動力鋰離子電池測試標(biāo)準(zhǔn):
電池產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),特別是安全標(biāo)準(zhǔn),既是制約質(zhì)量的重要依據(jù),也是規(guī)范市場秩序、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的重要手段。本文對現(xiàn)有的通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹、歸納和分析,并對這些標(biāo)準(zhǔn)體系存在的問題進(jìn)行了簡要探討。
常用動力鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn):
動力鋰離子國際標(biāo)準(zhǔn):
IEC發(fā)布的重要動力鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)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(lián)合國運(yùn)輸委員會發(fā)布的《聯(lián)合國關(guān)于危險貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh、標(biāo)準(zhǔn)和測試手冊》,對鋰離子電池的測試要求是針對電池在運(yùn)輸過程中的安全性。
ISO對動力鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)包括ISO12405-1:2011電驅(qū)動車輛-鋰離子動力鋰電池組和系統(tǒng)測試規(guī)程第1部分:大功率應(yīng)用,ISO12405-2:2012電驅(qū)動車輛-鋰電測試規(guī)程- 離子動力鋰電池組和系統(tǒng)第2部分:高能應(yīng)用,以及ISO12405-3:2014電動汽車-鋰離子動力鋰電池組和系統(tǒng)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(xiàng)目和測試方法。
動力鋰離子美標(biāo):
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(hù)人員的能力。該標(biāo)準(zhǔn)于 2013 年進(jìn)行了修訂。
SAE在汽車領(lǐng)域擁有龐大而完善的標(biāo)準(zhǔn)體系,SAEJ2464:2009 電動及混合動力汽車可充電儲能系統(tǒng)安全及濫用測試 2009年發(fā)布 是較早一批在北美乃至全球應(yīng)用的汽車電池濫用測試手冊,明確指出了各標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍測試項(xiàng)目和需要收集的數(shù)據(jù),并對測試項(xiàng)目所需的樣品數(shù)量給出了建議。
SAEJ2929:2011 2011年發(fā)布的電動和混合動力鋰電池系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)是SAE在總結(jié)以往發(fā)布的各種動力鋰電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后提出的安全標(biāo)準(zhǔn),包括電動汽車行駛過程中可能出現(xiàn)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(yàn)是電動汽車電池振動試驗(yàn)的經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn),基于實(shí)際車輛行駛在道路上的振動載荷譜采集統(tǒng)計(jì)結(jié)果,該試驗(yàn)方法更符合實(shí)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(biāo)準(zhǔn):
美國能源部(DOE)主要負(fù)責(zé)能源政策的制定、能源產(chǎn)業(yè)的管理和能源相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。2002年,美國政府設(shè)立“FreedomCAR”項(xiàng)目,先后發(fā)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(tǒng)濫用測試手冊。
德國汽車工業(yè)協(xié)會(VDA)主要負(fù)責(zé)同一德國汽車工業(yè)的各種標(biāo)準(zhǔn),發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)包括VDA2007混合動力汽車電池系統(tǒng)測試,主要針對鋰離子電池系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)保護(hù)、可充電儲能系統(tǒng)、整車功能安全和氫氣排放,第二部分是可充電儲能系統(tǒng)安全性和可靠性的新的特定要求。
動力鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)的測試。除了IEC62660,其他標(biāo)準(zhǔn)基本都涉及到電池組或系統(tǒng)級的測試。SAEJ2929和ECER100.2甚至提到整車級測試。這表明國際標(biāo)準(zhǔn)的制定更多地考慮了電池在整車中的應(yīng)用,更符合實(shí)際應(yīng)用的需要。
動力鋰離子測試項(xiàng)目內(nèi)容:
總體而言,所有測試項(xiàng)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(jī)械可靠性、環(huán)境可靠性、濫用可靠性和電氣可靠性。
機(jī)械可靠性,模擬車輛行駛過程中的機(jī)械應(yīng)力,如振動,模擬車輛在道路上的顛簸;環(huán)境可靠性,模擬車輛在不同氣候下的耐受性。例如,溫度循環(huán)模擬車輛在晝夜溫差較大或在寒冷和炎熱地區(qū)來回行駛時的情況;濫用可靠性,如火災(zāi),調(diào)查電池在不當(dāng)使用情況下的安全性;對于電氣可靠性,如保護(hù)測試項(xiàng)目,重要的是考察電池管理系統(tǒng)(BMS)能否在關(guān)鍵時刻起到保護(hù)作用。
在電芯方面,IEC62660分為兩個獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)IEC62660-1和IEC62660-2,分別對應(yīng)性能和可靠性測試。
在電池組和電池系統(tǒng)測試方面,美國標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了電氣性能和可靠性方面最多的測試項(xiàng)目。在性能測試方面,DOE/id-11069比其他標(biāo)準(zhǔn)有更多的測試項(xiàng)目,如混合脈沖功率特性(HPPC)、操作設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)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(fù)載和系統(tǒng)級測試與壽命驗(yàn)證相結(jié)合。
電性能測試結(jié)果的分析方法在標(biāo)準(zhǔn)的附錄中有詳細(xì)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(nèi)阻測試方法已被廣泛用于研究電池的內(nèi)阻特性。在可靠性方面,UL2580比其他標(biāo)準(zhǔn)擁有更多的測試項(xiàng)目:不平衡電池組充電、耐壓、絕緣、連續(xù)性測試和冷卻/加熱穩(wěn)定性系統(tǒng)故障測試。它還包括生產(chǎn)線上電池組部件的基本安全測試。在BMS、冷卻系統(tǒng)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)方面,加強(qiáng)了安全審查要求。SAEJ2929提出對電池系統(tǒng)各部分進(jìn)行故障分析并保存相關(guān)文件,
ISO12405系列標(biāo)準(zhǔn)包括電池性能和安全性,ISO12405-1是大功率應(yīng)用的電池性能測試標(biāo)準(zhǔn),ISO12405-2是高能量應(yīng)用的電池性能測試標(biāo)準(zhǔn)。前者包括冷啟動和熱啟動。
與其他標(biāo)準(zhǔn)不同的是,SAEJ2929和ECER100.2均涉及高壓保護(hù)要求,屬于電動汽車安全范疇。
測試標(biāo)準(zhǔn)的重要性:
對于同一個測試項(xiàng)目,不同的標(biāo)準(zhǔn)有異同。例如,對于測試樣品的充電狀態(tài)(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(xiàng)目有不同的要求,部分測試項(xiàng)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(jìn)行測試,更加嚴(yán)格。對于振動測試,ISO12405 要求樣品在不同的環(huán)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(shí)驗(yàn)方法和參數(shù)設(shè)置為預(yù)熱、直接燃燒和點(diǎn)燃燃料的間接燃燒?;鹧鎭聿患跋纭AEJ2929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(nèi)迅速升溫至890℃并保持10min,且不得有任何成分或物質(zhì)通過置于試樣外的金屬網(wǎng)。
商通檢測提供電池的相關(guān)測試認(rèn)證服務(wù):
運(yùn)輸和電池運(yùn)輸?shù)?UN 38.3 測試:
1.熱測試
2.高空模擬
3.沖擊試驗(yàn)
4.影響
5.耐振性
6.外部短路
7.過充
8.強(qiáng)制放電
根據(jù) IEC 62133-1-2 安全要求對用于便攜式應(yīng)用的便攜式密封二次電池(以及由其制成的電池)進(jìn)行的測試IEC 60086 原電池測試
根據(jù) IEC 62619 對工業(yè)用電池進(jìn)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(jù)客戶具體要求進(jìn)行測試
CB 認(rèn)證(例如根據(jù) IEC 62133)