電動自行車用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范

1電動自行車用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范本文件適用于符合GB17761規(guī)定的電動自行車用鋰離子蓄電池單體電池和電池組(以下簡稱電2規(guī)范性引用文件GB/T2423.4—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Db:交變濕熱(12h+12h循環(huán))GB/T2423.18—2021環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Kb:鹽霧，交變(氯化鈉溶液)GB/T5169.5—2020電工電子產(chǎn)品著火危險試驗第5部分：試驗火焰針焰試驗方法裝置、GB/T5169.16電工電子產(chǎn)品著火危險試驗第16部分：試驗火焰50W水平與垂直火焰試驗方法GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗GB/T36945—2018電動自行車用鋰離子蓄電池詞匯由一個或多個單體電池和外殼、端子及保護裝置等必需的部件裝配成的組合體。23.4單體電池放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。4符號C?:2小時率額定容量(Ah)a)型號；b)標(biāo)稱電壓和額定容量；d)生產(chǎn)廠(或生產(chǎn)廠代碼);e)生產(chǎn)日期或批號。3按6.4.1.7的試驗方法測試，電池組應(yīng)保證功能正常，并且電池組正負極同外殼之間的絕緣阻值應(yīng)大于或等于20MQ。4絕緣阻值應(yīng)大于或等于1MΩ。絕緣阻值應(yīng)大于或等于1MQ。按6.4.3.6的試驗方法測試，電池組的非金屬材料外殼應(yīng)符合V-0等級的要求；印制板應(yīng)符合V-1等級的要求；導(dǎo)線的絕緣不應(yīng)有助于火焰的蔓延。5.2.5互認協(xié)同充電電池組應(yīng)具有與充電裝置互認協(xié)同充電的功能。按6.4.5的試驗方法測試，電池組充電應(yīng)先與充電裝置進行互認協(xié)同識別，通過后才能開始充電工作。電池組的醒目部位應(yīng)清晰和耐久地標(biāo)識至少下列標(biāo)志：a)生產(chǎn)廠；b)產(chǎn)品名稱與型號；c)標(biāo)稱電壓、額定容量、充電限制電e)生產(chǎn)日期或批號；f)必要的安全警示說明，示例如下：破損或鼓脹請勿繼續(xù)使用!請勿在允許的溫度范圍外充電或使用!h)安全使用年限，內(nèi)容為“電池組在正常使用條件下的安全使用年限為×年”;i)電池組唯一性編碼，編碼至少包含生產(chǎn)廠代碼，且應(yīng)為耐高溫永久性標(biāo)識。電池組a)～h)標(biāo)識按6.4.7a)的方法試驗后，信息應(yīng)完整、清晰，且不應(yīng)出現(xiàn)卷邊。電池組耐高溫永久性標(biāo)識按6.4.7b)的方法試驗后，標(biāo)識信息應(yīng)完整、清晰。56試驗方法6.1試驗條件測量儀器和設(shè)備準(zhǔn)確度應(yīng)不低于以下規(guī)定：a)電壓測量裝置：±0.5%;b)電流測量裝置：±0.5%;c)溫度測量裝置：±2℃;中直接導(dǎo)致的故障(如器件直接損壞)被認為是故障條件的一部分。規(guī)格書來確定出合理可預(yù)見的故障條件。例如：a)半導(dǎo)體器件(如保護開關(guān)管)任意2個引腳的短路和開路；c)電容器的短路和開路；d)限壓器件的短路和開路。充電前，電池以I?(A)恒流放電至放電終止電壓。在(23±2)℃試驗環(huán)境下，以0.4I?(A)充電，當(dāng)電池的端電壓達到充電限制電壓時，再轉(zhuǎn)以恒壓充電直至充電電流小于或等于0.04I?(A)為止，靜置6充電前，電池組以I?(A)恒流放電至放電終止電壓。在(23±2)℃試驗環(huán)境下，以0.4I?(A)充電，當(dāng)電池組的端電壓達到充電限制電壓時，再轉(zhuǎn)以恒壓充電直至充電電流小于或等于0.04I?(A)為止電壓。述試驗重復(fù)3次。記錄電池組3次實際放電容量。電池組的實際放電容量應(yīng)在3次內(nèi)達到額定容量，否則不能作為型式試驗的樣品。電池按照6.2.1.1的試驗方法充滿電后，用直流電源以I?(A)電流，充電至1.5倍充電限制電壓或電池按照6.2.1.1的試驗方法充滿電后，用外部電阻為(20±5)mΩ的導(dǎo)體連接電池正負極端并保電池按照6.2.1.1的試驗方法充滿電后，放入試驗箱中，然后以(5±2)℃/min的溫升速率進行升電池按照6.2.1.1的試驗方法充滿電后，用直徑φ5mm的耐高溫鋼針(如鎢鋼，針尖的圓錐角為觀察1h。7電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，按照GB/T4kV接觸放電測試(±4kV各10次)和8kV空氣放電測試(±8kV各10次)。對電池組施加(充電限制電壓+5V)的充電電壓至電池組保護，恢復(fù)后，將電池組正負極端子用外部電阻為(20±5)mΩ的導(dǎo)體連接至電池組保護。試驗應(yīng)在電池組正常工作條件和充電保護元器件(充電回路保護開關(guān)管、保險絲等)單一故障條件電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，對電池組以2I?電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，用外部電阻為(20±5)mΩ的導(dǎo)體連接電池組正負極試驗應(yīng)在電池組正常工作條件和放電保護元器件(放電回路保護開關(guān)管、保險絲等)的單一故障條件下分別進行。電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，用制造商規(guī)定的最大放電電流的1.5倍放電，共持續(xù)試驗應(yīng)在電池組正常工作條件和放電保護元器件(放電回路保護開關(guān)管、保險絲等)單一故障條件電池組按照6.2.2.2的試驗方法放完電后，在制造商規(guī)定的最高充電溫度或55℃(取兩者較高的溫度)加5℃的環(huán)境下放置8h,然后用制造商規(guī)定的最大充電電流進行充電，并保持10min,然后靜置電池組按照6.2.2.2的試驗方法放完電后，在制造商規(guī)定的最低充電溫度或0℃(取兩者較低的溫度)再降5℃的環(huán)境下放置16h,然后用制造商規(guī)定的最大充電電流進行充電，并保持10min,然后靜置6h。8電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，放置在一側(cè)是鋼制平板，一側(cè)是鋼制異形板(如圖1所示)的中間。異形板的半圓柱形擠壓頭的半徑為75mm,半圓柱體的長度大于被擠壓電池的尺寸，但不超過1m。擠壓方向為X軸方向和Y軸方向(車輛行駛方向為X軸方向，另一垂直于行駛方向的水平方向為Y軸方向),每個電池組只接受1次擠壓。擠壓速度為(5±1)mm/s,當(dāng)擠壓至電池組原尺寸的70%,或擠壓力達到30kN時保持5min,之后單位為毫米電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，直接安裝或借助于剛性試驗夾具安裝在試驗設(shè)備臺面上。在電池組3個互相垂直的方向上各承受6次等值的沖擊(3次正方向，3次負方向),至少要保證1個方向與水平面垂直。每個電池組應(yīng)經(jīng)受峰值加速度150g、脈沖持續(xù)時間6ms的半正弦波沖擊。測試結(jié)束靜置1h后，進行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，直接安裝或借助于剛性試驗夾具安裝在試驗設(shè)備臺面X(車輛行駛方向為X軸方向，另一垂直于行駛方向的水平方向為Y軸方向),測試結(jié)束靜置1h后，進行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。X向Y向Z向頻率功率譜密度(PSD)頻率功率譜密度(PSD)頻率功率譜密度(PSD)Hzg2/HzHzg2/HzHzg2/Hz50.0081450.0033750.0656070.0682270.0069970.197000.006540.003160.053429表1隨機振動測試譜(續(xù))Y向Z向頻率Hz功率譜密度(PSD)頻率Hz功率譜密度(PSD)頻率Hz功率譜密度(PSD)0.025550.001150.024700.001230.002320.037940.001510.000330.045530.001110.000530.041490.000640.001320.002970.000350.003640.00253X向功率譜密度均方根(RMS)為1.09g,Y向功率譜密度均方根為0.68g,Z向功率譜密度均方根為2.53g電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，由高度(電池組最低點高度)1000mm的位置自由跌落到混凝土平面上，方形電池組的6個表面方向、圓柱形電池組為軸向及兩個垂直的徑向(均為正反兩個方向)各1次共6次，每兩次之間的時間間隔為(3±1)min,測試結(jié)束后靜置4h。內(nèi)均勻施加至4倍電池組重量電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，在溫度為(72±2)℃的環(huán)境下存放6h,然后在溫度為(-40±2)℃的環(huán)境下存放6h,兩個溫度之間的轉(zhuǎn)換時間不超過30min,按以上步驟循環(huán)進行，共循環(huán)10次。然后將電池組在溫度為(20±5)℃的環(huán)境下存放24h。電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，浸沒在溫度為(20±5)℃的水槽中(以水淹沒電池組最上電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，按照GB/T2423.18—2021中試驗方法3進行測試。試驗后觀察2h,然后進行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。然后用直流電壓500V,測試電池組正極與外殼之電池組按照6.2.2.1的試驗方法充滿電后，置于交變溫度環(huán)境中，按照GB/T2423.4—2008執(zhí)行試驗方法2,最高溫度為65℃,循環(huán)5次。試驗后觀察2h,然后進行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。然后用直流電壓500V,測試電池組正極與外殼之間、負極與外殼之電池組的非金屬材料外殼、印制板按照GB/T5169.16進行測試；導(dǎo)線按照附錄A進行測試。池發(fā)生熱失控。電池組按照6.2.2.1進行標(biāo)準(zhǔn)充電后，選擇電池組內(nèi)靠近中心位置，或者被其他單體電池包圍的一單體電池相同的塊狀加熱裝置，可用該加熱裝置代替其中一個單體電池，與觸發(fā)對象的表面直接接觸；積；將加熱裝置的加熱面與單體電池表面直接接觸，加熱裝置的位置與6.4.4.5中規(guī)定的溫度傳感器的裝置的功率要求見表2,必要時可增加加熱功率，確保觸發(fā)對象發(fā)生熱失控；當(dāng)觸發(fā)對象發(fā)生熱失控時表2加熱裝置的功率要求觸發(fā)對象電能(E)Wh加熱裝置最大功率(P)W過充觸發(fā)熱失控方法：以電池能持續(xù)工作的最大電流對觸發(fā)對象進行恒流充電，直至其發(fā)生熱失控或觸發(fā)對象的荷電狀態(tài)達到3倍的電池額定容量；過充觸發(fā)要求在觸發(fā)對象上連接額外的導(dǎo)線以實現(xiàn)按如下方案操作。a)檢測電壓或溫度，應(yīng)使用原始的電路或追加新增的測試用電路。溫度數(shù)據(jù)的采樣間隔應(yīng)小于1s,準(zhǔn)確度要求為±2℃。b)加熱觸發(fā)時，溫度傳感器布置在遠離熱傳導(dǎo)的一側(cè)，即安裝在加熱裝置的對側(cè)(如圖2所示)。c)過充觸發(fā)時，溫度傳感器布置在單體電池表面與正負極等距，且離正負極最近的位置。a)硬殼及軟包電池b)圓柱形電池-Ic)圓柱形電池-Ⅱ標(biāo)引序號說明：3——溫度傳感器。圖2加熱觸發(fā)時溫度傳感器的布置位置示意圖判定條件如下：a)觸發(fā)對象產(chǎn)生電壓降，且下降值超過初始電壓的25%;b)監(jiān)測點溫度達到制造商規(guī)定的最高工作溫度；c)監(jiān)測點的速率dT/dt≥1℃/s,且持續(xù)3s以上。當(dāng)a)和c)或者b)和c)發(fā)生時，判定觸發(fā)對象發(fā)生熱失控。記錄電池組發(fā)出熱失控報警至起火或爆炸的時間，以及單體電池?zé)崾Э赜|發(fā)后1h內(nèi)電池組的狀電池組與充電裝置互認協(xié)同充電功能測試方法如下：按照如下方法進行標(biāo)志試驗。a)檢查電池組的5.2.6a)～h)相關(guān)標(biāo)志信息，并使用一塊蘸有水的棉布擦拭15s,然后再用一塊蘸有濃度為75%(體積分數(shù))乙醇的棉布擦拭15s。7型式試驗——產(chǎn)品停止生產(chǎn)半年以上又恢復(fù)生產(chǎn)或批量生產(chǎn)時；——合同環(huán)境下用戶提出要求時。試驗使用的樣品的制造期限不應(yīng)超過3個月，型式試驗的樣品應(yīng)是經(jīng)出廠檢驗合格的產(chǎn)品，且與交付產(chǎn)品保持一致。型式試驗的樣品與交付產(chǎn)品均不得使用梯次利用電池。型式試驗項目、程序按表3規(guī)定；樣品數(shù)量：電池10只，樣品編號為1#～10#;電池組12組，樣品編號為1#～12#。組號檢驗項目要求試驗方法樣品編號1電池標(biāo)志過充電過放電外部短路熱濫用針刺9#、10#組號檢驗項目要求試驗方法樣品編號2電池組標(biāo)志1井～12井I?(A)放電1井～12井靜電放電2井、3井、9#過放電過充電2井溫度保護