Үйде және шетелде қуатты литий батареяларын сынау стандарттарын салыстыру

Үйде және шетелде қуатты литий батареяларын сынау стандарттарын салыстыру

1、 Қуатты литий-иондық батареяларға арналған шетелдік стандарттар

1-кестеде шетелде литий-ионды аккумуляторлар үшін жиі қолданылатын сынақ стандарттары келтірілген. Стандарттарды шығаратын органдарға негізінен Халықаралық электротехникалық комиссия (IEC), Халықаралық стандарттау ұйымы (ISO), Америка Құрама Штаттарының Андеррайтерлер зертханалары (UL), Америка Құрама Штаттарының Автокөлік инженерлері қоғамы (SAE) және тиісті Еуропалық Одақ институттары.

1) Халықаралық стандарттар

IEC шығарған қуатты литий-ионды батарея стандарттары негізінен IEC 62660-1:2010 «Электр жол көліктеріне арналған литий-иондық қуат аккумуляторлары - 1-бөлім: өнімділікті сынау» және IEC 62660-2:2010 «Электрлік көліктерге арналған литий-иондық қуат батареялары блоктары» қамтиды. жол көліктері - 2-бөлім: Сенімділік пен теріс пайдалануды тексеру». Біріккен Ұлттар Ұйымының Көлік комиссиясы шығарған UN 38 «Қауіпті жүктерді тасымалдау бойынша Біріккен Ұлттар Ұйымының ұсынымдары, стандарттары және сынақ нұсқаулығындағы» литий батареяларын сынауға қойылатын талаптар тасымалдау кезінде батареялардың қауіпсіздігіне бағытталған.

Қуатты литий-ионды аккумуляторлар саласында ISO әзірлеген стандарттар ISO 12405-1:2011 «Электр жетекті көліктер - Литий-ионды қуат батареялары пакеттері мен жүйелерін сынау процедуралары - 1-бөлім: Жоғары қуатты қолданбалар» ISO 12405-2: 2012 «Электр жетекті көліктер - Литий-иондық қуат батареялары жинақтары және жүйелерді сынау процедуралары - 2-бөлім: Жоғары энергия қолданбалары» және ISO 12405-3:2014 «Электр жетекті көліктер - Литий-иондық қуат батареялары және жүйелерді сынау процедуралары - 3-бөлім: Қауіпсіздік талаптары " сәйкесінше көлік өндірушілерін қосымша сынақ элементтері мен әдістерімен қамтамасыз ету мақсатында жоғары қуатты батареяларды, жоғары энергиялы батареяларды және қауіпсіздік өнімділігі талаптарын мақсат етеді.

2) Американдық стандарттар

UL 2580:2011 «Электрлік көліктерге арналған аккумуляторлар» негізінен аккумуляторды теріс пайдалану сенімділігін және теріс пайдаланудан келтірілген зиян жағдайында персоналды қорғау мүмкіндігін бағалайды. Бұл стандарт 2013 жылы қайта қаралды.

SAE автомобиль өнеркәсібінде кең және жан-жақты стандартты жүйеге ие. 2009 жылы шығарылған SAE J2464: 2009 «Электрлік және гибридті электрлік көліктерге арналған қайта зарядталатын энергияны сақтау жүйелерінің қауіпсіздігі мен теріс пайдалану сынағы» Солтүстік Америкада және әлемде қолданылатын көлік аккумуляторын теріс пайдалануды сынау жөніндегі нұсқаулықтардың алғашқы партиясы болып табылады. Ол әрбір сынақ элементі үшін қолданылу аясын және жиналатын деректерді нақты көрсетеді, сондай-ақ сынақ элементі үшін қажетті үлгілер саны бойынша ұсыныстар береді.

SAE J2929: 2011 «Электрлік және гибридті аккумуляторлық жүйелердің қауіпсіздік стандарттары» SAE ұсынған қуат стандарты, бұрын шығарылған қуат аккумуляторына қатысты әртүрлі стандарттарды, соның ішінде екі бөлікті қоса алғанда: электрлік көлікті пайдалану кезінде орын алуы мүмкін әдеттегі сынақ және қалыптан тыс сынақ.

SAE J2380: 2013 «Электр көліктерінің аккумуляторларының діріл сынағы» - бұл электр көліктерінің аккумуляторларының діріл сынауының классикалық стандарты. Жолдағы нақты көлік қозғалысының діріл жүктемесі спектрінің жинақталған статистикалық нәтижелеріне сүйене отырып, сынақ әдісі нақты көлік құралдарының діріл жағдайына көбірек сәйкес келеді және маңызды анықтамалық мәнге ие.

3 Басқа ұйымдық стандарттар

АҚШ Энергетика министрлігі (DOE) негізінен энергетикалық саясатты қалыптастыруға, энергетика саласын басқаруға және энергетикаға қатысты технологияларды зерттеу мен әзірлеуге жауапты. 2002 жылы АҚШ үкіметі «Freedom CAR» жобасын құрды және кезекті Freedom CAR электр қуатымен жұмыс істейтін гибридті электромобиль аккумуляторын сынау нұсқаулығын және электр және гибридті көліктерге арналған энергия сақтау жүйесін теріс пайдалануды сынау нұсқаулығын шығарды.

Неміс автомобиль өнеркәсібі қауымдастығы (VDA) – отандық автомобиль өнеркәсібі үшін әртүрлі стандарттарды біріздендіру мақсатында Германияда құрылған бірлестік. Шығарылған стандарттар VDA 2007 «Гибридті электр көліктері үшін аккумуляторлық жүйені сынау» болып табылады, ол негізінен гибридті электр көліктері үшін литий-ионды аккумуляторлық жүйелердің өнімділігі мен сенімділігін сынауға бағытталған.

2、 Қуатты литий-иондық батареяларға арналған отандық стандарт

2001 жылы Автомобильді стандарттау комитеті Қытайда электр көліктерінің литий-ионды аккумуляторын сынауға арналған бірінші техникалық құжатты шығарды, GB/Z 18333 1: 2011 «Электрлік жол көліктеріне арналған литий-ионды аккумуляторлар». Бұл стандартты тұжырымдау кезінде портативті құрылғылардағы литий-ионды батареялар мен батарея жинақтары үшін пайдаланылатын IEC 61960-2:2000 «Тасымалданатын литий батареялары және батарея жинақтары - 2-бөлім: литий батарея жинақтары» сілтеме жасалды. Сынақ мазмұны өнімділік пен қауіпсіздікті қамтиды, бірақ тек 21,6 В және 14,4 В батареяларына қолданылады.

2006 жылы Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігі өнеркәсіпте кеңінен қолданылған және 2012 жылы қайта қаралған QC/T 743 «Электрлік көліктерге арналған литий-иондық қуат батареяларын» шығарды. GB/Z 18333 1: 2001 және QC/T 743: 2006 - жеке және модульдік деңгейлерге арналған стандарттар, тар қолдану ауқымы мен тестілеу мазмұны бұдан былай тез дамып келе жатқан электромобиль өнеркәсібінің қажеттіліктерін қанағаттандырмайды.

2015 жылы Ұлттық стандарттау басқармасы бірқатар стандарттарды шығарды, оның ішінде GB/T 31484-2015 «Электрлік көліктерге арналған қуат батареяларына арналған циклдің қызмет ету талаптары және сынақ әдістері», GB/T 31485-2015 «Электр батареяларына арналған қауіпсіздік талаптары мен сынақ әдістері. Электрлік көліктерге арналған», GB/T 31486-2015 «Электрлік көліктерге арналған қуат батареяларына арналған электрлік өнімділікке қойылатын талаптар және сынау әдістері» және GB/T 31467 1-2015 «Электр көліктеріне арналған литий-ионды қуат батареялары мен жүйелері - 1-бөлім: Жоғары қуатты қолдануды сынау процедуралары, GB/T 31467 2-2015 «Электр көліктеріне арналған литий-ионды қуат батареялары мен жүйелері - 2-бөлім: Жоғары энергияны қолдануды сынау процедуралары, GB/T 31467 3 «Электрлік көліктерге арналған литий-иондық қуат батареяларының жүйелерін сынау процедуралары - 3-бөлім: Қауіпсіздік талаптары және сынақ әдістері.

GB/T 31485-2015 және GB/T 31486-2015 сәйкесінше жеке блоктардың/модульдердің қауіпсіздік және электрлік өнімділігін тексеруге қатысты. GB/T 31467-2015 сериясы ISO 12405 сериясына жатады және батарея жинақтарын немесе батарея жүйелерін сынауға жарамды. GB/T 31484-2015 - циклдің қызмет ету мерзімі үшін арнайы әзірленген сынақ стандарты, стандартты цикл мерзімі жеке блоктар мен модульдер үшін пайдаланылады және жұмыс циклінің қызмет ету мерзімі батарея жинақтары мен жүйелер үшін пайдаланылады.

Еуропаға арналған Экономикалық Комиссия (ECE) R100 «Электрлік көліктерге қойылатын арнайы талаптарға қатысты көлік құралдарын бекіту туралы бірыңғай ережелер» екі бөлікке бөлінген электрлік көліктерге арналған ECE тұжырымдаған ерекше талап: бірінші бөлік қозғалтқышты реттейді. қорғаныс, қайта зарядталатын энергия сақтау жүйелері, функционалдық қауіпсіздік және бүкіл көлік құралының сутегі шығарындылары, ал екінші бөлімде қайта зарядталатын энергияны сақтау жүйелерінің қауіпсіздігі мен сенімділігіне арнайы талаптар қосылады.

2016 жылы Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігі «Электр автобусының қауіпсіздігінің техникалық шарттарын» шығарды, онда персоналдың электр тогының соғуынан, су шаңынан қорғау, өртке қарсы қорғаныс, зарядтау қауіпсіздігі, соқтығыс қауіпсіздігі, қашықтан бақылау және басқа да аспектілер жан-жақты қарастырылған. Ол қолданыстағы дәстүрлі автобус пен электр көлігіне қатысты стандарттар мен Шанхай және Пекин сияқты жергілікті стандарттарға толығымен сүйеніп, қуат батареяларына жоғары техникалық талаптарды қойып, екі сынақ позициясын қосты: термиялық қашу және термиялық қашық кеңейту, Ол 1 қаңтарда ресми түрде жүзеге асырылды. , 2017 ж.

3、 Қуатты литий-иондық аккумуляторларға арналған отандық және халықаралық стандарттарды талдау

Қуатты литий-иондық аккумуляторларға арналған халықаралық стандарттардың көпшілігі шамамен 2010 жылы шығарылды, көптеген түзетулер мен жаңа стандарттар бірінен соң бірі енгізілді. GB/Z 18333 1: 2001 2001 жылы шығарылды, бұл Қытайдың электрлік көліктерге арналған литий-ионды аккумуляторлық стандарттары әлемде кеш басталмағанын, бірақ олардың дамуы салыстырмалы түрде баяу болғанын көрсетеді. 2006 жылы QC/T 743 стандарты шыққаннан бері Қытайда ұзақ уақыт бойы стандартты жаңарту болған жоқ, ал 2015 жылы жаңа ұлттық стандарт шыққанға дейін аккумуляторлық жинақтар мен жүйелер үшін стандарттар болған жоқ. Жоғарыда аталған отандық және шетелдік стандарттар қолдану аясы, тест тапсырмаларының мазмұны, тест тапсырмаларының ауырлығы және пайымдау критерийлері бойынша ерекшеленеді.

1) Қолдану аясы

IEC 62660 сериясы, QC/T 743, GB/T 31486 және GB/T 31485 батареялардың жеке және модульдік деңгейлеріне арналған сынақтар болып табылады, ал UL2580, SAE J2929, ISO12405 және GB/T 31467 сериялары батареяны сынау үшін жарамды. пакеттер мен батарея жүйелері. IEC 62660 стандартына қосымша, шетелдегі басқа стандарттар әдетте SAE J2929 және ECE R100 2 сияқты аккумулятор жинағын немесе жүйе деңгейін сынауды қамтиды, тіпті аталған көлік деңгейін сынау. Бұл шетелдік стандарттарды құрастыруда аккумуляторларды бүкіл көлікте қолдануды көбірек ескеретінін көрсетеді, бұл практикалық қолдану қажеттіліктеріне көбірек сәйкес келеді.

2） Сынақ элементінің мазмұны

Жалпы алғанда, барлық сынақ тапсырмаларын екі санатқа бөлуге болады: электрлік өнімділік және қауіпсіздік сенімділігі, ал қауіпсіздік сенімділігін одан әрі механикалық сенімділік, қоршаған орта сенімділігі, теріс пайдалану сенімділігі және электрлік сенімділік деп бөлуге болады.

Механикалық сенімділік көлік құралының қозғалыс кезінде бастан кешіретін механикалық кернеуін имитациялайды, мысалы, жол бетіндегі көліктің бұдырлығын имитациялайтын діріл; Қоршаған ортаның сенімділігі әртүрлі климаттық жағдайлардағы көлік құралдарының төзімділігін имитациялайды, мысалы, күн мен түннің арасындағы үлкен температура айырмашылығы бар суық және ыстық аймақтарда алға-артқа қозғалатын көліктердің жағдайын модельдеу температуралық велосипед; Дұрыс пайдаланбаған жағдайда батареялардың қауіпсіздігін бағалау үшін өрт сияқты сенімділікті теріс пайдалану; Қорғаныс сынау элементтері сияқты электрлік сенімділік негізінен батареяны басқару жүйесінің (BMS) сыни уақытта қорғаныс рөлін атқара алатындығын тексереді.

Батарея ұяшықтары тұрғысынан IEC 62660 сәйкесінше өнімділік пен сенімділікті тексеруге сәйкес келетін IEC 62660-1 және IEC 62660-2 деген екі тәуелсіз стандартқа бөлінеді. GB/T 31485 және GB/T 31486 QC/T 743 стандартынан жасалған және дірілге төзімділік GB/T 31486 өнімділік сынағы ретінде жіктеледі, өйткені бұл сынақ элементі батарея дірілінің батарея өнімділігіне әсерін зерттейді. IEC 62660-2-мен салыстырғанда, GB/T 31485 сынақ элементтері акупунктураны қосу және теңіз суына батыру сияқты қатаңырақ.

Батарея жинағы мен батарея жүйесін сынау, электрлік өнімділік пен сенімділік тұрғысынан АҚШ стандарты ең көп сынақ элементтерін қамтиды. Өнімділік сынағы тұрғысынан DOE/ID-11069 гибридті импульстік қуат сипаттамалары (HPPC), жұмыс орнату нүктелерінің тұрақтылығы, күнтізбелік қызмет мерзімі, анықтамалық өнімділік, кедергі спектрі, модульді бақылауды тексеру сынағы, термиялық сияқты басқа стандарттарға қарағанда көбірек сынақ элементтеріне ие. басқару жүктемесі және өмірді тексерумен біріктірілген жүйе деңгейін тестілеу.

Электрлік өнімділікті сынау нәтижелерін талдау әдістері стандарттың қосымшасында егжей-тегжейлі сипатталған. Олардың ішінде HPPC сынағы қуат батареяларының ең жоғары қуатын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін және осыдан алынған тұрақты токтың ішкі кедергісін тексеру әдісі батареяның ішкі кедергі сипаттамаларын зерттеуде кеңінен қолданылды. Сенімділік тұрғысынан UL2580 тепе-теңсіз аккумулятор жинағын зарядтау, кернеуге төзімділік, оқшаулау, үздіксіздік сынағы және салқындату/жылыту тұрақтылығы жүйесінің ақаулықтарын сынау сияқты басқа стандарттарға қарағанда көбірек сынақ элементтеріне ие. Ол сондай-ақ өндірістік желідегі аккумуляторлар жинағының құрамдас бөліктеріне арналған негізгі қауіпсіздік сынақтарын қамтиды және BMS, салқындату жүйесінде және қорғаныс схемасында қауіпсіздікті тексеру талаптарын күшейтеді. SAE J2929 аккумулятор жүйесінің әртүрлі бөліктерінде ақаулық талдауын жүргізуді және ақауларды оңай анықтауға болатын жақсарту шараларын қоса, тиісті құжаттаманы сақтауды ұсынады.

ISO 12405 стандарттар сериясы батареялардың өнімділігі мен қауіпсіздік аспектілерін қамтиды. ISO 12405-1 жоғары қуатты қолданбалар үшін батарея өнімділігін тексеру стандарты болып табылады, ал ISO 12405-2 жоғары энергиялық қолданбалар үшін батарея өнімділігін тексеру стандарты. Біріншісі тағы екі мазмұнды қамтиды: суық бастау және ыстық бастау. GB/T 31467 сериясы Қытайдағы қуат батареяларының даму күйін біріктіреді және ISO 12405 сериялы стандартының мазмұнына сәйкес өзгертілген.

Басқа стандарттардан айырмашылығы SAE J 2929 және ECE R100 Екеуі де жоғары вольтты қорғаныс талаптарын қамтиды және электр көліктерінің қауіпсіздік санатына жатады. Қытайдағы сәйкес сынақ элементтері GB/T 18384 және GB/T 31467 3 тізімде берілген. 1 және GB/T 18384 қауіпсіздік сынақтарын өткізбес бұрын аккумулятор жинағы мен батарея жүйесі GB/T 18384 талаптарына сәйкес келуі керек 3. Тиісті талаптар.

3） Ауырлық дәрежесі

Бір сынақ элементі үшін әртүрлі стандарттарда көрсетілген сынақ әдістері мен бағалау критерийлері де әртүрлі. Мысалы, сынақ үлгілерінің заряд күйі (SOC) үшін GB/T 31467 3 үлгінің толық зарядталуын талап етеді; ISO 12405 50% қуат түріндегі батареяны және SOC 100% қуат түріндегі батареяны қажет етеді; ECE R100 2. Батареяның SOC 50% жоғары болуын талап етіңіз; UN38. 3 әртүрлі сынақ элементтеріне әртүрлі талаптар қояды және кейбір сынақ элементтері қайта өңделген батареяларды да қажет етеді.

Сонымен қатар, жоғары модельдеу, термиялық сынау, діріл, соққы және сыртқы қысқа тұйықталулар салыстырмалы түрде қатаңырақ бірдей үлгіні пайдаланып сыналуы керек. Діріл сынағы үшін ISO 12405 стандарты сәйкесінше 75 ℃ және -40 ℃ ұсынылатын жоғары және төмен температуралармен әр түрлі қоршаған орта температураларында үлгілердің дірілдеуін талап етеді. Басқа стандарттарда бұл талап жоқ.

Өрт сынағы үшін GB/T 31467 3-те эксперименттік әдіс және параметр параметрлері ISO 12405 стандартына сәйкес келеді Айырмашылық айтарлықтай емес, екеуі де алдын ала қыздырылған, тікелей жанған және жанармай тұтану арқылы жанама күйген, бірақ GB/T 31467 3 Үлгіде жалын болса, оны 2 минут ішінде сөндіру керек. ISO 12405 стандарты жалын сөну үшін уақытты қажет етпейді. SAE J2929 жүйесіндегі өрт сынағы алдыңғы екеуінен ерекшеленеді. Ол үлгіні термиялық сәулеленуге арналған контейнерге орналастыруды, 90 секунд ішінде 890 ℃ дейін жылдам қыздыруды және 10 минут бойы ұстауды талап етеді және сынақ үлгісінің сыртында орналасқан металл торлы қақпақ арқылы ешқандай компоненттер немесе заттар өтпеуі керек.

4、 Қолданыстағы отандық стандарттардағы кемшіліктер

Тиісті ұлттық стандарттарды тұжырымдау және шығару Қытайдың қуатты литий-ионды аккумуляторлық комбинация жүйелеріндегі бос орынды толтырып, кеңінен қабылданғанымен, әлі де кемшіліктер бар.

Сынақ объектілері бойынша: Барлық стандарттар тек жаңа батареяларды сынауды көрсетеді және пайдаланылған батареяларға қатысты тиісті ережелер немесе талаптар жоқ. Зауыттан шыққан кезде аккумуляторларда ешқандай проблемалар болмайды, бұл олардың белгілі бір уақыт бойы пайдаланылғаннан кейін де қауіпсіз екенін білдірмейді. Сондықтан әртүрлі уақыттарда қолданылатын батареяларда бірдей сынақ жүргізу қажет, бұл тұрақты физикалық тексерулерге тең.

Нәтижені бағалау тұрғысынан: Ағымдағы пайымдау негізі салыстырмалы түрде кең және жалғыз, тек ағып кетпеу, снарядтың жарылуы, өрт және жарылыс болмауы, сандық бағалау жүйесі жоқ. Автокөлік зерттеулері мен технологияларын дамыту жөніндегі Еуропалық комиссия (EUCAR) аккумуляторлардың зиян деңгейін 8 деңгейге бөлді, бұл белгілі бір анықтамалық мәнге ие.

Сынақ тапсырмалары бойынша: GB/T31467 3. Жылулық басқару және термиялық қашу тұрғысынан аккумулятор жинақтары мен батарея жүйелеріне арналған сынақ мазмұнының жетіспеушілігі бар және батареялар үшін жылу қауіпсіздігі көрсеткіштері өте маңызды. Жеке аккумуляторлардың жылулық қашуын қалай бақылау және термиялық қашудың таралуын болдырмаудың үлкен маңызы бар, мұны «Электр автобусының қауіпсіздік техникалық шарттарын» міндетті түрде орындау дәлелдейді. Сонымен қатар, көлік құралын қолдану тұрғысынан экологиялық сенімділік сияқты бұзылмайтын сенімділікті сынау үшін қоршаған ортадағы өзгерістерді сезінгеннен кейін көлік өнімділігінің әсерін модельдеу үшін сынақ аяқталғаннан кейін электрлік өнімділік сынамасын қосу қажет.

Сынақ әдістері бойынша: Батарея жинақтары мен батарея жүйелерінің қызмет ету мерзімін сынау тым ұзаққа созылады, бұл өнімді әзірлеу цикліне әсер етеді және оны жақсы орындау қиын. Ақылға қонымды жеделдетілген циклді тестілеуді қалай әзірлеу қиын.

5, Түйіндеме

Соңғы жылдары Қытай қуатты литий-иондық аккумуляторларға арналған стандарттарды құрастыру мен қолдануда үлкен жетістіктерге жетті, бірақ шетелдік стандарттармен салыстырғанда әлі де белгілі бір алшақтық бар. Сынақ стандарттарынан басқа, Қытайдағы литий-иондық батареялардың стандартты жүйесі басқа аспектілерде де біртіндеп жетілдіріліп келеді. 2016 жылдың 9 қарашасында Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігі «Литий-иондық аккумуляторларға арналған кешенді стандарттау техникалық жүйесін» шығарды, онда болашақ стандартты жүйе бес негізгі бөлікті қамтитынын көрсетті: негізгі жалпы пайдалану, материалдар мен компоненттер, дизайн және өндіріс. процестер, өндірістік және сынақ жабдықтары және аккумулятор өнімдері. Олардың ішінде қауіпсіздік стандарттары үлкен маңызға ие. Қуат аккумуляторлық өнімдерді жаңарту және дамыту арқылы сынақ стандарттары сәйкес тестілеу технологияларын жақсартуды қажет етеді, сонымен қатар ол қуат батареяларының қауіпсіздік деңгейін арттырады.