Perbandingan Standar Pengujian Baterai Power Lithium di Dalam dan Luar Negeri

Perbandingan Standar Pengujian Baterai Power Lithium di Dalam dan Luar Negeri

1、 Standar asing untuk daya baterai lithium-ion

Tabel 1 mencantumkan standar pengujian yang umum digunakan untuk baterai lithium-ion di luar negeri. Badan-badan penerbit standar terutama mencakup Komisi Elektroteknik Internasional (IEC), Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO), Laboratorium Penjamin Emisi Efek (UL) Amerika Serikat, Society of Automotive Engineers (SAE) Amerika Serikat, dan badan-badan terkait lainnya. institusi Uni Eropa.

1） Standar internasional

Standar baterai daya litium-ion yang dikeluarkan oleh IEC terutama mencakup IEC 62660-1:2010 "Unit baterai daya ion litium untuk kendaraan jalan raya listrik - Bagian 1: Pengujian kinerja" dan IEC 62660-2:2010 "Unit baterai daya ion litium untuk kendaraan listrik kendaraan jalan raya - Bagian 2: Pengujian keandalan dan penyalahgunaan". PBB 38 yang dikeluarkan oleh Komisi Transportasi Perserikatan Bangsa-Bangsa Persyaratan pengujian baterai litium dalam "Rekomendasi, Standar, dan Manual Uji Perserikatan Bangsa-Bangsa tentang Pengangkutan Barang Berbahaya" ditujukan untuk keamanan baterai selama pengangkutan.

Standar yang dikembangkan oleh ISO di bidang daya baterai lithium-ion meliputi ISO 12405-1:2011 "Kendaraan penggerak listrik - Prosedur pengujian untuk paket dan sistem baterai daya lithium-ion - Bagian 1: Aplikasi daya tinggi" ISO 12405-2: 2012 "Kendaraan berpenggerak listrik - Prosedur pengujian sistem dan paket baterai bertenaga ion litium - Bagian 2: Aplikasi energi tinggi" dan ISO 12405-3:2014 "Kendaraan berpenggerak listrik - Prosedur pengujian sistem dan paket baterai berdaya ion litium - Bagian 3: Persyaratan keselamatan " masing-masing menargetkan baterai berdaya tinggi, baterai berenergi tinggi, dan persyaratan kinerja keselamatan, dengan tujuan menyediakan item dan metode pengujian opsional kepada produsen kendaraan.

2） Standar Amerika

UL 2580:2011 "Baterai untuk Kendaraan Listrik" terutama mengevaluasi keandalan penyalahgunaan baterai dan kemampuan untuk melindungi personel jika terjadi bahaya yang disebabkan oleh penyalahgunaan. Standar ini direvisi pada tahun 2013.

SAE memiliki sistem standar yang luas dan komprehensif dalam industri otomotif. SAE J2464: 2009 "Pengujian Keamanan dan Penyalahgunaan Sistem Penyimpanan Energi Isi Ulang untuk Kendaraan Listrik dan Hibrida", yang diterbitkan pada tahun 2009, merupakan kumpulan awal manual pengujian penyalahgunaan baterai kendaraan yang diterapkan di Amerika Utara dan dunia. Ini dengan jelas menentukan ruang lingkup penerapan dan data yang akan dikumpulkan untuk setiap item tes, dan juga memberikan rekomendasi untuk jumlah sampel yang diperlukan untuk item tes tersebut.

SAE J2929: 2011 "Standar Keamanan untuk Sistem Baterai Listrik dan Hibrid" adalah standar keselamatan yang diusulkan oleh SAE dalam merangkum berbagai standar terkait daya baterai yang dikeluarkan sebelumnya, termasuk dua bagian: pengujian rutin dan pengujian abnormal yang mungkin terjadi selama pengoperasian kendaraan listrik.

SAE J2380: 2013 "Pengujian Getaran Baterai Kendaraan Listrik" adalah standar klasik untuk pengujian getaran baterai kendaraan listrik. Berdasarkan hasil statistik yang dikumpulkan dari spektrum beban getaran kendaraan sebenarnya yang melaju di jalan raya, metode pengujian lebih sesuai dengan situasi getaran kendaraan sebenarnya dan memiliki nilai referensi yang penting.

3 Standar organisasi lainnya

Departemen Energi AS (DOE) terutama bertanggung jawab atas perumusan kebijakan energi, manajemen industri energi, serta penelitian dan pengembangan teknologi terkait energi. Pada tahun 2002, pemerintah AS mendirikan proyek "Freedom CAR" dan secara berturut-turut menerbitkan manual pengujian baterai kendaraan listrik hibrida berbantuan daya Freedom CAR dan manual pengujian penyalahgunaan sistem penyimpanan energi untuk kendaraan listrik dan hibrida.

Asosiasi Industri Otomotif Jerman (VDA) adalah asosiasi yang dibentuk di Jerman untuk menyatukan berbagai standar industri otomotif dalam negeri. Standar yang dikeluarkan adalah VDA 2007 "Pengujian Sistem Baterai untuk Kendaraan Listrik Hibrid", yang terutama berfokus pada pengujian kinerja dan keandalan sistem baterai lithium-ion untuk kendaraan listrik hibrida.

2、 Standar domestik untuk baterai lithium-ion daya

Pada tahun 2001, Komite Standardisasi Otomotif mengeluarkan dokumen teknis panduan pertama untuk pengujian baterai lithium-ion kendaraan listrik di Tiongkok, GB/Z 18333 1: 2011 "Baterai lithium ion untuk kendaraan jalan raya listrik". Saat merumuskan standar ini, referensi dibuat untuk IEC 61960-2:2000 "Baterai litium portabel dan paket baterai - Bagian 2: Paket baterai litium", yang digunakan untuk baterai litium-ion dan paket baterai pada perangkat portabel. Konten pengujian mencakup kinerja dan keamanan, tetapi hanya berlaku untuk baterai 21.6V dan 14.4V.

Pada tahun 2006, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi mengeluarkan QC/T 743 "Baterai Tenaga Lithium ion untuk Kendaraan Listrik", yang banyak digunakan di industri dan direvisi pada tahun 2012. GB/Z 18333 1: 2001 dan QC/T 743: 2006 merupakan standar untuk tingkat individu dan modul, dengan rentang aplikasi yang sempit dan konten pengujian yang tidak lagi memenuhi kebutuhan industri kendaraan listrik yang berkembang pesat.

Pada tahun 2015, Administrasi Standardisasi Nasional mengeluarkan serangkaian standar, termasuk GB/T 31484-2015 "Persyaratan Umur Siklus dan Metode Uji Baterai Tenaga untuk Kendaraan Listrik", GB/T 31485-2015 "Persyaratan Keselamatan dan Metode Uji Baterai Tenaga untuk Kendaraan Listrik", GB/T 31486-2015 "Persyaratan Kinerja Kelistrikan dan Metode Pengujian untuk Baterai Daya untuk Kendaraan Listrik", dan GB/T 31467 1-2015 "Paket dan sistem baterai daya ion litium untuk kendaraan listrik - Bagian 1: Tinggi prosedur pengujian aplikasi daya, GB/T 31467 2-2015 "Paket dan sistem baterai daya ion lithium untuk kendaraan listrik - Bagian 2: Prosedur pengujian aplikasi energi tinggi, GB/T 31467 3" Prosedur Pengujian untuk Sistem Baterai Daya Lithium Ion untuk Kendaraan Listrik - Bagian 3: Persyaratan Keselamatan dan Metode Pengujian.

GB/T 31485-2015 dan GB/T 31486-2015 masing-masing mengacu pada pengujian keselamatan dan kinerja kelistrikan masing-masing unit/modul. Seri GB/T 31467-2015 mengacu pada seri ISO 12405 dan cocok untuk menguji paket baterai atau sistem baterai. GB/T 31484-2015 adalah standar pengujian yang dirancang khusus untuk masa pakai siklus, dengan masa pakai siklus standar yang digunakan untuk masing-masing unit dan modul, dan masa pakai siklus pengoperasian yang digunakan untuk paket baterai dan sistem.

Komisi Ekonomi untuk Eropa (ECE) R100 “Ketentuan Seragam tentang Persetujuan Kendaraan sehubungan dengan Persyaratan Khusus Kendaraan Listrik” merupakan persyaratan khusus yang dirumuskan oleh ECE untuk kendaraan listrik, yang terbagi menjadi dua bagian: bagian pertama mengatur tentang motor perlindungan, sistem penyimpanan energi yang dapat diisi ulang, keselamatan fungsional, dan emisi hidrogen dari seluruh kendaraan, dan bagian kedua menambahkan persyaratan khusus untuk keselamatan dan keandalan sistem penyimpanan energi yang dapat diisi ulang.

Pada tahun 2016, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi mengeluarkan "Syarat Teknis Keselamatan Bus Listrik", yang secara komprehensif mempertimbangkan sengatan listrik personel, perlindungan debu air, perlindungan kebakaran, keselamatan pengisian daya, keselamatan tabrakan, pemantauan jarak jauh, dan aspek lainnya. Ini sepenuhnya mengacu pada standar terkait bus dan kendaraan listrik tradisional yang ada dan standar lokal seperti Shanghai dan Beijing, dan mengajukan persyaratan teknis yang lebih tinggi untuk baterai daya, menambahkan dua item pengujian: pelarian termal dan ekspansi pelarian termal, Ini secara resmi diterapkan pada 1 Januari , 2017.

3[UNK] Analisis standar domestik dan internasional untuk daya baterai lithium-ion

Sebagian besar standar internasional untuk baterai lithium-ion daya dikeluarkan sekitar tahun 2010, dengan banyak revisi dan standar baru diperkenalkan satu demi satu. GB/Z 18333 1:2001 dikeluarkan pada tahun 2001, menunjukkan bahwa standar baterai lithium-ion Tiongkok untuk kendaraan listrik tidak terlambat dimulai di dunia, tetapi perkembangannya relatif lambat. Sejak standar QC/T 743 dirilis pada tahun 2006, sudah lama tidak ada pembaruan standar di Tiongkok, dan sebelum standar nasional baru dirilis pada tahun 2015, tidak ada standar untuk paket atau sistem baterai. Standar dalam dan luar negeri di atas berbeda dalam hal cakupan penerapan, isi soal tes, tingkat keparahan soal tes, dan kriteria penilaian.

1） Lingkup aplikasi

Seri IEC 62660, QC/T 743, GB/T 31486, dan GB/T 31485 merupakan pengujian untuk level baterai individual dan modul, sedangkan seri UL2580, SAE J2929, ISO12405, dan GB/T 31467 dapat diterapkan untuk pengujian baterai paket dan sistem baterai. Selain IEC 62660, standar lain di luar negeri umumnya melibatkan pengujian tingkat baterai atau sistem, seperti SAE J2929 dan ECE R100 2 bahkan menyebutkan pengujian tingkat kendaraan. Hal ini menunjukkan bahwa perumusan standar luar negeri lebih memperhatikan penerapan baterai pada seluruh kendaraan, sehingga lebih sesuai dengan kebutuhan penerapan praktis.

2） Isi item tes

Secara keseluruhan, semua item pengujian dapat dibagi menjadi dua kategori: kinerja kelistrikan dan keandalan keselamatan, sedangkan keandalan keselamatan dapat dibagi lagi menjadi keandalan mekanis, keandalan lingkungan, keandalan penyalahgunaan, dan keandalan kelistrikan.

Keandalan mekanis mensimulasikan tekanan mekanis yang dialami kendaraan selama berkendara, seperti getaran yang menyimulasikan ketidakrataan kendaraan di permukaan jalan; Keandalan lingkungan mensimulasikan ketahanan kendaraan di berbagai iklim, seperti siklus suhu yang menyimulasikan situasi kendaraan yang melaju bolak-balik di daerah dingin dan panas dengan perbedaan suhu yang besar antara siang dan malam; Penyalahgunaan keandalan, misalnya kebakaran, untuk menilai keamanan baterai jika digunakan secara tidak benar; Keandalan kelistrikan, seperti item pengujian pelindung, terutama memeriksa apakah sistem manajemen baterai (BMS) dapat memainkan peran perlindungan pada saat-saat kritis.

Dalam hal sel baterai, IEC 62660 dibagi menjadi dua standar independen, IEC 62660-1 dan IEC 62660-2, yang masing-masing berhubungan dengan pengujian kinerja dan keandalan. GB/T 31485 dan GB/T 31486 merupakan evolusi dari QC/T 743, dan ketahanan getaran diklasifikasikan sebagai pengujian kinerja di GB/T 31486, karena item pengujian ini menguji dampak getaran baterai terhadap kinerja baterai. Dibandingkan dengan IEC 62660-2, item pengujian GB/T 31485 lebih ketat, seperti penambahan akupunktur dan perendaman air laut.

Dalam hal pengujian paket baterai dan sistem baterai, baik kinerja dan keandalan kelistrikan, standar AS mencakup sebagian besar item pengujian. Dalam hal pengujian kinerja, DOE/ID-11069 memiliki lebih banyak item pengujian dibandingkan standar lainnya, seperti karakteristik daya pulsa hibrida (HPPC), stabilitas titik setel operasi, masa pakai kalender, kinerja referensi, spektrum impedansi, pengujian inspeksi kontrol modul, termal beban manajemen, dan pengujian tingkat sistem dikombinasikan dengan verifikasi masa pakai.

Metode analisis hasil uji kinerja kelistrikan dirinci dalam lampiran standar. Diantaranya, pengujian HPPC dapat digunakan untuk mendeteksi daya puncak daya baterai, dan metode pengujian resistansi internal DC yang diturunkan dari metode ini telah banyak digunakan dalam studi karakteristik resistansi internal baterai. Dalam hal keandalan, UL2580 memiliki lebih banyak item pengujian dibandingkan standar lainnya, seperti pengisian baterai yang tidak seimbang, ketahanan tegangan, insulasi, pengujian kontinuitas, dan pengujian kesalahan sistem stabilitas pendinginan/pemanasan. Hal ini juga mencakup pengujian keselamatan dasar untuk komponen paket baterai di jalur produksi, dan memperkuat persyaratan tinjauan keselamatan di BMS, sistem pendingin, dan desain sirkuit perlindungan. SAE J2929 mengusulkan untuk melakukan analisis kesalahan pada berbagai bagian sistem baterai dan menyimpan dokumentasi yang relevan, termasuk tindakan perbaikan yang memudahkan untuk mengidentifikasi kesalahan.

Rangkaian standar ISO 12405 mencakup aspek kinerja dan keamanan baterai. ISO 12405-1 adalah standar pengujian kinerja baterai untuk aplikasi daya tinggi, sedangkan ISO 12405-2 adalah standar pengujian kinerja baterai untuk aplikasi energi tinggi. Yang pertama mencakup dua konten lagi: start dingin dan start panas. Seri GB/T 31467 menggabungkan status pengembangan baterai daya di Tiongkok dan dimodifikasi sesuai dengan konten standar seri ISO 12405.

Berbeda dari standar lainnya adalah SAE J 2929 dan ECE R100 Keduanya melibatkan persyaratan perlindungan tegangan tinggi dan termasuk dalam kategori keselamatan kendaraan listrik. Item pengujian yang relevan di Tiongkok tercantum dalam GB/T 18384 dan GB/T 31467 3 menunjukkan bahwa paket baterai dan sistem baterai harus memenuhi persyaratan GB/T 18384 sebelum melakukan uji keselamatan 1 dan GB/T 18384 3. Relevan persyaratan.

3） Keparahan

Untuk soal tes yang sama, metode pengujian dan kriteria penilaian yang ditentukan dalam standar yang berbeda juga berbeda. Misalnya, untuk status pengisian daya (SOC) sampel uji, GB/T 31467 3 mengharuskan sampel terisi penuh; ISO 12405 memerlukan SOC baterai tipe daya 50% dan SOC baterai tipe energi 100%; ECE R100 2. Memerlukan SOC baterai di atas 50%; UN38. 3 memiliki persyaratan berbeda untuk item tes yang berbeda, dan beberapa item tes juga memerlukan baterai daur ulang.

Selain itu, simulasi tinggi, pengujian termal, getaran, benturan, dan hubung singkat eksternal juga harus diuji menggunakan sampel yang sama, yang relatif lebih ketat. Untuk pengujian getaran, ISO 12405 mengharuskan sampel bergetar pada suhu lingkungan yang berbeda, dengan suhu tinggi dan rendah yang direkomendasikan masing-masing sebesar 75 ℃ dan -40 ℃. Standar lain tidak memiliki persyaratan ini.

Untuk uji api GB/T 31467 Metode percobaan dan pengaturan parameter pada 3 sesuai dengan ISO 12405 Perbedaannya tidak signifikan, baik yang dipanaskan terlebih dahulu, dibakar langsung, maupun dibakar tidak langsung dengan menyalakan bahan bakar, namun GB/T 31467 3 .Jika ada nyala api pada sampel, harus padam dalam waktu 2 menit. ISO 12405 tidak memerlukan waktu untuk mematikan api. Uji api pada SAE J2929 berbeda dengan dua uji api sebelumnya. Hal ini memerlukan sampel untuk ditempatkan dalam wadah radiasi termal, dipanaskan dengan cepat hingga 890 ℃ dalam waktu 90 detik dan dipertahankan selama 10 menit, dan tidak ada komponen atau zat yang harus melewati penutup jaring logam yang ditempatkan di luar sampel uji.

4[UNK] Kekurangan dalam standar domestik yang ada

Meskipun perumusan dan penerbitan standar nasional yang relevan telah mengisi kesenjangan dalam sistem kombinasi baterai lithium-ion daya Tiongkok dan telah diadopsi secara luas, masih terdapat kekurangan.

Dalam hal objek uji: Semua standar hanya menentukan pengujian baterai baru, dan tidak ada peraturan atau persyaratan yang relevan untuk baterai bekas. Baterai tidak ada masalah saat keluar dari pabrik, bukan berarti masih aman setelah digunakan dalam jangka waktu tertentu. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengujian yang sama terhadap baterai yang digunakan pada waktu yang berbeda, yang setara dengan pemeriksaan fisik secara berkala.

Dalam hal penilaian hasil: Dasar penilaian yang ada saat ini relatif luas dan tunggal, dengan ketentuan tidak ada kebocoran, tidak ada pecahnya cangkang, tidak ada kebakaran, dan tidak ada ledakan, serta tidak memiliki sistem evaluasi yang dapat diukur. Komisi Eropa untuk Penelitian dan Pengembangan Teknologi Otomotif (EUCAR) telah membagi tingkat bahaya baterai menjadi 8 tingkat, yang memiliki signifikansi referensi tertentu.

Dalam hal item pengujian: GB/T31467 3. Kurangnya konten pengujian untuk paket baterai dan sistem baterai dalam hal manajemen termal dan pelarian termal, dan kinerja keselamatan termal sangat penting untuk baterai. Cara mengendalikan pelepasan termal dari masing-masing baterai dan mencegah penyebaran pelepasan termal sangatlah penting, sebagaimana dibuktikan dengan penerapan wajib "Kondisi Teknis Keselamatan untuk Bus Listrik". Selain itu, dari segi penerapan kendaraan, untuk pengujian keandalan non-destruktif, seperti keandalan lingkungan, perlu ditambahkan pengujian kinerja kelistrikan setelah pengujian selesai untuk mensimulasikan dampak kinerja kendaraan setelah mengalami perubahan lingkungan.

Dalam hal metode pengujian: Pengujian siklus hidup paket baterai dan sistem baterai memakan waktu terlalu lama, sehingga mempengaruhi siklus pengembangan produk dan sulit dijalankan dengan baik. Bagaimana mengembangkan pengujian siklus hidup dipercepat yang wajar adalah sebuah tantangan.

5[UNK] Ringkasan

Dalam beberapa tahun terakhir, Tiongkok telah membuat kemajuan besar dalam perumusan dan penerapan standar daya baterai lithium-ion, namun masih terdapat kesenjangan tertentu dibandingkan standar luar negeri. Selain standar pengujian, sistem standar baterai lithium-ion di Tiongkok juga secara bertahap ditingkatkan dalam aspek lainnya. Pada tanggal 9 November 2016, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi merilis "Sistem Teknis Standardisasi Komprehensif untuk Baterai Lithium Ion", yang menyatakan bahwa sistem standar masa depan mencakup lima bagian utama: penggunaan umum dasar, bahan dan komponen, desain dan manufaktur. proses, peralatan manufaktur dan pengujian, dan produk baterai. Diantaranya, standar keselamatan sangatlah penting. Dengan pembaruan dan pengembangan produk baterai daya, standar pengujian juga perlu meningkatkan teknologi pengujian yang sesuai, Selain itu, hal ini juga meningkatkan tingkat keamanan baterai daya.