Yurt İçinde ve Yurt Dışında Güç Lityum Pillerine İlişkin Test Standartlarının Karşılaştırılması

Yurt İçinde ve Yurt Dışında Güç Lityum Pillerine İlişkin Test Standartlarının Karşılaştırılması

1、 Güç lityum iyon piller için yabancı standartlar

Tablo 1, yurtdışında lityum iyon piller için yaygın olarak kullanılan test standartlarını listelemektedir. Standardı düzenleyen kuruluşlar esas olarak Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO), Amerika Birleşik Devletleri Sigortacılar Laboratuvarları (UL), Amerika Birleşik Devletleri Otomotiv Mühendisleri Derneği (SAE) ve ilgili kuruluşları içerir. Avrupa Birliği kurumları.

1） Uluslararası standartlar

IEC tarafından yayımlanan güç lityum-iyon pil standartları temel olarak IEC 62660-1:2010 "Elektrikli karayolu araçları için lityum iyon güç pil birimleri - Bölüm 1: Performans testi" ve IEC 62660-2:2010 "Elektrikli yol araçları için lityum iyon güç pil birimlerini içerir karayolu taşıtları - Bölüm 2: Güvenilirlik ve kötüye kullanım testi". Birleşmiş Milletler Ulaştırma Komisyonu tarafından yayınlanan UN 38 "Tehlikeli Malların Taşınmasına İlişkin Birleşmiş Milletler Tavsiyeleri, Standartları ve Test Kılavuzu"ndaki lityum pil testine ilişkin gereklilikler, taşıma sırasında pillerin güvenliğini amaçlamaktadır.

Güç lityum iyon pilleri alanında ISO tarafından geliştirilen standartlar arasında ISO 12405-1:2011 "Elektrikli tahrikli araçlar - Lityum iyon güç pil paketleri ve sistemleri için test prosedürleri - Bölüm 1: Yüksek güçlü uygulamalar" ISO 12405-2 yer alır: 2012 "Elektrikli araçlar - Lityum iyon güç pil paketleri ve sistem test prosedürleri - Bölüm 2: Yüksek enerji uygulamaları" ve ISO 12405-3:2014 "Elektrikli araçlar - Lityum iyon güç akü paketleri ve sistem test prosedürleri - Bölüm 3: Güvenlik gereksinimleri", araç üreticilerine isteğe bağlı test öğeleri ve yöntemler.

2）Amerikan Standartları

UL 2580:2011 "Elektrikli Araç Pilleri" temel olarak pilin kötüye kullanımının güvenilirliğini ve kötüye kullanımın neden olduğu zarar durumunda personeli koruma yeteneğini değerlendirir. Bu standart 2013 yılında revize edilmiştir.

SAE, otomotiv sektöründe geniş ve kapsamlı bir standart sistemine sahiptir. 2009 yılında yayınlanan SAE J2464: 2009 "Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlar için Şarj Edilebilir Enerji Depolama Sistemlerinin Güvenlik ve Kötüye Kullanım Testi", Kuzey Amerika'da ve dünyada uygulanan araç aküsü kötüye kullanım testi kılavuzlarının ilk grubudur. Uygulama kapsamını ve her bir test öğesi için toplanacak verileri açıkça belirtir ve ayrıca test öğesi için gereken numune sayısına ilişkin öneriler sağlar.

SAE J2929: 2011 "Elektrikli ve Hibrit Akü Sistemleri için Güvenlik Standartları", SAE tarafından daha önce yayınlanmış güç aküsüyle ilgili çeşitli standartları özetleyen bir güvenlik standardıdır ve iki bölümden oluşur: rutin testler ve elektrikli aracın çalışması sırasında meydana gelebilecek anormal testler.

SAE J2380: 2013 "Elektrikli Araç Akülerinin Titreşim Testi", elektrikli araç akülerinin titreşim testi için klasik bir standarttır. Yolda sürüş yapan gerçek aracın titreşim yükü spektrumunun toplanan istatistiksel sonuçlarına dayanarak, test yöntemi gerçek araçların titreşim durumuyla daha uyumludur ve önemli bir referans değerine sahiptir.

3 Diğer organizasyonel standartlar

ABD Enerji Bakanlığı (DOE) öncelikle enerji politikasının oluşturulmasından, enerji endüstrisi yönetiminden ve enerjiyle ilgili teknoloji araştırma ve geliştirmesinden sorumludur. 2002 yılında ABD hükümeti "Freedom CAR" projesini kurdu ve sırasıyla Freedom CAR güç destekli hibrit elektrikli araç aküsü test kılavuzunu ve elektrikli ve hibrit araçlar için enerji depolama sistemi kötüye kullanım test kılavuzunu yayınladı.

Alman Otomobil Endüstrisi Birliği (VDA), yerli otomotiv endüstrisine yönelik çeşitli standartları birleştirmek amacıyla Almanya'da kurulmuş bir dernektir. Yayınlanan standartlar, esas olarak hibrit elektrikli araçlara yönelik lityum iyon pil sistemlerinin performans ve güvenilirlik testlerine odaklanan VDA 2007 "Hibrit Elektrikli Araçlar için Pil Sistemi Testi"dir.

2、 Güç lityum iyon piller için yerel standart

2001 yılında Otomotiv Standardizasyon Komitesi, Çin'de elektrikli araçların lityum iyon pil testlerine yönelik ilk kılavuz teknik belgeyi yayınladı: GB/Z 18333 1: 2011 "Elektrikli karayolu araçları için lityum iyon piller". Bu standardı formüle ederken, taşınabilir cihazlardaki lityum iyon piller ve pil paketleri için kullanılan IEC 61960-2:2000 "Taşınabilir lityum piller ve pil paketleri - Bölüm 2: Lityum pil paketleri"ne atıfta bulunulmuştur. Test içeriği performans ve güvenliği içerir ancak yalnızca 21,6V ve 14,4V piller için geçerlidir.

Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, 2006 yılında sektörde yaygın olarak kullanılan ve 2012 yılında revize edilen QC/T 743 "Elektrikli Araçlar için Lityum İyon Güç Pilleri"ni yayınladı. GB/Z 18333 1: 2001 ve QC/T 743: 2006, dar bir uygulama aralığına ve test içeriğine sahip olup, artık hızla gelişen elektrikli aracın ihtiyaçlarını karşılamayan, hem bireysel hem de modül seviyeleri için standartlardır. endüstri.

2015 yılında Ulusal Standardizasyon İdaresi, GB/T 31484-2015 "Elektrikli Araçlara Yönelik Güç Pilleri için Çevrim Ömrü Gereksinimleri ve Test Yöntemleri", GB/T 31485-2015 "Güç Pilleri için Güvenlik Gereksinimleri ve Test Yöntemleri" dahil olmak üzere bir dizi standart yayınladı. Elektrikli Araçlar için", GB/T 31486-2015 "Elektriksel Performans Gereksinimleri ve Testi Elektrikli Araçlar için Güç Pillerine İlişkin Yöntemler" ve GB/T 31467 1-2015 "Elektrikli araçlar için lityum iyon güç pil paketleri ve sistemleri - Bölüm 1: Yüksek güçlü uygulama test prosedürleri, GB/T 31467 2-2015 "Lityum iyon güç pili elektrikli araçlar için paketler ve sistemler - Bölüm 2: Yüksek enerji uygulama test prosedürleri, GB/T 31467 3 "Lityum için Test Prosedürleri Elektrikli Araçlar için İyon Güç Pil Sistemleri - Bölüm 3: Güvenlik Gereksinimleri ve Test Yöntemleri.

GB/T 31485-2015 ve GB/T 31486-2015 sırasıyla ayrı ünitelerin/modüllerin güvenlik ve elektriksel performans testlerine atıfta bulunur. GB/T 31467-2015 serisi, ISO 12405 serisini ifade eder ve pil paketlerini veya pil sistemlerini test etmek için uygundur. GB/T 31484-2015, bireysel üniteler ve modüller için standart çevrim ömrü ve pil paketleri ve sistemler için kullanılan çalışma çevrim ömrü ile çevrim ömrü için özel olarak tasarlanmış bir test standardıdır.

Avrupa Ekonomik Komisyonu (ECE) R100 "Elektrikli Araçlara İlişkin Özel Gereksinimler Açısından Araçların Onayına İlişkin Tekdüzen Hükümler", ECE tarafından elektrikli araçlar için formüle edilen ve iki bölüme ayrılan özel bir gerekliliktir: ilk bölüm motoru düzenler. koruma, şarj edilebilir enerji depolama sistemleri, işlevsel güvenlik ve tüm aracın hidrojen emisyonları; ikinci bölümde ise şarj edilebilir enerji depolama sistemlerinin güvenliği ve güvenilirliğine ilişkin özel gereksinimler eklenmektedir.

2016 yılında Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, personelin elektrik çarpması, su tozundan korunma, yangından korunma, şarj güvenliği, çarpışma güvenliği, uzaktan izleme ve diğer hususları kapsamlı bir şekilde ele alan "Elektrikli Otobüs için Güvenlik Teknik Koşulları"nı yayınladı. Tamamen mevcut geleneksel otobüs ve elektrikli taşıtlarla ilgili standartlardan ve Şanghay ve Pekin gibi yerel standartlardan yararlandı ve iki test öğesi ekleyerek güç pilleri için daha yüksek teknik gereksinimler ortaya koydu: termal kaçak ve termal kaçak genleşmesi. 1 Ocak'ta resmi olarak uygulamaya konuldu. , 2017.

3、 Güç lityum iyon pilleri için yerel ve uluslararası standartların analizi

Güç lityum iyon pillerine yönelik uluslararası standartların çoğu 2010 yılı civarında yayınlandı; birçok revizyon ve yeni standartlar birbiri ardına tanıtıldı. GB/Z 18333 1: 2001, Çin'in elektrikli araçlara yönelik lityum iyon pil standartlarının dünyada geç başlamadığını ancak gelişiminin nispeten yavaş olduğunu belirten 2001 yılında yayınlandı. QC/T 743 standardının 2006 yılında piyasaya sürülmesinden bu yana Çin'de uzun süredir standart güncellemesi bulunmuyor ve yeni ulusal standardın 2015 yılında yayınlanmasından önce pil paketleri veya sistemlerine yönelik herhangi bir standart bulunmuyordu. Yukarıdaki yerli ve yabancı standartlar, uygulama kapsamı, test maddelerinin içeriği, test maddelerinin ciddiyeti ve değerlendirme kriterleri açısından farklılık göstermektedir.

1） Uygulama kapsamı

IEC 62660 serisi, QC/T 743, GB/T 31486 ve GB/T 31485, pillerin bireysel ve modül seviyelerine yönelik testlerdir; UL2580, SAE J2929, ISO12405 ve GB/T 31467 serisi ise pillerin test edilmesi için geçerlidir. paketleri ve akü sistemleri. IEC 62660'a ek olarak, yurtdışındaki diğer standartlar genellikle SAE J2929 ve ECE R100 2 gibi pil takımı veya sistem seviyesi testlerini içerir, hatta araç seviyesi testinden bahsedilir. Bu, yabancı standartların formülasyonunda akülerin aracın tamamında uygulanmasının daha fazla dikkate alındığını ve bunun da pratik uygulamaların ihtiyaçlarına daha uygun olduğunu göstermektedir.

2） Öğe içeriğini test edin

Genel olarak, tüm test öğeleri iki kategoriye ayrılabilir: elektriksel performans ve güvenlik güvenilirliği; güvenlik güvenilirliği ayrıca mekanik güvenilirlik, çevresel güvenilirlik, kötüye kullanım güvenilirliği ve elektriksel güvenilirlik olarak da ayrılabilir.

Mekanik güvenilirlik, aracın yol yüzeyindeki tümsekliliğini simüle eden titreşim gibi, sürüş sırasında bir aracın yaşadığı mekanik stresi simüle eder; Çevresel güvenilirlik, gündüz ve gece arasında büyük sıcaklık farklarının olduğu soğuk ve sıcak bölgelerde ileri geri giden araçların durumunu simüle eden sıcaklık döngüsü gibi farklı iklimlerdeki araçların dayanıklılığını simüle eder; Uygunsuz kullanım durumunda pillerin güvenliğini değerlendirmek için yangın gibi güvenilirliğin kötüye kullanılması; Koruyucu test öğeleri gibi elektriksel güvenilirlik, esas olarak pil yönetim sisteminin (BMS) kritik zamanlarda koruyucu bir rol oynayıp oynayamayacağını inceler.

Pil hücreleri açısından IEC 62660, sırasıyla performans ve güvenilirlik testlerine karşılık gelen IEC 62660-1 ve IEC 62660-2 olmak üzere iki bağımsız standarda bölünmüştür. GB/T 31485 ve GB/T 31486, QC/T 743'ten geliştirilmiştir ve titreşim direnci, GB/T 31486'da bir performans testi olarak sınıflandırılmıştır; çünkü bu test öğesi, pil titreşiminin pil performansı üzerindeki etkisini inceler. IEC 62660-2 ile karşılaştırıldığında, GB/T 31485'in test maddeleri akupunktur ve deniz suyuna daldırma gibi daha katıdır.

Pil takımı ve pil sistemi testleri, hem elektriksel performans hem de güvenilirlik açısından ABD standardı çoğu test öğesini kapsar. Performans testi açısından DOE/ID-11069, hibrit darbe gücü özellikleri (HPPC), çalışma ayar noktalarının kararlılığı, takvim ömrü, referans performansı, empedans spektrumu, modül kontrol inceleme testi, termal gibi diğer standartlardan daha fazla test öğesine sahiptir. yönetim yükü ve sistem seviyesi testi, yaşam doğrulamasıyla birleştirilir.

Elektriksel performans test sonuçlarına ilişkin analiz yöntemleri standardın ekinde ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bunlar arasında, güç pillerinin tepe gücünü tespit etmek için HPPC testi kullanılabilir ve bundan türetilen DC iç direnç testi yöntemi, pilin iç direnç özelliklerinin incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Güvenilirlik açısından UL2580, dengesiz akü paketi şarjı, voltaj direnci, yalıtım, süreklilik testi ve soğutma/ısıtma kararlılığı sistemi arıza testi gibi diğer standartlardan daha fazla test öğesine sahiptir. Ayrıca üretim hattındaki pil paketi bileşenleri için temel güvenlik testlerini içerir ve BMS, soğutma sistemi ve koruma devresi tasarımındaki güvenlik incelemesi gerekliliklerini güçlendirir. SAE J2929, akü sisteminin çeşitli kısımlarında arıza analizi yapmayı ve arızaları tanımlamayı kolaylaştıran iyileştirme önlemleri de dahil olmak üzere ilgili belgeleri kaydetmeyi önerir.

ISO 12405 standart serisi, pillerin hem performans hem de güvenlik yönlerini içerir. ISO 12405-1, yüksek güçlü uygulamalara yönelik bir pil performans test standardıdır; ISO 12405-2 ise yüksek enerjili uygulamalara yönelik bir pil performans test standardıdır. İlki iki içerik daha içerir: soğuk başlatma ve sıcak başlatma. GB/T 31467 serisi, Çin'deki güç pillerinin geliştirme durumunu birleştirir ve ISO 12405 serisi standardının içeriğine göre değiştirilir.

Diğer standartlardan farklı olan SAE J 2929 ve ECE R100'dür. Her ikisi de yüksek voltaj korumasına yönelik gereksinimleri içerir ve elektrikli araçların güvenlik kategorisine aittir. Çin'deki ilgili test öğeleri GB/T 18384 ve GB/T 31467 3'te listelenmiştir, pil takımı ve pil sisteminin güvenlik testleri 1 ve GB/T 18384 3 gerçekleştirilmeden önce GB/T 18384 gereksinimlerini karşılaması gerektiğine işaret eder. İlgili gereksinimleri.

3） Ciddiyet

Aynı test maddesi için farklı standartlarda belirtilen test yöntemleri ve değerlendirme kriterleri de farklıdır. Örneğin, test numunelerinin şarj durumu (SOC) için GB/T 31467 3 numunenin tamamen şarj edilmesini gerektirir; ISO 12405, %50'lik bir güç tipi pil SOC'si ve %100'lük bir enerji tipi pil SOC'si gerektirir; ECE R100 2. Pilin SOC'sinin %50'nin üzerinde olmasını isteyin; UN38. 3'ün farklı test öğeleri için farklı gereksinimleri vardır ve bazı test öğeleri ayrıca geri dönüştürülmüş piller gerektirir.

Ayrıca yüksek simülasyon, termal test, titreşim, darbe ve harici kısa devrelerin nispeten daha sıkı olan aynı numune kullanılarak test edilmesi de gerekmektedir. Titreşim testi için ISO 12405, numunelerin farklı ortam sıcaklıklarında, önerilen sırasıyla 75 °C ve -40 °C'lik yüksek ve düşük sıcaklıklarda titreşmesini gerektirir. Diğer standartlarda bu gereklilik yoktur.

Yangın testi için, GB/T 31467 3'teki deney yöntemi ve parametre ayarları ISO 12405 ile tutarlıdır. Her ikisi de önceden ısıtılır, doğrudan yakılır ve yakıtın ateşlenmesiyle dolaylı olarak yakılır, fark önemli değildir, ancak GB/T 31467 3 Numunede alev varsa 2 dakika içerisinde söndürülmelidir. ISO 12405 alevin sönmesi için bir süre gerektirmez. SAE J2929'daki yangın testi önceki ikisinden farklıdır. Numunenin bir termal radyasyon kabına yerleştirilmesini, 90 saniye içinde hızla 890 °C'ye ısıtılmasını ve 10 dakika süreyle muhafaza edilmesini ve test numunesinin dışına yerleştirilen metal ağ kapağından hiçbir bileşen veya maddenin geçmemesini gerektirir.

4、 Mevcut yerel standartlardaki eksiklikler

İlgili ulusal standartların formüle edilmesi ve yayınlanması, Çin'in güç lityum-iyon pil kombinasyon sistemlerindeki boşluğu doldurmuş ve geniş çapta benimsenmiş olmasına rağmen, hala eksiklikler var.

Test nesneleri açısından: Tüm standartlar yalnızca yeni pillerin test edilmesini belirtir ve kullanılmış pillerle ilgili herhangi bir düzenleme veya gereklilik yoktur. Pillerin fabrikadan çıkışta sorun yaşamaması, bir süre kullanıldıktan sonra hala güvenli oldukları anlamına gelmez. Bu nedenle, farklı zamanlarda kullanılan piller üzerinde aynı testin yapılması, düzenli fiziki muayeneye eş değerdir.

Sonuç kararı açısından: Mevcut kararın temeli nispeten geniş ve tektir; yalnızca sızıntı olmaması, kabuk kırılması olmaması, yangın olmaması ve patlama olmaması yönünde hükümler vardır ve ölçülebilir bir değerlendirme sisteminden yoksundur. Avrupa Otomotiv Araştırma ve Teknoloji Geliştirme Komisyonu (EUCAR), pillerin zarar seviyesini 8 seviyeye ayırmıştır ve bu seviyenin belirli bir referans önemi vardır.

Test öğeleri açısından: GB/T31467 3. Pil paketleri ve pil sistemleri için termal yönetim ve termal kaçak açısından test içeriği eksikliği vardır ve termal güvenlik performansı piller için çok önemlidir. Bireysel akülerin termal kaçaklarının nasıl kontrol edileceği ve termal kaçakların yayılmasının nasıl önleneceği, "Elektrikli Otobüsler için Teknik Güvenlik Koşulları"nın zorunlu olarak uygulanmasıyla kanıtlandığı üzere büyük önem taşımaktadır. Ek olarak, araç uygulaması açısından bakıldığında, çevresel güvenilirlik gibi tahribatsız güvenilirlik testleri için, çevresel değişiklikler yaşandıktan sonra araç performansının etkisini simüle etmek için test tamamlandıktan sonra elektriksel performans testinin eklenmesi gerekmektedir.

Test yöntemleri açısından: Pil paketlerinin ve pil sistemlerinin çevrim ömrü testi çok uzun sürüyor, bu da ürün geliştirme döngüsünü etkiliyor ve iyi bir şekilde yürütülmesi zor. Makul bir hızlandırılmış çevrim ömrü testinin nasıl geliştirileceği zorlu bir iştir.

5、 Özet

Son yıllarda Çin, güç lityum iyon pillerine yönelik standartların formülasyonu ve uygulanmasında büyük ilerleme kaydetti, ancak yabancı standartlarla karşılaştırıldığında hala belirli bir boşluk var. Standartların test edilmesine ek olarak, Çin'deki lityum iyon pillere yönelik standart sistem de diğer yönlerden de giderek gelişiyor. 9 Kasım 2016'da Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, gelecekteki standart sistemin beş ana bölümden oluştuğuna işaret eden "Lityum İyon Piller için Kapsamlı Standardizasyon Teknik Sistemi"ni yayınladı: temel genel kullanım, malzemeler ve bileşenler, tasarım ve üretim. süreçler, üretim ve test ekipmanları ve pil ürünleri. Bunlar arasında güvenlik standartları büyük önem taşımaktadır. Güç pili ürünlerinin güncellenmesi ve geliştirilmesiyle birlikte, test standartlarının da ilgili test teknolojilerini geliştirmesi gerekir. Ayrıca, güç pillerinin güvenlik düzeyini de artırır.