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国内外动力锂离子电池检测标准分析

2020-01-05
2292 作者: 北测检测
本文关键词:
电池检测认证

国内外动力锂离子电池标准分析国际上的大部分标准是在2010年前后颁布的,重新修订次数较多,且陆续有新的标准出台。GB/Z 18333. 1:2001是在2001年颁发的,由此可见,我国的电动汽车锂离子电池标准在世界上起步并不算晚,但发展相对缓慢。自2006年QC/T 743标准发布后,我国有很长一段时间里没有标准更新,且在2015年新国标发布之前,没有关于电池包或系统的标准。上述国内外标准在适用范围、测试项内容、测试项严格程度及判定准则方面,都有所差别。


锂电池测试标准


1、适用范围

IEC 62660 系列、QC/T 743、GB/T 31486和GB/T 31485是针对电池单体和模块级别的测试,UL2580、SAE J2929、ISO12405和GB/T 31467 系列则适用于电池组和电池系统的测试。国外除了IEC 62660,其他的标准基本都涉及电池组或系统级别的测试,SAE J2929及ECE R100. 2甚至提到了整车级别的测试。这说明国外的标准制定更多地考虑到了电池在整车上的应用,更符合实际应用的需求。


2、测试项内容
所有的测试项从整体上来说,可分为电性能和安全可靠性两大类,而安全可靠性又可分为机械可靠性、环境可靠性、滥用可靠性和电气可靠性。
机械可靠性,模拟了车辆在行驶过程中受到的机械应力,如振动模拟了车辆在路面上的颠簸;环境可靠性,模拟了车辆在不同气候中的耐受力,如温度循环模拟了车辆在昼夜温差大或者在寒冷和炎热地区来回行驶时的情况; 滥用可靠性,如火烧,考察电池在遭受到不正当使用时的安全性; 电气可靠性,如保护类测试项,主要是考察电池管理系统( BMS) 在关键时候能否起到保护作用。
在电池单体方面,IEC 62660分为两个独立的标准IEC 62660-1和IEC 62660-2,分别对应性能和可靠性测试。GB/T 31485和GB/T 31486是由QC/T 743演化而来,GB/T 31486中将耐振动归属为性能测试,因为该测试项是考察电池振动对电池性能的影响。相比于IEC 62660-2,GB/T 31485的测试项目更严苛,如增加了针刺和海水浸泡等。
在电池包和电池系统的测试方面,不论是电性能还是可靠性,美国标准涵盖的测试项最多。在性能测试方面,DOE/ ID-11069比其他标准多出的测试项有混合脉冲功率特性( HPPC) 、运行设置点稳定性、日历寿命、参考性能、阻抗谱、模块控制检验测试、热管理载荷及结合寿命验证的系统水平测试等。
在标准的附录中详细介绍了电性能测试结果的分析方法,其中,HPPC 测试可用于检测动力电池的峰值功率,由此衍生的直流内阻测试方法,已广泛用于电池的内阻特性研究。在可靠性方面,UL2580比其他标准多出的测试项有:非平衡电池组充电、耐压、绝缘、连续性试验及冷却/加热稳定系统故障试验等,还包含了生产线上针对电池组零部件的基本安全测试,在 BMS、冷却系统及保护线路设计方面,加强了安全性审查要求。SAE J2929提出要对电池系统的各个部分进行故障分析,并保存相关的文档材料,包括易识别故障的改进措施。
ISO 12405系列标准同时包含电池的性能和安全两方面,ISO 12405-1是针对高功率应用的电池性能测试标准,ISO 12405-2是针对高能量应用的电池性能测试标准,前者多了冷启动和热启动两项内容。GB/T 31467系列结合了我国动力电池发展状况,根据ISO 12405系列标准的内容修改而得。

与其他标准不同的是:SAE J 2929与 ECE R100. 2都涉及高压防护的要求,属于电动汽车安全范畴。我国的相关测试项在GB/T 18384中,GB/T 31467. 3中指出电池包和电池系统在进行安全测试之前要满足GB/T 18384. 1和GB/T 18384. 3的相关要求。


3、严格程度
对于相同的测试项,不同标准中规定的测试方法和判定准则也不尽相同。例如对于测试样品的荷电状态( SOC),GB/T 31467. 3中要求样品为满电态;ISO 12405中要求功率型电池SOC为50% ,能量型电池SOC为100%;ECE R100. 2要求电池的SOC在50%以上; UN38. 3对于不同的测试项有不同的要求,某些测试项还需要循环过的电池。
另外,还要求高度模拟、热试验、振动、冲击和外短路必须用同一个样品进行测试,相对更严格。对于振动测试,ISO 12405要求样品在不同的环境温度下振动,建议的高温和低温温度分别为75℃和-40℃,其他的标准没有此项要求。
对于火烧试验,GB/T 31467. 3中的实验方法和参数设置与 ISO 12405. 3相差不大,都是采用点燃燃料的方式进行预热、直接火烧和间接火烧,但 GB/T 31467. 3要求样品若有火苗必须在2 min内熄灭,ISO 12405则没有要求火苗熄灭的时间,SAE J2929中的火烧试验与前两者不同,它要求将样品放置于热辐射容器中,90s内迅速升温至890℃ 并保持10 min,并且不得有任何组件或物质穿过置于测试样品外部的金属网罩。

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