(hù)措施的工作溫度閾值的溫度,以確保測試對(duì)象的溫度將按照8.2.11.4的規(guī)定升高。
8.2.11.5.2 如果鋰離子電池系統(tǒng)沒有配備任何具體的內(nèi)部過熱防護(hù)措施,那么應(yīng)將溫度升高到電池系統(tǒng)制造商規(guī)定的最高工作溫度。
8.2.11.6 當(dāng)符合以下任一條件時(shí),結(jié)束試驗(yàn):
a) 試驗(yàn)對(duì)象自動(dòng)終止或限制充電或放電。
b) 試驗(yàn)對(duì)象發(fā)出終止或限制充電或放電的信號(hào)。
c) 試驗(yàn)對(duì)象的溫度穩(wěn)定,溫度變化在2 h內(nèi)小于4℃。
注:為保護(hù)試驗(yàn)操作安全,制造商應(yīng)提供試驗(yàn)上限參數(shù),采用此上限參數(shù)強(qiáng)制終止的試驗(yàn)判定為失敗。
8.2.11.7 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.2.12 過流保護(hù)
8.2.12.1 本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證直流外部充電過程中的過電流保護(hù)的性能,以防止鋰離子電池系統(tǒng)由于過大充電電流水平(按照電池系統(tǒng)制造商的規(guī)定)而引起嚴(yán)重事故。
8.2.12.2 試驗(yàn)對(duì)象為可由外部直流電源供電的鋰離子電池系統(tǒng)。
8.2.12.3 試驗(yàn)條件:
a) 試驗(yàn)應(yīng)在20±10℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行。
b) 按照電池系統(tǒng)制造商推薦的正常操作(如使用外部充電設(shè)備),調(diào)整試驗(yàn)對(duì)象的SOC到正常工作范圍的中間部分,只要鋰離子電池系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,可不需要精確的調(diào)整。
c) 與電池系統(tǒng)制造商協(xié)商確定可以施加的過電流(假設(shè)外部直流供電設(shè)備的故障)和最大電壓(在正常范圍內(nèi))。
8.2.12.4 按照電池系統(tǒng)制造商的資料進(jìn)行過電流試驗(yàn):
a) 連接外部直流供電設(shè)備,改變或禁用充電控制通信,以允許通過與電池系統(tǒng)制造商協(xié)商確定的過電流水平。
b) 啟動(dòng)外部直流供電設(shè)備,對(duì)鋰離子電池系統(tǒng)進(jìn)行充電,以達(dá)到電池系統(tǒng)制造商規(guī)定的最高正常充電電流。然后,將電流在5s內(nèi)從最高正常充電電流增加到第8.2.12.3(c)所述的過電流水平,并繼續(xù)進(jìn)行充電。
8.2.12.5 當(dāng)符合以下任一條件時(shí),結(jié)束試驗(yàn):
a) 測試對(duì)象自動(dòng)終止充電電流。
b) 測試對(duì)象發(fā)出終止充電電流的信號(hào)。
c) 測試對(duì)象的溫度穩(wěn)定,溫度變化在2 h內(nèi)小于4℃。
注:為保護(hù)試驗(yàn)操作安全,制造商應(yīng)提供試驗(yàn)上限參數(shù),采用此上限參數(shù)強(qiáng)制終止的試驗(yàn)判定為失敗。
8.2.12.6 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.2.13 外部短路保護(hù)
8.2.13.1 本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證短路保護(hù)的性能,以防止鋰離子電池系統(tǒng)由于短路電流而引起嚴(yán)重事故。
8.2.13.2 試驗(yàn)對(duì)象為鋰離子電池系統(tǒng)。
8.2.13.3 試驗(yàn)條件:
a) 試驗(yàn)應(yīng)在20±10℃的環(huán)境溫度或更高溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)下進(jìn)行。
b) 在試驗(yàn)開始時(shí),影響試驗(yàn)對(duì)象功能并與試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的所有保護(hù)設(shè)備都應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
8.2.13.4 在開始試驗(yàn)時(shí),用于充電和放電的相關(guān)主要接觸器都應(yīng)閉合,來表示可行車模式以及允許外部充電的模式。如果這不能在單次試驗(yàn)中完成,則應(yīng)進(jìn)行兩次或更多次試驗(yàn)。
8.2.13.5 將試驗(yàn)對(duì)象的正極端子和負(fù)極端子相互連接來產(chǎn)生短路。短路電阻不超過5 mΩ。
8.2.13.6 保持短路狀態(tài),直至符合以下任一條件時(shí),結(jié)束試驗(yàn):
a) 試驗(yàn)對(duì)象的保護(hù)功能起作用,并終止短路電流。
b) 試驗(yàn)對(duì)象外殼溫度穩(wěn)定(溫度變化在2 h內(nèi)小于4℃)后,繼續(xù)短路至少1 h。
8.2.13.7 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.2.14 過充電保護(hù)
8.2.14.1 本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證過充電保護(hù)的性能,以防止鋰離子電池系統(tǒng)由于過高的SOC而引起嚴(yán)重事故。
8.2.14.2 試驗(yàn)對(duì)象為鋰離子電池系統(tǒng)。
8.2.14.3 試驗(yàn)條件:
a) 試驗(yàn)應(yīng)在20±10℃的環(huán)境溫度或更高溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)下進(jìn)行。
b) 按照電池系統(tǒng)制造商推薦的正常操作(如使用外部充電器),調(diào)整試驗(yàn)對(duì)象的SOC到正常工作范圍的中間部分。只要試驗(yàn)對(duì)象能夠正常運(yùn)行,可不需要精確的調(diào)整。
c) 在試驗(yàn)開始時(shí),影響測試對(duì)象功能并與試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的所有保護(hù)設(shè)備都應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。用于充電的所有相關(guān)的主要接觸器都應(yīng)閉合。
8.2.14.4 充電:
a) 外部充電設(shè)備應(yīng)連接到試驗(yàn)對(duì)象的主端子。外部充電設(shè)備的充電控制限制應(yīng)禁用。
b) 試驗(yàn)對(duì)象應(yīng)由外部充電設(shè)備在電池系統(tǒng)制造商許可的用時(shí)最短的充電策略下進(jìn)行充電。
8.2.14.5 充電應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,直至符合以下任一條件時(shí),結(jié)束試驗(yàn):
a) 試驗(yàn)對(duì)象自動(dòng)終止充電電流。
b) 試驗(yàn)對(duì)象發(fā)出終止充電電流的信號(hào)。
c) 當(dāng)試驗(yàn)對(duì)象的過充電保護(hù)控制未起作用,或者如果沒有8.2.14.5 a)所述的功能。繼續(xù)充電,使得試驗(yàn)對(duì)象溫度超過電池系統(tǒng)制造商定義的最高工作溫度10℃。
d) 當(dāng)充電電流未終止且試驗(yàn)對(duì)象溫度低于最高工作溫度10℃時(shí),充電應(yīng)持續(xù)12 h。
注:為保護(hù)試驗(yàn)操作安全,制造商應(yīng)提供試驗(yàn)上限參數(shù),采用此上限參數(shù)強(qiáng)制終止的試驗(yàn)判定為失敗。
8.2.14.6 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
8.2.15 過放電保護(hù)
8.2.15.1 本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證過放電保護(hù)的性能,以防止鋰離子電池系統(tǒng)由于SOC過低而引起嚴(yán)重事故。
8.2.15.2 試驗(yàn)對(duì)象為鋰離子電池系統(tǒng)。
8.2.15.3 試驗(yàn)條件:
a) 試驗(yàn)應(yīng)在20±10℃的環(huán)境溫度或更高溫度(如果電池系統(tǒng)制造商要求)下進(jìn)行。
b) 按照電池系統(tǒng)制造商推薦的正常操作(如使用外部充電器),調(diào)整試驗(yàn)對(duì)象的SOC到較低水平,但必須在正常的工作范圍內(nèi)。只要試驗(yàn)對(duì)象能夠正常運(yùn)行,可不需要精確的調(diào)整。
c) 在試驗(yàn)開始時(shí),影響試驗(yàn)對(duì)象功能并與試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的所有保護(hù)設(shè)備都應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。用于放電的所有相關(guān)的主要接觸器都應(yīng)閉合。
8.2.15.4 放電:
a) 外部放電設(shè)備應(yīng)連接到試驗(yàn)對(duì)象的主端子。
b) 應(yīng)與電池系統(tǒng)制造商協(xié)商,在規(guī)定的正常工作范圍內(nèi)以穩(wěn)定的電流進(jìn)行放電。
8.2.15.5 放電應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,直至符合以下任一條件時(shí),結(jié)束試驗(yàn):
a) 試驗(yàn)對(duì)象自動(dòng)終止放電電流。
b) 試驗(yàn)對(duì)象發(fā)出終止放電電流的信號(hào)。
c) 當(dāng)試驗(yàn)對(duì)象的自動(dòng)中斷功能未起作用,或者沒有8.2.15.5 a)所述的功能,則應(yīng)繼續(xù)放電,使得試驗(yàn)對(duì)象放電到其額定電壓的25%為止。
d) 試驗(yàn)對(duì)象的溫度穩(wěn)定,溫度變化在2 h內(nèi)小于4℃。
8.2.15.6 試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下觀察1 h。
附 錄 A
(資料性附錄)
鋰離子電池包或系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)
A.1 鋰離子電池包
鋰離子電池包是能量存儲(chǔ)裝置,通常包括鋰離子電池單體、部件、高壓電路、過流保護(hù)裝置及與其他外部系統(tǒng)的接口(如冷卻、高壓、輔助低壓和通訊等)。圖A.1是一個(gè)電池包的典型結(jié)構(gòu)。
圖A.1 鋰離子電池包典型結(jié)構(gòu)
A.2 鋰離子電池系統(tǒng)
鋰離子電池系統(tǒng)是能量存儲(chǔ)裝置,包括電池單體或電池包、電路和電控單元(如電池控制單元,電流接觸器)。鋰離子電池系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)有兩種,分別是集成了電池控制單元的鋰離子電池系統(tǒng)和帶外置電池控制單元的電池系統(tǒng),分別如圖A.2和圖A.3所示。
圖A.2 含集成電池控制單元的電池系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)
圖A.3 外置集成電池控制單元的電池系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)
附 錄 B
(規(guī)范性附錄)
鋰離子電池包或系統(tǒng)絕緣電阻測試方法
B.1 目的
明確鋰離子電池包或系統(tǒng)的絕緣電阻測量方法。
B.2 試驗(yàn)條件
鋰離子電池包或系統(tǒng)均以制造商規(guī)定的滿電態(tài)進(jìn)行,試驗(yàn)環(huán)境溫度為25℃±5℃,濕度為15%~90%。
電壓檢測工具的內(nèi)阻不小于10 MΩ。此外,若鋰離子電池包或系統(tǒng)有絕緣電阻監(jiān)測功能,在測量時(shí)應(yīng)將其關(guān)閉或者將絕緣電阻監(jiān)測單元從B級(jí)電壓電路中斷開,以免影響測量值。
B.3 絕緣電阻測試方法:
測量方法可以從以下兩種方法中選取:
B.3.1 方法1:
a) 使鋰離子電池包或系統(tǒng)內(nèi)的電力、電子開關(guān)激活以保證電池系統(tǒng)處于接通狀態(tài);
b) 用相同的兩個(gè)電壓檢測工具同時(shí)測量鋰離子電池包或系統(tǒng)的兩個(gè)端子和電平臺(tái)之間的電壓,如圖B.1中所示。較高的一個(gè)為U1,較低的一個(gè)為U1`;
注:鋰離子電池包或系統(tǒng)的電平臺(tái)可以是其與整車電平臺(tái)連接的可導(dǎo)電外殼。
c) 添加一個(gè)已知電阻R0,阻值推薦1 MΩ。如圖B.2中所示并聯(lián)在鋰離子電池包或系統(tǒng)的U1側(cè)端子與電平臺(tái)之間。再用B.3.1 b)中的兩個(gè)電壓檢測工具同時(shí)測量鋰離子電池包或系統(tǒng)的兩個(gè)端子和電平臺(tái)之間的電壓,測量值為U2和U2`;
d) 計(jì)算絕緣電阻Ri,方法如下:
Ri可以使用R0和四個(gè)電壓值U1、U1`、U2和U2`以及電壓檢測設(shè)備內(nèi)阻r,代入式(1)或(2)來計(jì)算:
圖B.1 絕緣電阻測量步驟
圖B.2 絕緣電阻測量步驟
B.3.2
方法2:
a) 使鋰離子電池包或系統(tǒng)處于接通的狀態(tài);
b) 使用絕緣電阻儀分別測量電池包正極和外殼,以及負(fù)極和外殼之間的絕緣電阻。
——測量電壓:使用的測量電壓應(yīng)為鋰離子電池包標(biāo)稱電壓的1.5倍或500 V(DC)的電壓,兩者取較高值;
——測量時(shí)間:施加的電壓應(yīng)該足夠長,以便獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法計(jì)算得到的絕緣電阻值除以鋰離子電池系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓U,所得到值應(yīng)大于100 ?/V。
附 錄 C
(規(guī)范性附錄)
熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析與驗(yàn)證報(bào)告
C.1
鋰離子電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5 min,應(yīng)提供一個(gè)預(yù)先警告信號(hào)(服務(wù)于整車熱事故報(bào)警),提醒乘員疏散。如果熱擴(kuò)散不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致車輛乘員危險(xiǎn)的情況,則認(rèn)為該要求得到滿足。
C.2 鋰離子電池包或系統(tǒng)熱事故報(bào)警信號(hào)說明
C.2.1
觸發(fā)警告的熱事件參數(shù)(例如溫度、溫升速率、SOC、電壓下降、電流等)和相關(guān)閾值水平;
C.2.2 警告信號(hào)說明:描述傳感器以及在發(fā)生熱事件時(shí)鋰離子電池包或系統(tǒng)控制說明。
C.3 在單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散的情況下,在鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)或車輛中應(yīng)具有保護(hù)乘員的功能或特性。制造商應(yīng)提供以下說明鋰離子電池包或系統(tǒng)安全性文件,包含以下部分:
C.3.1
風(fēng)險(xiǎn)降低分析:使用適當(dāng)?shù)男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法記錄單個(gè)電池?zé)崾Э貙?dǎo)致熱擴(kuò)散所引起的對(duì)車輛乘員的風(fēng)險(xiǎn)以及降低風(fēng)險(xiǎn)所采用的緩解功能或特征(例如:IEC 61508、MIL-STD 882E、ISO 26262、AIAG DFMEA、SAE J2929中的故障分析或類似的方法)。
C.3.2 相關(guān)物理系統(tǒng)和組件的系統(tǒng)圖。相關(guān)系統(tǒng)和組件是指有助于保護(hù)乘員免受由單個(gè)電池?zé)崾Э赜|發(fā)的熱擴(kuò)散所引起的危害影響的系統(tǒng)和組件。
C.3.3 表示相關(guān)系統(tǒng)和組件的功能操作、確認(rèn)所有風(fēng)險(xiǎn)緩解功能或特性的圖表。
C.3.4 對(duì)于每個(gè)確定的風(fēng)險(xiǎn)緩解功能或特征的說明包括以下部分:
C.3.4.1 對(duì)其操作策略的描述;
C.3.4.2 實(shí)現(xiàn)功能的物理系統(tǒng)或組件的標(biāo)識(shí);
C.3.4.3 說明風(fēng)險(xiǎn)緩解功能技術(shù)文書:分析或模擬驗(yàn)證的方法和結(jié)果數(shù)據(jù);
C.3.4.4 說明風(fēng)險(xiǎn)緩解功能技術(shù)文書:試驗(yàn)驗(yàn)證的方法和結(jié)果數(shù)據(jù)。
a) 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)及產(chǎn)品技術(shù)參數(shù);
b) 試驗(yàn)程序:包括試驗(yàn)方法、試驗(yàn)對(duì)象、觸發(fā)對(duì)象、監(jiān)控點(diǎn)布置方案、熱失控觸發(fā)判定條件以及對(duì)試驗(yàn)對(duì)象所做的改動(dòng)清單等,試驗(yàn)方法可參考附錄D或由制造商提供的其他方法;
c) 試驗(yàn)結(jié)果:包括系統(tǒng)預(yù)警和試驗(yàn)關(guān)鍵事件(熱失控觸發(fā)開啟、熱失控觸發(fā)停止、外部煙、火、爆炸)等的試驗(yàn)照片、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和時(shí)間等。
C.3.4.5 熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析報(bào)告需經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)核準(zhǔn)。
附 錄 D
(資料性附錄)
熱擴(kuò)散試驗(yàn)
D.1 測試對(duì)象
測試對(duì)象為整車或鋰離子電池包或系統(tǒng)。
D.2 試驗(yàn)條件
試驗(yàn)應(yīng)在以下條件進(jìn)行:
a) 本試驗(yàn)應(yīng)在溫度為0℃以上,相對(duì)濕度為15%～90%,大氣壓力為86～106 kPa的環(huán)境中進(jìn)行。
b) 試驗(yàn)開始前,測試對(duì)象的SOC應(yīng)調(diào)至大于制造商規(guī)定的正常SOC工作范圍的90%或者95%。
c) 試驗(yàn)開始前,所有的試驗(yàn)裝置應(yīng)都必須正常運(yùn)行。
d) 試驗(yàn)應(yīng)盡可能少地對(duì)測試樣品進(jìn)行改動(dòng),制造商需提交所做改動(dòng)的清單。
e) 試驗(yàn)應(yīng)在室內(nèi)環(huán)境或者風(fēng)速不大于2.5 km/h的環(huán)境下進(jìn)行。
注:熱擴(kuò)散試驗(yàn)可能需要在測試開始前對(duì)鋰離子電池包或系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的改動(dòng),導(dǎo)致可能無法進(jìn)行充電,需在試驗(yàn)開始前確認(rèn)測試對(duì)象的SOC滿足要求。
D.3 試驗(yàn)方法
D.3.1 推薦加熱和針刺這兩種方法作為鋰離子電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗(yàn)的候選方法,制造商可以選擇其中一種方法,也可自行選擇其他方法來觸發(fā)熱失控。
D.3.2
熱失控觸發(fā)對(duì)象:試驗(yàn)對(duì)象中的鋰離子電池單體。選擇鋰離子電池包內(nèi)靠近中心位置,或者被其他鋰離子電池單體包圍且很難產(chǎn)生熱輻射的鋰離子電池單體。
D.3.3
針刺觸發(fā)熱失控:刺針材料:鋼;刺針直徑:3 mm~8 mm;針尖形狀:圓錐形,角度為20°~60°;針刺速度:10 mm/s ~100 mm/s;針刺位置及方向:選擇能觸發(fā)鋰離子電池單體發(fā)生熱失控的位置和方向(例如,垂直于極片的方向)。
D.3.4
加熱觸發(fā)熱失控:使用平面狀或者棒狀加熱裝置,并且其表面應(yīng)覆蓋陶瓷、金屬或絕緣層。對(duì)于尺寸與鋰離子電池單體相同的塊狀加熱裝置,可用該加熱裝置代替其中一個(gè)鋰離子電池單體,與觸發(fā)對(duì)象的表面直接接觸;對(duì)于薄膜加熱裝置,則應(yīng)將其始終附著在觸發(fā)對(duì)象的表面;加熱裝置的加熱面積都應(yīng)不大于鋰離子電池單體的表面積;將加熱裝置的加熱面與電池單體表面直接接觸,加熱裝置的位置應(yīng)與D.3.5中規(guī)定的溫度傳感器的位置相對(duì)應(yīng);安裝完成后,立即啟動(dòng)加熱裝置,以加熱裝置的最大功率對(duì)觸發(fā)對(duì)象進(jìn)行加熱;加熱裝置的功率要求參見表D.1;當(dāng)發(fā)生熱失控或者D.3.5定義的監(jiān)測點(diǎn)溫度達(dá)到300℃時(shí),停止觸發(fā)。
表D.1 加熱裝置功率選擇
D.3.5 電壓及溫度的監(jiān)測
監(jiān)測電壓時(shí),應(yīng)不改動(dòng)原始的電路。監(jiān)測溫度定義為溫度A(測試過程中觸發(fā)對(duì)象的最高表面溫度)。溫度數(shù)據(jù)的采樣間隔應(yīng)小于1 s,準(zhǔn)確度要求為±2℃,溫度傳感器尖端的直徑應(yīng)小于1 mm。
針刺觸發(fā)時(shí),溫度傳感器的位置應(yīng)盡可能接近短路點(diǎn)。
圖D.1 針刺觸發(fā)時(shí)溫度傳感器的布置位置示意圖
加熱觸發(fā)時(shí),溫度傳感器布置在遠(yuǎn)離熱傳導(dǎo)的一側(cè),即安裝在加熱裝置的對(duì)側(cè)(如圖D.2)。
圖 D.2 加熱觸發(fā)時(shí)溫度傳感器的布置位置示意圖
D.3.6 判定發(fā)生熱失控的條件
a) 觸發(fā)對(duì)象產(chǎn)生電壓降,且下降值超過初始電壓的25%;
b) 監(jiān)測點(diǎn)溫度達(dá)到制造商規(guī)定的最高工作溫度;
c) 監(jiān)測點(diǎn)的溫升速率dT/dt≥1℃/s,且持續(xù)3 s以上。
當(dāng)a)和c)或者b)和c)發(fā)生時(shí),判定發(fā)生熱失控。如果未發(fā)生熱失控,為了確保熱擴(kuò)散不會(huì)導(dǎo)致車輛乘員危險(xiǎn),需證明采用D.3.1推薦的加熱和針刺方法,均不會(huì)發(fā)生熱失控。
D.3.7 熱擴(kuò)散時(shí)間記錄
如果發(fā)生熱失控,記錄熱事故報(bào)警信號(hào)發(fā)出后試驗(yàn)對(duì)象外部發(fā)生起火或爆炸的時(shí)間(t1),
如果采用整車進(jìn)行試驗(yàn),還應(yīng)記錄煙氣進(jìn)入乘客艙的時(shí)間(t2),上述信息應(yīng)在不拆卸測試樣品的前提下通過目視進(jìn)行判斷,且比較t1和t2 是否大于等于5 min并記錄比較結(jié)果。
D.4 熱擴(kuò)散試驗(yàn)報(bào)告
a) 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)及產(chǎn)品技術(shù)參數(shù);
b) 試驗(yàn)程序:包括試驗(yàn)方法、試驗(yàn)對(duì)象、觸發(fā)對(duì)象、監(jiān)控點(diǎn)布置方案、熱失控觸發(fā)判定條件以及對(duì)試驗(yàn)對(duì)象所做的改動(dòng)清單等;
c) 試驗(yàn)結(jié)果:包括系統(tǒng)預(yù)警和試驗(yàn)關(guān)鍵事件(熱失控觸發(fā)開啟、熱失控觸發(fā)停止、外部煙、火、爆炸)等的試驗(yàn)照片、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和時(shí)間等。
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