動力鋰離子電池測試標準:
電池產品標準,特別是安全標準,既是制約質量的重要依據,也是規范市場秩序、促進技術進步的重要手段。本文對現有的通用標準進行了介紹、歸納和分析,并對這些標準體系存在的問題進行了簡要探討。
常用動力鋰離子電池標準:
動力鋰離子國際標準:
IEC發布的重要動力鋰離子電池標準包括IEC62660-1:2010電動道路車輛用鋰離子動力電池單體第1部分:性能測試和IEC62660-2:2010電動道路車輛用鋰離子動力電池單體第2部分:可靠性和濫用測試。UN 38.3聯合國運輸委員會發布的《聯合國關于危險貨物運輸的建議、標準和測試手冊》,對鋰離子電池的測試要求是針對電池在運輸過程中的安全性。
ISO對動力鋰離子電池的標準包括ISO12405-1:2011電驅動車輛-鋰離子動力鋰電池組和系統測試規程第1部分:大功率應用,ISO12405-2:2012電驅動車輛-鋰電測試規程- 離子動力鋰電池組和系統第2部分:高能應用,以及ISO12405-3:2014電動汽車-鋰離子動力鋰電池組和系統的測試程序-第3部分:安全要求,分別針對高-動力電池、高能電池及安全性能要求,為整車廠提供可選的測試項目和測試方法。
動力鋰離子美標:
UL2580 :2011 電動車用電池主要評估電池濫用的可靠性和濫用情況下保護人員的能力。該標準于 2013 年進行了修訂。
SAE在汽車領域擁有龐大而完善的標準體系,SAEJ2464:2009 電動及混合動力汽車可充電儲能系統安全及濫用測試 2009年發布 是較早一批在北美乃至全球應用的汽車電池濫用測試手冊,明確指出了各標準的適用范圍測試項目和需要收集的數據,并對測試項目所需的樣品數量給出了建議。
SAEJ2929:2011 2011年發布的電動和混合動力鋰電池系統安全標準是SAE在總結以往發布的各種動力鋰電池相關標準后提出的安全標準,包括電動汽車行駛過程中可能出現的例行測試和異常測試兩部分.
SAEJ2380:2013電動汽車電池振動試驗是電動汽車電池振動試驗的經典標準,基于實際車輛行駛在道路上的振動載荷譜采集統計結果,該試驗方法更符合實際車輛的振動情況,具有重要的參考價值。
動力鋰離子其他組織標準:
美國能源部(DOE)主要負責能源政策的制定、能源產業的管理和能源相關技術的研發。2002年,美國政府設立“FreedomCAR”項目,先后發布了FreedomCAR動力輔助混合動力汽車電池測試手冊和電動及混合動力汽車儲能系統濫用測試手冊。
德國汽車工業協會(VDA)主要負責同一德國汽車工業的各種標準,發布的標準包括VDA2007混合動力汽車電池系統測試,主要針對鋰離子電池系統的性能和可靠性測試用于混合動力電動汽車。
Economic Commission for Europe (ECE) R100.2 uniform provision on the approval of vehicles in special requirements for electric vehicles 是ECE針對電動汽車制定的具體要求,分為兩部分:第一部分標準化電機保護、可充電儲能系統、整車功能安全和氫氣排放,第二部分是可充電儲能系統安全性和可靠性的新的特定要求。
動力鋰離子電池標準分析:
適用范圍
IEC62660系列針對電池單體和模塊級別的測試,而UL2580、SAEJ2929和ISO12405系列適用于電池組和電池系統的測試。除了IEC62660,其他標準基本都涉及到電池組或系統級的測試。SAEJ2929和ECER100.2甚至提到整車級測試。這表明國際標準的制定更多地考慮了電池在整車中的應用,更符合實際應用的需要。
動力鋰離子測試項目內容:
總體而言,所有測試項目可分為電氣性能和安全可靠性兩大類,而安全可靠性又可分為機械可靠性、環境可靠性、濫用可靠性和電氣可靠性。
機械可靠性,模擬車輛行駛過程中的機械應力,如振動,模擬車輛在道路上的顛簸;環境可靠性,模擬車輛在不同氣候下的耐受性。例如,溫度循環模擬車輛在晝夜溫差較大或在寒冷和炎熱地區來回行駛時的情況;濫用可靠性,如火災,調查電池在不當使用情況下的安全性;對于電氣可靠性,如保護測試項目,重要的是考察電池管理系統(BMS)能否在關鍵時刻起到保護作用。
在電芯方面,IEC62660分為兩個獨立的標準IEC62660-1和IEC62660-2,分別對應性能和可靠性測試。
在電池組和電池系統測試方面,美國標準涵蓋了電氣性能和可靠性方面最多的測試項目。在性能測試方面,DOE/id-11069比其他標準有更多的測試項目,如混合脈沖功率特性(HPPC)、操作設定點穩定性、日歷壽命、參考性能、阻抗譜、模塊控制檢查測試、熱管理負載和系統級測試與壽命驗證相結合。
電性能測試結果的分析方法在標準的附錄中有詳細介紹,其中HPPC測試可用于檢測動力鋰電池的峰值功率。衍生的直流內阻測試方法已被廣泛用于研究電池的內阻特性。在可靠性方面,UL2580比其他標準擁有更多的測試項目:不平衡電池組充電、耐壓、絕緣、連續性測試和冷卻/加熱穩定性系統故障測試。它還包括生產線上電池組部件的基本安全測試。在BMS、冷卻系統和保護電路設計方面,加強了安全審查要求。SAEJ2929提出對電池系統各部分進行故障分析并保存相關文件,
ISO12405系列標準包括電池性能和安全性,ISO12405-1是大功率應用的電池性能測試標準,ISO12405-2是高能量應用的電池性能測試標準。前者包括冷啟動和熱啟動。
與其他標準不同的是,SAEJ2929和ECER100.2均涉及高壓保護要求,屬于電動汽車安全范疇。
測試標準的重要性:
對于同一個測試項目,不同的標準有異同。例如,對于測試樣品的充電狀態(SOC),ISO12405要求動力電池的SOC為50%,能源電池的SOC為100% ; ECER100.2要求電池的SOC大于50%;UN38.3對不同的測試項目有不同的要求,部分測試項目需要回收電池。
另外,高仿真、熱測試、振動、沖擊、外部短路等都必須用同一個樣品進行測試,更加嚴格。對于振動測試,ISO12405 要求樣品在不同的環境溫度下振動。推薦的高溫和低溫分別為75℃和–40℃。
對于燃燒測試,ISO12405.3中的實驗方法和參數設置為預熱、直接燃燒和點燃燃料的間接燃燒。火焰來不及熄滅。SAEJ2929中的防火測試與前者不同。要求將試樣置于熱輻射容器中,在90s內迅速升溫至890℃并保持10min,且不得有任何成分或物質通過置于試樣外的金屬網。
商通檢測提供電池的相關測試認證服務:
運輸和電池運輸的 UN 38.3 測試:
1.熱測試
2.高空模擬
3.沖擊試驗
4.影響
5.耐振性
6.外部短路
7.過充
8.強制放電
根據 IEC 62133-1-2 安全要求對用于便攜式應用的便攜式密封二次電池(以及由其制成的電池)進行的測試IEC 60086 原電池測試
根據 IEC 62619 對工業用電池進行測試
UL 1642 鋰電池測試
IEC 61960-3棱柱形和圓柱形鋰二次電池和由其制成的電池的測試
根據客戶具體要求進行測試
CB 認證(例如根據 IEC 62133)