Norma de ensayo para baterías de iones de litio

Norma de ensayo para baterías de iones de litio

Las normas sobre productos de baterías, especialmente las normas 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. En este documento se presentan, resumen y analizan las normas comunes existentes, y se discuten brevemente los problemas existentes en estos sistemas de normas.

Normas comunes para baterías de iones de litio

normas internacionales

Entre las normas más importantes sobre baterías de iones de litio publicadas por la CEI se incluyen la IEC62660-1:2010 monómero de batería de iones de litio para vehículos eléctricos de carretera Parte 1: ensayo de rendimiento y la IEC62660-2:2010 monómero de batería de iones de litio para vehículos eléctricos de carretera Parte 2: ensayo de fiabilidad y abuso. UN 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 tienen como objetivo la seguridad de las baterías durante el transporte.

Las normas ISO para baterías de iones de litio de potencia incluyen 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 potencia, 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 electric drive vehicles - Test procedures for lithium ion power lithium battery packs and systems - Part 3: Safety requirements, 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 y métodos de ensayo opcionales para toda la fábrica de vehículos.

Norma americana

La norma UL2580:2011 sobre baterías para vehículos eléctricos evalúa principalmente la fiabilidad de las baterías en caso de abuso y la capacidad de proteger al personal en caso de abuso. La norma se revisó en 2013.

SAE cuenta con un enorme y perfecto sistema de normas en el campo de la automoción. SAEJ2464:2009 prueba de seguridad y abuso del sistema de almacenamiento de energía recargable de 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 recopilarse, y también da sugerencias sobre el número de muestras necesarias para el proyecto de prueba.

La norma de seguridad SAEJ2929:2011 para sistemas de baterías de litio eléctricos e híbridos publicada en 2011 es una norma de seguridad propuesta por SAE sobre el resumen de diversas normas relacionadas con las baterías de litio de potencia publicadas 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. Basándose en 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 desarrollo de tecnologías relacionadas con la energía. En 2002, el gobierno estadounidense creó el proyecto "FreedomCAR" y publicó sucesivamente el manual de pruebas de baterías de vehículos eléctricos híbridos asistidos FreedomCAR y el manual de pruebas de abuso de sistemas de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos e híbridos eléctricos.

La Asociación Alemana de la Industria del Automóvil (VDA, por sus siglas en alemán) es la principal responsable de varias normas de la industria automovilística alemana, entre las que se incluye la norma VDA2007 de pruebas de sistemas de baterías para vehículos eléctricos híbridos, que se centra principalmente en las pruebas de rendimiento y fiabilidad de los sistemas de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos híbridos.

Comisión Económica para Europa (CEPE) R100.2 disposiciones uniformes sobre la homologación de vehículos en relación con los requisitos especiales para vehículos eléctricos Se trata de los requisitos específicos formulados por la CEPE para 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 fiabilidad del sistema de almacenamiento de energía recargable.

Análisis estándar de la batería de iones de litio

Ámbito de aplicación

La serie IEC62660 está destinada a la comprobación de unidades y módulos de baterías, mientras que las series UL2580, SAEJ2929 e ISO12405 son aplicables a la comprobación de baterías y sistemas de baterías. Además de la IEC62660, otras normas se refieren básicamente a la comprobación de baterías o sistemas de baterías. SAEJ2929 y ECER100.2 mencionan incluso 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 vehículo completo, lo que se ajusta más a las necesidades de las aplicaciones prácticas.

Contenido de las pruebas

En general, todos los ítems de la prueba se pueden dividir en dos categorías: rendimiento eléctrico y fiabilidad de seguridad, y la fiabilidad de seguridad se puede dividir 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 los baches 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 batería, la norma IEC62660 se divide en dos normas independientes IEC62660-1 e IEC62660-2, correspondientes a las pruebas de rendimiento y fiabilidad, respectivamente.

En cuanto a las pruebas 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 detalladamente en el apéndice de la norma. Entre ellos, la prueba HPPC puede utilizarse para detectar la potencia pico 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 ensayo que otras normas: carga desequilibrada del pack de baterías, tensión soportada, aislamiento, ensayo de continuidad y ensayo de fallo del sistema de estabilidad de refrigeración/calefacción. También incluye la prueba de seguridad básica para las piezas del pack de baterías en la línea de producción. En cuanto al BMS, el sistema de refrigeración y el diseño del circuito de protección, se refuerzan los requisitos de la revisión de seguridad. La norma SAEJ2929 propone realizar análisis de fallos en cada parte del sistema de baterías y guardar los documentos pertinentes, incluidas las medidas de mejora que facilitan la identificación de 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, tanto la SAEJ2929 como la ECER100.2 implican requisitos de protección de alta tensión y pertenecen a la categoría de seguridad de los vehículos eléctricos.

Gravedad

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 requisitos diferentes para los distintos elementos de ensayo, y algunos de ellos 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 en ISO12405.3 son precalentamiento, fuego directo y fuego indirecto encendiendo el combustible. No hay tiempo para que la llama se extinga. La prueba de fuego de SAEJ2929 es diferente de la anterior. Requiere que la muestra se coloque en un recipiente de radiación térmica, elevar rápidamente la temperatura a 890 ℃ dentro de 90s y mantenerlo durante 10min, Y ningún componente o sustancia debe pasar a través de la malla metálica colocada fuera de la muestra de ensayo.