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Norma de ensayo para la batería de iones de litio de potencia
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Norma de ensayo para la batería de iones de litio de potencia
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Las normas de los productos de baterías, especialmente las de seguridad, no sólo son una base importante para restringir la calidad, sino también un medio importante para normalizar el orden del mercado y promover el progreso tecnológico. Este documento presenta, resume y analiza las normas comunes existentes, y analiza brevemente los problemas existentes en estos sistemas de normas.
Normas comunes de las baterías de iones de litio
normas internacionales
Entre las normas más importantes sobre baterías de iones de litio publicadas por la CEI se encuentran la IEC62660-1:2010 sobre baterías de iones de litio para vehículos eléctricos de carretera Parte 1: ensayo de rendimiento y la IEC62660-2:2010 sobre baterías de iones de litio para vehículos eléctricos de carretera Parte 2: ensayo de fiabilidad y abuso. ONU 38.3 "Recomendaciones, normas y manual de pruebas de las Naciones Unidas sobre el transporte de mercancías peligrosas" emitido por el Comité de Transporte de las Naciones Unidas, los requisitos para la prueba de las baterías de iones de litio están dirigidos a la seguridad de las baterías durante el transporte.
Las normas ISO para las baterías de iones de litio de potencia incluyen la ISO12405-1:2011 Vehículos de tracción eléctrica - Procedimientos de ensayo para paquetes y sistemas de baterías de iones de litio de potencia Parte 1: aplicaciones de alta energía, ISO12405-2:2012 Vehículos de tracción eléctrica - Procedimientos de ensayo para paquetes y sistemas de baterías de iones de litio de potencia Parte 2: aplicaciones de alta energía, e ISO12405-3:2014 Vehículos de propulsión eléctrica - Procedimientos de ensayo para paquetes y sistemas de baterías de litio de potencia de iones de litio - Parte 3: Requisitos de seguridad, que se dirigen respectivamente a las baterías de alta potencia, a las baterías de alta energía y a los requisitos de rendimiento de seguridad, con el fin de proporcionar elementos de ensayo opcionales y métodos de ensayo para toda la fábrica de vehículos.
Norma americana
La norma UL2580:2011 sobre baterías para vehículos eléctricos evalúa principalmente la fiabilidad de las baterías y la capacidad de proteger al personal en caso de abuso. La norma fue revisada en 2013.
SAE cuenta con un enorme y perfecto sistema de normas en el ámbito de la automoción. SAEJ2464:2009 prueba de seguridad y abuso del sistema de almacenamiento de energía recargable de los vehículos eléctricos e híbridos eléctricos emitida en 2009 Es un lote temprano de manuales de prueba de abuso de baterías de vehículos aplicados en América del Norte y el mundo, que señala claramente el ámbito de aplicación de cada elemento de prueba y los datos que deben recogerse, y también da sugerencias sobre el número de muestras necesarias para el proyecto de prueba.
La norma de seguridad SAEJ2929:2011 para el sistema de baterías de litio eléctricas e híbridas emitida en 2011 es una norma de seguridad propuesta por SAE sobre el resumen de varias normas relacionadas con las baterías de litio de potencia emitidas anteriormente, que incluye dos partes: la prueba de rutina y la prueba anormal que puede ocurrir durante la conducción de vehículos eléctricos.
SAEJ2380:2013 prueba de vibración de la batería del vehículo eléctrico es un estándar clásico para la prueba de vibración de la batería del vehículo eléctrico. Sobre la base de los resultados estadísticos de la recopilación del espectro de carga de vibración de la conducción real del vehículo en la carretera, el método de prueba está más en línea con la situación de vibración del vehículo real y tiene un importante valor de referencia.
otras normas de la organización
El Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) es el principal responsable de la formulación de la política energética, la gestión de la industria energética y la investigación y el desarrollo de tecnologías relacionadas con la energía. En 2002, el gobierno estadounidense estableció el proyecto "FreedomCAR" y publicó sucesivamente el manual de pruebas de baterías para vehículos eléctricos híbridos asistidos por energía FreedomCAR y el manual de pruebas de abuso del sistema de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos e híbridos.
La Asociación Alemana de la Industria del Automóvil (VDA) es la principal responsable de varias normas de la misma industria automovilística alemana. Entre las normas publicadas se encuentra la prueba del sistema de baterías VDA2007 para vehículos eléctricos híbridos, cuyo objetivo principal es la prueba de rendimiento y fiabilidad del sistema de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos híbridos.
Comisión Económica para Europa (CEPE) R100.2 disposiciones uniformes sobre la homologación de vehículos con respecto a los requisitos especiales para los vehículos eléctricos Se trata de los requisitos específicos formulados por la CEPE para los vehículos eléctricos, que se divide en dos partes: la primera parte normaliza la protección del motor, el sistema de almacenamiento de energía recargable, la seguridad funcional y la emisión de hidrógeno de todo el vehículo, y la segunda parte son los nuevos requisitos específicos para la seguridad y la fiabilidad del sistema de almacenamiento de energía recargable.
Análisis estándar de la batería de iones de litio de potencia
Ámbito de aplicación
La serie IEC62660 está dirigida a la prueba de la unidad de batería y el nivel de módulo, mientras que las series UL2580, SAEJ2929 e ISO12405 son aplicables a la prueba del paquete de baterías y el sistema de baterías. Además de la IEC62660, otras normas se refieren básicamente a las pruebas de los paquetes de baterías o del nivel del sistema. La SAEJ2929 y la ECER100.2 mencionan incluso las pruebas a nivel de vehículo. Esto demuestra que la formulación de las normas internacionales tiene más en cuenta la aplicación de las baterías en el conjunto del vehículo, lo que se ajusta más a las necesidades de las aplicaciones prácticas.
Contenido de las pruebas
En general, todos los ítems de la prueba pueden dividirse en dos categorías: rendimiento eléctrico y fiabilidad de seguridad, y la fiabilidad de seguridad puede dividirse en fiabilidad mecánica, fiabilidad medioambiental, fiabilidad de abuso y fiabilidad eléctrica.
La fiabilidad mecánica, que simula el estrés mecánico del vehículo durante la conducción, como la vibración, y simula el bache del vehículo en la carretera; la fiabilidad medioambiental, que simula la tolerancia del vehículo en diferentes climas. Por ejemplo, el ciclo de temperatura simula la situación del vehículo cuando la diferencia de temperatura entre el día y la noche es grande o la conducción de ida y vuelta en zonas frías y calientes; Fiabilidad de abuso, como el fuego, para investigar la seguridad de la batería en caso de uso inadecuado; Para la fiabilidad eléctrica, como los elementos de prueba de protección, es importante investigar si el sistema de gestión de la batería (BMS) puede desempeñar un papel protector en un momento crítico.
En cuanto a las celdas de la batería, la norma IEC62660 se divide en dos normas independientes IEC62660-1 y IEC62660-2, que corresponden a las pruebas de rendimiento y fiabilidad respectivamente.
En cuanto a las pruebas de paquetes de baterías y sistemas de baterías, las normas americanas cubren la mayoría de los elementos de prueba en términos de rendimiento eléctrico y fiabilidad. En cuanto a la prueba de rendimiento, la norma DOE / id-11069 tiene más elementos de prueba que otras normas, como la característica de potencia de impulso híbrido (HPPC), la estabilidad del punto de ajuste de funcionamiento, la vida útil del calendario, el rendimiento de referencia, el espectro de impedancia, la prueba de inspección de control del módulo, la carga de gestión térmica y la prueba a nivel del sistema combinada con la verificación de la vida útil.
El método de análisis de los resultados de las pruebas de rendimiento eléctrico se presenta en detalle en el apéndice de la norma. Entre ellos, la prueba HPPC puede utilizarse para detectar la potencia máxima de la batería de litio de potencia. El método de ensayo de resistencia interna de CC derivado se ha utilizado ampliamente para estudiar las características de resistencia interna de la batería. En cuanto a la fiabilidad, la norma UL2580 tiene más elementos de prueba que otras normas: carga desequilibrada de la batería, tensión soportada, aislamiento, prueba de continuidad y prueba de fallos del sistema de estabilidad de refrigeración/calentamiento. También incluye la prueba de seguridad básica para las piezas del pack de baterías en la línea de producción. Se refuerzan los requisitos de revisión de la seguridad en cuanto al diseño del BMS, el sistema de refrigeración y el circuito de protección. La norma SAEJ2929 propone llevar a cabo un análisis de fallos en cada parte del sistema de baterías y guardar los documentos pertinentes, incluyendo medidas de mejora que permitan identificar fácilmente los fallos.
Las normas de la serie ISO12405 incluyen tanto el rendimiento como la seguridad de las baterías. La ISO12405-1 es una norma de pruebas de rendimiento de baterías para aplicaciones de alta potencia, y la ISO12405-2 es una norma de pruebas de rendimiento de baterías para aplicaciones de alta energía. La primera incluye el arranque en frío y el arranque en caliente.
A diferencia de otras normas, la SAEJ2929 y la ECER100.2 implican requisitos de protección de alta tensión y pertenecen a la categoría de seguridad de los vehículos eléctricos.
Severidad
Por ejemplo, en lo que respecta al estado de carga (SOC) de la muestra de ensayo, la norma ISO12405 exige que el SOC de la batería de potencia sea del 50% y el de la batería de energía del 100%; la norma ECER100.2 exige que el SOC de la batería sea superior al 50%; la norma UN38.3 establece diferentes requisitos para los distintos elementos de ensayo, y algunos elementos de ensayo necesitan baterías recicladas.
Además, la alta simulación, la prueba térmica, la vibración, el impacto y el cortocircuito externo deben probarse con la misma muestra, lo que es más estricto. Para la prueba de vibración, la norma ISO12405 exige que las muestras vibren a diferentes temperaturas ambiente. La temperatura alta y baja recomendadas son 75 ℃ y - 40 ℃ respectivamente.
En cuanto a la prueba de fuego, el método experimental y la parametrización de la norma ISO12405.3 son el precalentamiento, el fuego directo y el fuego indirecto mediante la ignición del combustible. No hay tiempo para que la llama se extinga. La prueba de fuego de la norma SAEJ2929 es diferente de la anterior. Requiere que la muestra se coloque en un contenedor de radiación térmica, elevar rápidamente la temperatura a 890 ℃ en 90s y mantenerla durante 10min, Y ningún componente o sustancia debe pasar a través de la malla metálica colocada fuera de la muestra de prueba.