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Normas de seguridad para el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio - Parte 3

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Normas de seguridad para el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio - Parte 3

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2.1 Comparación de los requisitos de seguridad estructural

La norma UL1973 establece requisitos más detallados y específicos para la carcasa del producto. Por ejemplo, existen requisitos específicos para la carcasa no metálica, la carcasa metálica, el asa de soporte para colgar en la pared, el cable y el terminal. En estos aspectos, las normas IEC y GB no tienen requisitos de especificación detallados, sino que sólo exigen que la carcasa no se rompa en los experimentos pertinentes, dando lugar a la exposición del material interno o a la fuga de líquidos. La norma UL también regula la puesta a tierra de protección fiable de la carcasa, mientras que las normas IEC y GB no tienen especificaciones de puesta a tierra de protección para el sistema de baterías, que se aplican de acuerdo con las normas eléctricas pertinentes, lo que es fácil que se descuide en el proceso de inspección.

2.2 Comparación de los requisitos de seguridad de la batería

La seguridad del cuerpo de la batería se refiere aquí a los requisitos de prueba relacionados directamente con la batería, como la prueba de sobrecarga y descarga. La norma nacional especifica los requisitos de prueba de la batería y los métodos de prueba según los tres niveles de unidad de batería, módulo de batería y grupo de baterías (sistema). UL e IEC indican el objeto de prueba en cada prueba. En cuanto a la seguridad del cuerpo de la batería, la diferencia entre las tres no es demasiado grande. En algunos lugares, los requisitos de las normas nacionales son incluso más estrictos. Por ejemplo, se exige que la resistencia interna de la línea con cortocircuito externo sea inferior a 5m Ω, y que la temperatura máxima en la prueba de aumento de temperatura alcance los 130 ℃ y se mantenga durante 30min. Una diferencia importante es que la norma UL es más estricta a la hora de juzgar la calificación de la prueba. No sólo requiere que no haya fuego, explosión y fuga de líquido, sino que también estipula que no debe haber acumulación de gas tóxico, gas combustible, peligro de descarga eléctrica expuesta y pérdida de control de protección después de la prueba.

Los requisitos de seguridad relacionados con la temperatura difieren mucho en cada norma. Prueba de temperatura límite de descarga de carga de UL: bajo la condición de descarga de carga máxima, se mantendrá dentro de las condiciones de trabajo límite especificadas. Los principales dispositivos de seguridad sensibles a la temperatura deberán mantenerse dentro de su rango de temperatura nominal. Al mismo tiempo, la temperatura de la superficie accesible no deberá superar el límite de seguridad. La CEI establece requisitos desde el punto de vista del abuso del calor, y exige una protección BMS para la carga y la descarga por sobrecalentamiento. La norma GB es similar a la IEC, pero la temperatura de prueba se aumenta a 130 ℃.

Teniendo en cuenta la realidad, los requisitos de la prueba de temperatura límite de carga y descarga de la batería de UL se acercan más a la aplicación de ingeniería real. Además, UL también estipula la prueba de carga desequilibrada de los módulos de baterías, que no se especifica en IEC y GB. En cuanto a la prueba de caída, UL e IEC realizan la prueba de graduación según el peso del objeto de prueba, mientras que la norma GB adopta uniformemente el método de prueba de caída libre desde una altura de 1,2 m hasta la superficie de cemento con el polo positivo o negativo hacia abajo. Este enfoque de talla única es fácil de aplicar, pero queda por discutir si satisface las necesidades del desarrollo de productos. Las tres normas tienen requisitos para la difusión de fugas térmicas, entre los que la norma IEC puede seleccionar la prueba de cortocircuito en el núcleo como prueba alternativa.

Además, en Estados Unidos, la norma ul9540a se utiliza para evaluar las características de desbordamiento térmico del sistema de almacenamiento de energía de la batería y seleccionar el mecanismo de protección contra incendios y explosiones adecuado a través de los datos de la prueba, que es el estándar de algunos métodos de prueba. El objetivo es ayudar al proveedor a aclarar los requisitos de aislamiento entre el sistema y la pared, la capacidad de calentamiento del sistema, las partes combustibles, el tipo de gas generado por la combustión y la selección de extintores. La CEI y la GB no han formulado normas similares.

2.3 Comparación de los requisitos de impacto ambiental

La norma UL especifica pruebas ambientales como la prueba de niebla salina, la prueba de resistencia a la humedad y la prueba de fuego externo, mientras que la norma GB especifica la prueba de niebla salina y la prueba de alta temperatura y alta humedad. Hay que tener en cuenta que estas dos pruebas ambientales se determinan en función del entorno de aplicación real del producto, que no es un proyecto necesario. La norma IEC62619 no contiene disposiciones sobre las pruebas ambientales, lo que puede deberse a que se trata de una norma general, mientras que la norma IEC62485-5 no se ha publicado. Se desconoce si existe algún contenido al respecto. En cuanto a la compatibilidad electromagnética, la norma nacional especifica los elementos de prueba y los niveles requeridos en la especificación técnica BMS GB / T34131. En UL e IEC, "el análisis de seguridad funcional se llevará a cabo para los sistemas de control que desempeñan un papel clave en la seguridad y dependen de la electricidad, el circuito y el software" incluye pruebas sobre BMS. Una de las normas de referencia, la IEC60730-1, en su apéndice h, incluye elementos de prueba de compatibilidad electromagnética y métodos de prueba. El número de elementos es mayor que el de la norma nacional. El método de prueba hace hincapié en la prueba de varios modos de controlador (BMS pertenece a la categoría de controlador electrónico), El impacto de la inspección en la seguridad de los equipos controlados.

2.4 Comparación de los requisitos del sistema

En cuanto al análisis de la seguridad del sistema, tanto la UL como la IEC exigen una evaluación de la seguridad funcional del software del circuito electrónico. UL también requiere un análisis de riesgo del sistema y proporcionar un informe de análisis de árbol de fallos o FMEA, que es propicio para la investigación de diversos riesgos del sistema, como el riesgo de descarga eléctrica, el riesgo de incendio, el riesgo mecánico, etc., y controlar el riesgo a una baja probabilidad adecuada. La norma GB no especifica nada al respecto. En cuanto a la seguridad de los componentes del sistema, la norma UL indica las especificaciones estándar que deben cumplirse para los componentes clave, mientras que las normas IEC y GB no tienen requisitos directos.

3.Conclusión

En este documento, se analizan en detalle las características de las normas de seguridad de las baterías de iones de litio en los principales sistemas de almacenamiento de energía en el país y en el extranjero, y se resumen y comparan las similitudes, diferencias, ventajas y desventajas de las normas de seguridad pertinentes. En general, el sistema de normas de la CEI es relativamente perfecto, pero el progreso de la preparación es relativamente lento. Las especificaciones de las normas UL son exhaustivas y detalladas, y es necesario verificar la conformidad de los métodos y equipos de inspección durante su aplicación. Las normas nacionales se guían por las normas nacionales. Las normas de varios grupos industriales se preparan en combinación con las normas nacionales y las normas de la CEI. Hay grandes diferencias en la estructura organizativa y más dificultades en la aplicación. Por lo tanto, la fabricación de sistemas de almacenamiento de energía en el mercado nacional se implementa principalmente con referencia a las normas nacionales. Para el sistema de almacenamiento de energía de baterías de litio de China, existen los siguientes problemas o sugerencias.

(1) La evaluación de la seguridad a nivel de sistema en GB no es perfecta, lo que se refleja principalmente en la falta de requisitos de identificación y evaluación de riesgos del sistema, la falta de evaluación de la seguridad funcional de los BMS y la incapacidad de los BMS para llevar a cabo una evaluación global en combinación con el sistema.

(2) Faltan especificaciones detalladas o directrices claras sobre los requisitos de la carcasa, la toma de tierra de protección, los terminales y los cables, la documentación y otros componentes clave.

(3) Se sugiere separar las normas relacionadas con la seguridad del sistema de almacenamiento de energía de las normas de rendimiento funcional, llevar a cabo la certificación pertinente de acuerdo con las normas de seguridad y establecer disposiciones obligatorias sobre el acceso a los productos, lo que favorece la competencia leal y el desarrollo de los participantes en la industria de almacenamiento de energía de China.