Võimsate liitiumakude testimisstandardite võrdlus kodus ja välismaal

Võimsate liitiumakude testimisstandardite võrdlus kodus ja välismaal

1、 Liitium-ioonakude toiteallika välisstandardid

Tabelis 1 on loetletud välismaal sageli kasutatavad liitiumioonakude testimisstandardid. Standardeid väljastavate asutuste hulka kuuluvad peamiselt Rahvusvaheline Elektrotehnikakomisjon (IEC), Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (ISO), Ameerika Ühendriikide Underwriters' Laboratories (UL), Ameerika Ühendriikide Autoinseneride Selts (SAE) ja asjakohased Euroopa Liidu institutsioonidele.

1) Rahvusvahelised standardid

IEC avaldatud toiteallika liitiumioonakude standardid hõlmavad peamiselt IEC 62660-1:2010 "Elektriliste maanteesõidukite liitiumioonakud – 1. osa: jõudluse testimine" ja IEC 62660-2:2010 "Elektriliste elektriliste liitiumioonakud. maanteesõidukid – 2. osa: Töökindluse ja väärkasutuse testimine". ÜRO transpordikomisjoni poolt välja antud ÜRO 38 Liitiumakude testimise nõuded „ÜRO ohtlike kaupade veo soovitustes, standardites ja katsejuhendis“ on suunatud akude ohutusele transpordi ajal.

ISO poolt jõuliste liitium-ioonakude valdkonnas välja töötatud standardite hulka kuuluvad ISO 12405-1:2011 "Elektriajamiga sõidukid. Liitiumioonakude ja -süsteemide testimisprotseduurid. Osa 1: Suure võimsusega rakendused" ISO 12405-2: 2012 „Elektriajamiga sõidukid – liitiumioonakud ja süsteemide testimisprotseduurid – 2. osa: suure energiatarbega rakendused” ja ISO 12405-3:2014 „Elektriajamiga sõidukid – liitiumioonakud ja süsteemide testimisprotseduurid – 3. osa: ohutusnõuded” on suunatud vastavalt suure võimsusega akudele, suure energiatarbega akudele ja ohutusnõuetele, eesmärgiga pakkuda sõidukitootjatele valikuliste testimisüksuste ja -meetoditega.

2) Ameerika standardid

UL 2580:2011 "Elektrisõidukite akud" hindab peamiselt akude kuritarvitamise usaldusväärsust ja võimet kaitsta personali väärkasutusest põhjustatud kahju korral. See standard vaadati läbi 2013. aastal.

SAE-l on autotööstuses ulatuslik ja kõikehõlmav standardsüsteem. 2009. aastal välja antud SAE J2464: 2009 "Elektri- ja hübriidelektrisõidukite laetavate energiasalvestussüsteemide ohutuse ja kuritarvitamise testimine" on Põhja-Ameerikas ja maailmas rakendatud sõidukite akude kuritarvitamise testimise juhendite varajane partii. Selles on selgelt määratletud iga katseobjekti rakendusala ja kogutavad andmed, samuti antakse soovitusi testitava üksuse jaoks vajalike proovide arvu kohta.

SAE J2929: 2011 "Elektri- ja hübriidakusüsteemide ohutusstandardid" on SAE poolt välja pakutud ohutusstandard, mis võtab kokku erinevad varem välja antud toiteakuga seotud standardid, sealhulgas kaks osa: rutiinne testimine ja ebatavalised testid, mis võivad ilmneda elektrisõidukite töötamise ajal.

SAE J2380: 2013 "Elektrisõidukite akude vibratsioonitestimine" on klassikaline standard elektrisõidukite akude vibratsiooni testimiseks. Tuginedes kogutud statistilistele tulemustele sõiduki tegeliku maanteel sõitmise vibratsioonikoormuse spektri kohta, on katsemeetod paremini kooskõlas tegelike sõidukite vibratsiooniolukorraga ja sellel on oluline kontrollväärtus.

3 Muud organisatsioonilised standardid

USA energeetikaministeerium (DOE) vastutab peamiselt energiapoliitika kujundamise, energiatööstuse juhtimise ning energiaga seotud tehnoloogiaalase uurimis- ja arendustegevuse eest. 2002. aastal asutas USA valitsus projekti "Freedom CAR" ja andis järjest välja Freedom CARi toiteajamiga hübriidelektrisõidukite akude testimise juhendi ning elektri- ja hübriidsõidukite energiasalvestiste kuritarvitamise testimise juhendi.

Saksa Autotööstuse Liit (VDA) on Saksamaal asutatud ühendus kodumaise autotööstuse erinevate standardite ühtlustamiseks. Välja antud standardid on VDA 2007 "Akusüsteemi testimine hübriidelektrisõidukitele", mis keskendub peamiselt hübriidelektrisõidukite liitiumioonakusüsteemide jõudluse ja töökindluse testimisele.

2 、 Liitium-ioonakude kodumaine standard

2001. aastal andis autotööstuse standardimiskomitee välja esimese tehnilise juhenddokumendi elektrisõidukite liitiumioonakude testimiseks Hiinas GB/Z 18333 1:2011 "Liitiumioonakud elektrisõidukitele". Selle standardi koostamisel viidati standardile IEC 61960-2:2000 "Kaasaskantavad liitiumpatareid ja akupaketid – Osa 2: Liitiumpatareid", mida kasutatakse liitiumioonakude ja kaasaskantavate seadmete akupakettide jaoks. Testimissisu hõlmab jõudlust ja ohutust, kuid kehtib ainult 21,6 V ja 14,4 V patareide puhul.

2006. aastal andis tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium välja QC/T 743 "Elektrisõidukite liitiumioonakud", mida kasutati tööstuses laialdaselt ja vaadati üle 2012. aastal. GB/Z 18333 1: 2001 ja QC/T 743: 2006 on nii individuaalsete kui ka moodulite tasemete standardid, millel on kitsas rakendusvahemik ja testitav sisu, mis ei vasta enam kiiresti areneva elektrisõidukitööstuse vajadustele.

2015. aastal andis riiklik standardiamet välja rea ​​standardeid, sealhulgas GB/T 31484-2015 "Elektrisõidukite elektriakude tsükli eluea nõuded ja katsemeetodid", GB/T 31485-2015 "Toiteakude ohutusnõuded ja katsemeetodid". elektrisõidukitele", GB/T 31486-2015 "Elektrisõidukite elektriakude elektrilised jõudlusnõuded ja katsemeetodid" ja GB/T 31467 1-2015 "Elektrisõidukite liitiumioonakud ja süsteemid. Osa 1: Suure võimsusega rakenduste testimise protseduurid, GB/T 31467 2- 2015 "Elektrisõidukite liitiumioonakud ja süsteemid. Osa 2: Suure energiatarbimise testimine protseduurid, GB/T 31467 3 "Elektrisõidukite liitiumioonakusüsteemide testimisprotseduurid – 3. osa: Ohutusnõuded ja katsemeetodid.

GB/T 31485-2015 ja GB/T 31486-2015 viitavad vastavalt üksikute seadmete/moodulite ohutuse ja elektrilise jõudluse testimisele. GB/T 31467-2015 seeria viitab ISO 12405 seeriale ja sobib akude või akusüsteemide testimiseks. GB/T 31484-2015 on testimisstandard, mis on spetsiaalselt loodud tsükli eluea jaoks, kus standardset tsüklit kasutatakse üksikute üksuste ja moodulite jaoks ning töötsükli eluiga, mida kasutatakse akude ja süsteemide jaoks.

Euroopa Majanduskomisjon (ECE) R100 "Sõidukite tüübikinnituse ühtsed sätted seoses elektrisõidukite erinõuetega" on ECE poolt sõnastatud erinõue elektrisõidukitele, mis jaguneb kaheks osaks: esimene osa reguleerib mootorit. kaitse, laetavad energiasalvestussüsteemid, funktsionaalne ohutus ja kogu sõiduki vesinikuheitmed ning teine ​​osa lisab konkreetsed nõuded laetavate seadmete ohutuse ja töökindluse kohta. energiasalvestussüsteemid.

2016. aastal andis Tööstus- ja Infotehnoloogiaministeerium välja "Elektribussi ohutustehnilised tingimused", milles käsitleti põhjalikult personali elektrilöögi, veetolmu kaitset, tuleohutust, laadimisohutust, kokkupõrkeohutust, kaugseiret ja muid aspekte. See tugines täielikult olemasolevatele traditsioonilistele busside ja elektrisõidukitega seotud standarditele ning kohalikele standarditele, nagu Shanghai ja Peking, ning esitas akudele kõrgemad tehnilised nõuded, lisades kaks testitavat elementi: termiline äravoolu ja termiline paisumine. See võeti ametlikult kasutusele 1. jaanuaril. , 2017.

3 、 Liitium-ioonakude siseriiklike ja rahvusvaheliste standardite analüüs

Enamik rahvusvahelisi standardeid jõuliste liitium-ioonakude jaoks anti välja 2010. aasta paiku ning üksteise järel võeti kasutusele palju muudatusi ja uusi standardeid. GB/Z 18333 1: 2001 anti välja 2001. aastal, mis näitab, et Hiina elektrisõidukite liitiumioonakude standardid ei alanud maailmas hilja, vaid nende areng oli suhteliselt aeglane. Alates standardi QC/T 743 väljalaskmisest 2006. aastal pole Hiinas pikka aega olnud ühtegi standardiuuendust ning enne uue riikliku standardi väljaandmist 2015. aastal ei olnud standardeid akupakettidele ega süsteemidele. Ülaltoodud kodumaised ja välismaised standardid erinevad rakendusala, katseobjektide sisu, katseobjektide raskusastme ja otsustuskriteeriumide poolest.

1) Kohaldamisala

IEC 62660 seeria, QC/T 743, GB/T 31486 ja GB/T 31485 testivad akude üksikute ja moodulite tasemeid, samas kui akude testimiseks sobivad seeriad UL2580, SAE J2929, ISO12405 ja GB/T 31467 paketid ja akusüsteemid. Lisaks standardile IEC 62660 hõlmavad muud standardid välismaal üldiselt akuploki või süsteemi taseme testimist, näiteks SAE J2929 ja ECE R100 2 mainisid isegi sõiduki taseme testimist. See viitab sellele, et välismaiste standardite sõnastamisel arvestatakse rohkem akude rakendamist kogu sõidukis, mis on rohkem kooskõlas praktiliste rakenduste vajadustega.

2) Testige üksuse sisu

Üldiselt võib kõik katseelemendid jagada kahte kategooriasse: elektriline jõudlus ja ohutuskindlus, samas kui ohutuskindluse saab jagada mehaaniliseks töökindluseks, keskkonnakindluseks, kuritarvitamise töökindluseks ja elektriliseks töökindluseks.

Mehaaniline töökindlus simuleerib mehaanilist pinget, mida sõiduk kogeb sõidu ajal, näiteks vibratsiooni, mis simuleerib sõiduki ebatasasust teepinnal; Keskkonnakindlus simuleerib sõidukite vastupidavust erinevates kliimatingimustes, näiteks temperatuuri tsüklit, mis simuleerib edasi-tagasi sõitvate sõidukite olukorda külmades ja kuumades piirkondades, kus päeval ja öösel on suured temperatuurierinevused; Töökindluse kuritarvitamine, näiteks tulekahju, akude ohutuse hindamiseks ebaõige kasutamise korral; Elektriline töökindlus, näiteks kaitsvad testimiselemendid, uurib peamiselt seda, kas akuhaldussüsteem (BMS) suudab kriitilistel aegadel kaitstavat rolli.

Akuelementide osas jaguneb IEC 62660 kaheks sõltumatuks standardiks IEC 62660-1 ja IEC 62660-2, mis vastavad vastavalt jõudluse ja töökindluse testimisele. GB/T 31485 ja GB/T 31486 on arenenud välja QC/T 743-st ning vibratsioonikindlus klassifitseeritakse standardis GB/T 31486 jõudlustestiks, kuna see testiüksus uurib aku vibratsiooni mõju aku jõudlusele. Võrreldes standardiga IEC 62660-2 on GB/T 31485 testimiselemendid rangemad, näiteks nõelravi ja merevees sukeldumise lisamine.

Akupaketi ja akusüsteemi testimise, nii elektrilise jõudluse kui ka töökindluse osas hõlmab USA standard kõige enam testitavaid objekte. Toimivuse testimise osas on DOE/ID-11069-l rohkem katseelemente kui teistel standarditel, näiteks hübriidimpulsi võimsuskarakteristikud (HPPC), tööseadepunktide stabiilsus, kalendri eluiga, võrdlusjõudlus, impedantsi spekter, mooduli juhtimise kontrollimise testimine, termiline kontroll. halduskoormus ja süsteemitaseme testimine koos eluea kontrollimisega.

Elektrilise jõudluse katsetulemuste analüüsimeetodid on üksikasjalikult kirjeldatud standardi lisas. Nende hulgas saab HPPC testimist kasutada toiteakude tippvõimsuse tuvastamiseks ja sellest tuletatud alalisvoolu sisetakistuse testimise meetodit on laialdaselt kasutatud aku sisetakistuse karakteristikute uurimisel. Usaldusväärsuse osas on UL2580 testimiseks rohkem kui teistel standarditel, näiteks tasakaalustamata aku laadimine, pingetakistus, isolatsioon, järjepidevuse testimine ja jahutus-/küttesüsteemi stabiilsuse testimine. See hõlmab ka tootmisliinil olevate akukomplektide komponentide põhilist ohutustesti ning tugevdab ohutusülevaate nõudeid BMS-i, jahutussüsteemi ja kaitseahela projekteerimisel. SAE J2929 teeb ettepaneku viia läbi akusüsteemi erinevate osade tõrkeanalüüs ja salvestada asjakohane dokumentatsioon, sealhulgas parendusmeetmed, mille abil on rikkeid lihtne tuvastada.

ISO 12405 standardite seeria hõlmab nii akude jõudluse kui ka ohutuse aspekte. ISO 12405-1 on aku jõudluse testimise standard suure võimsusega rakenduste jaoks, samas kui ISO 12405-2 on aku jõudluse testimise standard suure energiatarbega rakenduste jaoks. Esimene sisaldab veel kahte sisu: külmkäivitus ja kuumkäivitus. GB/T 31467 seeria ühendab endas Hiinas asuvate toitepatareide arengustaatuse ja seda on muudetud vastavalt ISO 12405 seeria standardi sisule.

Teistest standarditest erinevad SAE J 2929 ja ECE R100 Mõlemad sisaldavad nõudeid kõrgepingekaitsele ja kuuluvad elektrisõidukite ohutuskategooriasse. Asjakohased testimisobjektid Hiinas on loetletud dokumentides GB/T 18384 ja GB/T 31467 3 juhib tähelepanu sellele, et enne ohutustestide 1 ja GB/T 18384 3 läbiviimist peavad akupakett ja akusüsteem vastama GB/T 18384 nõuetele. nõuded.

3) raskusaste

Sama katseobjekti puhul on erinevates standardites määratletud testimismeetodid ja otsustuskriteeriumid samuti erinevad. Näiteks testitavate näidiste laetuse oleku (SOC) jaoks nõuab GB/T 31467 3, et näidis peab olema täielikult laetud; ISO 12405 nõuab võimsusega aku SOC 50% ja energiatüüpi aku SOC 100%; ECE R100 2. Nõua, et aku SOC oleks üle 50%; ÜRO38. 3-l on erinevatele katseobjektidele erinevad nõuded ja mõned katseobjektid nõuavad ka taaskasutatud akusid.

Lisaks on nõutav, et sama näidisega, mis on suhteliselt rangem, tuleb katsetada kõrget simulatsiooni, termilist testimist, vibratsiooni, lööki ja väliseid lühiseid. Vibratsioonitestimiseks nõuab ISO 12405, et proovid vibreerivad erinevatel ümbritseva õhu temperatuuridel, soovitatavate kõrgete ja madalate temperatuuridega vastavalt 75 ℃ ja -40 ℃. Teistel standarditel seda nõuet ei ole.

Tulekatse jaoks GB/T 31467 Katsemeetod ja parameetrite seadistused punktis 3 vastavad standardile ISO 12405 Erinevus ei ole märkimisväärne, mõlemad on eelkuumutatud, otse põletatud ja kaudselt põletatud kütuse süütamisega, kuid GB/T 31467 3 Kui proovis on leek, tuleb see 2 minuti jooksul kustutada. ISO 12405 ei nõua leegi kustumiseks aega. SAE J2929 tulekatse erineb kahest eelmisest. See nõuab, et proov asetatakse soojuskiirguse mahutisse, kuumutatakse kiiresti 90 sekundi jooksul temperatuurini 890 ℃ ja hoitakse 10 minutit ning ükski komponendid ega ained ei tohi läbida uuritavast proovist väljapoole asetatud metallvõrku.

4. Puudused olemasolevates siseriiklikes standardites

Kuigi asjakohaste riiklike standardite koostamine ja avaldamine on täitnud tühimiku Hiina võimsate liitium-ioonaku kombineeritud süsteemides ning neid on laialdaselt kasutusele võetud, on siiski puudujääke.

Katseobjektide osas: Kõik standardid määravad ainult uute patareide testimise ning kasutatud akudele puuduvad vastavad määrused ega nõuded. Akudel pole tehasest väljumisel probleeme, mis ei tähenda, et need ka pärast teatud perioodi kasutamist ohutud oleksid. Seetõttu tuleb erinevatel aegadel kasutatud patareide puhul läbi viia sama testimine, mis on samaväärne tavaliste füüsiliste läbivaatustega.

Seoses tulemuste hindamisega: praegune otsustusbaas on suhteliselt lai ja üksainus, sisaldades ainult sätteid lekke puudumise, kesta purunemise, tulekahju ja plahvatuse puudumise kohta, ilma kvantifitseeritava hindamissüsteemita. Euroopa Autouuringute ja Tehnoloogiaarenduse Komisjon (EUCAR) on jaganud akude kahjutaseme 8 tasemeks, millel on teatav võrdlusolulisus.

Katseüksuste osas: GB/T31467 3. Akupakettide ja akusüsteemide testimissisu on puudulik soojusjuhtimise ja termilise äravoolu osas ning akude puhul on soojusohutuse näitajad üliolulised. See, kuidas juhtida üksikute akude termilist ärajooksmist ja vältida termilise äravoolu levikut, on väga olulise tähtsusega, mida tõendab "Elektribussi ohutustehniliste tingimuste" kohustuslik rakendamine. Lisaks on sõidukite kasutamise seisukohast vaja mittepurustavate töökindluskatsete (nt keskkonnakindluse) katsete jaoks pärast katse lõpetamist lisada elektrilise jõudluse testimine, et simuleerida sõiduki jõudluse mõju pärast keskkonnamuutuste ilmnemist.

Testimismeetodite osas: Akupakettide ja akusüsteemide tsükliea testimine võtab liiga kaua aega, mis mõjutab tootearendustsüklit ja on raskesti teostatav. Mõistliku kiirendatud tsükli eluea testimise väljatöötamine on väljakutse.

5. Kokkuvõte

Viimastel aastatel on Hiina saavutanud suuri edusamme liitiumioonakude elektriliste standardite sõnastamisel ja rakendamisel, kuid välismaiste standarditega võrreldes on endiselt teatud lõhe. Lisaks testimisstandarditele paraneb Hiina liitium-ioonakude standardsüsteem järk-järgult ka muudes aspektides. Tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium avalikustas 9. novembril 2016 "Liitiumioonakude terviklik standardimise tehniline süsteem", mis tõi välja, et tulevane standardisüsteem sisaldab viit suuremat osa: põhiline üldkasutus, materjalid ja komponendid, disain ja tootmine. protsessid, tootmis- ja testimisseadmed ning akutooted. Nende hulgas on ohutusstandarditel suur tähtsus. Toiteakutoodete uuendamise ja arendamisega peavad testimisstandardid täiustama ka vastavaid testimistehnoloogiaid, lisaks tõstab see toiteakude ohutustaset.