手動整理GB 44240電能存儲系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全測試設(shè)備

6 電池電安全

6.1 高溫外部短路

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，放置在57℃士4℃的環(huán)境中，待電池達(dá)到57℃±4℃后，再放置30min。然后用導(dǎo)線連接電池正負(fù)極端，并確保全部外部電阻不高于5m。試驗過程中監(jiān)測電池溫度變化，當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一時，試驗終止。

a)電池溫度下降值達(dá)到峰值溫升的80%。

b)短接時間達(dá)到6h。

試驗終止后觀察1h。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

當(dāng)有爭議時，a)和b)選較嚴(yán)者。

由試驗裝置不合適導(dǎo)致的試驗失敗，應(yīng)更換合適的試驗裝置后再進(jìn)行本試驗，

6.2 過充電

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，用制造商規(guī)定的最大充電電流充電。

當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一時，試驗終止。

a)充電至1.5倍的充電限制電壓后持續(xù)恒壓充電1h。

b)總充電時間達(dá)到1.5h。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

注:如果使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池進(jìn)行此試驗，試驗參數(shù)根據(jù)電池并聯(lián)塊或模塊中電池串并聯(lián)關(guān)系加倍，串聯(lián)增壓，并聯(lián)增流。

6.3 強(qiáng)制放電

將電池按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放完電后，以1,的電流進(jìn)行反向充電至負(fù)的充電上限電壓-U.)，反向充電時間共計90min。

如果在反向充電 90min內(nèi)，電壓達(dá)到負(fù)的充電上限電壓(-U)，應(yīng)通過減小電流保持該電壓繼續(xù)進(jìn)行反向充電，反向充電共計90min后終止試驗，如圖2情況1所示。

如果在反向充電 90min內(nèi)，電壓未達(dá)到負(fù)的充電上限電壓(一U)，則反向充電共計 90min后終止試驗，如圖2情況2所示。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

7 環(huán)境安全

7.1 低氣壓

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，將電池放置于20℃士5℃的真空箱中，抽真空將箱內(nèi)壓強(qiáng)降低至11.6kPa，并保持6h。

具體試驗方法按照GB/T2423.21中的相關(guān)條款

電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

7.2 溫度循環(huán)

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，將電池放置在溫度為20℃士5℃的可控溫的試驗箱中進(jìn)行如下步驟:

a)將試驗箱溫度升為72℃士2℃，并保持6h;

b)然后將試驗箱溫度降至-40℃士2℃，并保持6h;

c)重復(fù)步驟a)~步驟b)，共循環(huán)10次。

試驗過程中每兩個溫度之間的轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不大于30min，步驟示意圖見圖3。

對于大型電池，暴露于極端試驗溫度(72℃士2℃或-40℃士2℃)的時間至少應(yīng)為12h。

具體試驗方法按照GB/T2423.22中的相關(guān)條款。

電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

7.3 振動

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，將樣品緊固在振動試驗臺上，按表4中的參數(shù)進(jìn)行正弦振動測試。

每個方向進(jìn)行12個循環(huán)，每個方向循環(huán)時間共計3h的振動。圓柱型電池按照其軸向和徑向兩個方向進(jìn)行振動試驗，方型電池和軟包裝電池按照三個相互垂直的方向進(jìn)行振動試驗。

具體試驗方法按照GB/T2423.10中的相關(guān)條款。

電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

7.4 加速度沖擊

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，固定在沖擊臺上，進(jìn)行半正弦脈沖沖擊試驗，峰值加速度為150g士258，脈沖持續(xù)時間為6ms士1ms。大型電池應(yīng)經(jīng)受峰值加速度50g士8g、脈沖持續(xù)時間11ms士2ms的半正波沖擊。電池每個方向進(jìn)行三次加速度沖擊試驗，接著在反方向進(jìn)行三次加速度沖擊試驗。

圓柱型電池按照其軸向和徑向兩個方向進(jìn)行沖擊試驗，總共進(jìn)行12次沖擊;方型電池和軟包裝電池按照三個相互垂直的方向依次進(jìn)行沖擊試驗，總共進(jìn)行18次沖擊。

具體試驗方法按照GB/T2423.5中的相關(guān)條款。

電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

7.5 重物沖擊試驗機(jī)

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電，靜置10min，再按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放出額定容量的50%后，將電池置于平臺表面，將直徑為15.8mm士0.1mm的金屬棒橫置在電池幾何中心上表面，采用質(zhì)量為9.1kg士0.1kg的重物從610mm+25mm的高處自由落體狀態(tài)撞擊放有金屬棒的樣品表面，重物沖擊試驗中圓柱型電池和方型電池電池放置示意圖如圖4所示，軟包裝電池放置示意圖參考方型電池。并觀察6h。高度610mm士25mm為從樣品最高表面到重物底部平面的高度。

要求圓柱型電池沖擊試驗時使其縱軸向與重物表面平行，金屬棒與電池縱軸向垂直且盡量與沖擊面平行，方型電池和軟包裝電池只對寬面進(jìn)行沖擊試驗。1個樣品只做一次沖擊試驗。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

7.6 擠壓

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，置于平面上，將半徑(R)75mm的鋼質(zhì)半圓柱體置于電池寬面上進(jìn)行擠壓，半圓柱體縱軸經(jīng)過寬面幾何中心目與電池極耳方向垂直，長度(L)應(yīng)大于被擠壓電池尺寸，施加 50kN士1kN的擠壓力，擠壓電池的速度為0.1mm/s。一旦壓力達(dá)到最大值并保持10 min 或電池的電壓下降三分之一時，停止擠壓試驗。試驗過程中電池應(yīng)防止發(fā)生外部短路。試驗后觀察1h。

圓柱型電池擠壓時使其縱軸向與平面平行，方型電池和軟包裝電池只對電池的寬面進(jìn)行擠壓試驗。試驗中半圓柱體參照圖5所示。1個樣品只做一次擠壓試驗。擠壓過程中，擠壓達(dá)到截止條件和擠壓裝置停止的時間間隔應(yīng)不大于100ms。對于軟包裝電池應(yīng)不起火、不爆炸，其他電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。不應(yīng)在防爆閥或泄壓點之外的位置發(fā)生破裂。

7.7 淺刺(模擬內(nèi)部短路)

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，用幣5mm的耐高溫鋼針(如鎢鋼，針尖的圓錐角為45°)，以 0.1mm/s的速度，從垂直于電池極板的方向刺人電池10mm深度或電池厚的 30%，取較大值，刺人位置宜靠近所刺面的幾何中心，鋼針停留在電池中，觀察1h。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

刺入電池深度為實際刺入深度減去電池外殼厚度后的深度，對于電池外殼厚度小于或等于10 mm 的，按 10 mm 計人。

7.8 熱濫用試驗箱

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，將電池放人試驗箱中。試驗箱試驗環(huán)境溫度以(5士2)℃/min的溫升速率進(jìn)行升溫，當(dāng)箱內(nèi)溫度達(dá)到(130士2)℃后恒溫，并持續(xù)1h。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

7.9 跌落

7.9.1 一般要求

將電池或電池組按照4.5.1的試驗方法充滿電后，按表5和圖6的跌落高度及方式自由落體跌落于混凝土板或金屬板上，如果是金屬板，通過合適的措施避免電池或電池組系統(tǒng)的外部短路。如果使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池進(jìn)行此試驗，跌落高度以最小組成單體電池質(zhì)量對應(yīng)的高度進(jìn)行試驗。

非懸掛式大型電池組允許選用有監(jiān)控電路的電池模塊和其機(jī)械固定框架進(jìn)行本項試驗，按樣品最不利的跌落高度，最大平面向下跌落于混凝土板上或金屬板上。

試驗后需觀察1h。

樣品應(yīng)不起火、不爆炸。

7.9.2 整體跌落試驗

質(zhì)量小于50kg的樣品，采用整體跌落試驗。

充滿電的樣品以0.2L恒流放電至制造商規(guī)定的安裝或維護(hù)的荷電狀態(tài)。若制造商未規(guī)定，充電后樣品不進(jìn)行放電。

樣品按照表5中規(guī)定的高度1次跌落在混凝土板或金屬地板上，如果是金屬板，通過合適的措施避免電池或電池組系統(tǒng)的外部短路。

質(zhì)量小于7kg的樣品進(jìn)行自由跌落，7kg及以上，50kg以下的樣品進(jìn)行底面向下方跌落，由制造商規(guī)定測試單元的底面。

測試完成后樣品至少靜置1h并目測檢查。

7.9.2 邊和角跌落測試

質(zhì)量在50kg及以上的樣品，采用邊和角跌落試驗。充滿電的樣品，按照表5中規(guī)定的高度2次跌落在混凝土板上。跌落測試條件如圖7、圖8和圖9所選擇最短邊緣以及對應(yīng)的角為跌落點。術(shù)

充滿電的樣品以0.21,恒流放電至制造商規(guī)定的安裝或維護(hù)的荷電狀態(tài)。若制造商未規(guī)定安裝或維護(hù)的荷電狀態(tài)，充滿電后樣品不進(jìn)行放電。

樣品按照表5中規(guī)定的高度2次跌落在混凝土板或金屬地板上，跌落測試應(yīng)保證如圖7、圖8和圖9所示的最短邊跌落和角跌落能重復(fù)的撞擊點。每種撞擊類型的兩次撞擊應(yīng)位于同一角落和同一最短邊。對于角和邊跌落，樣品的放置方向應(yīng)確保穿過待撞擊角/邊的直線，且試驗裝置幾何中心大致垂直于撞擊表面。測試完成后樣品靜置至少1h并目測檢查。

樣品通過手持跌落，當(dāng)使用起重釋放裝置，則釋放時，不應(yīng)向裝置施加旋轉(zhuǎn)或側(cè)向力。

8 電池組系統(tǒng)電安全

8.1 電池組管理單元/電池組管理系統(tǒng)要求

電能存儲系統(tǒng)用鋰蓄電池組系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計有電池組管理單元(BMU)或電池組管理系統(tǒng)(BMS)確保電池和電池組在指定的工作范圍內(nèi)工作。BMU/BMS應(yīng)能發(fā)現(xiàn)電池和電池組的電壓、溫度和電流的異常狀態(tài)并做出控制。

8.2 試驗樣品

試驗樣品為電池組系統(tǒng)，或者小的單元，詳見表2。樣品以正常工作狀態(tài)進(jìn)行試驗(僅由BMU/BMS進(jìn)行控制的試驗樣品，閉合終端接觸器)，除8.6外，如果試驗樣品有散熱系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用策略將其開啟或關(guān)閉。

8.3 過壓充電控制

將樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放完電后，用推薦最大充電電流充電，充電電壓設(shè)置為充電上限電壓的1.1倍以上。如果難以使用整個樣品進(jìn)行試驗，準(zhǔn)許選擇樣品的一部分進(jìn)行試驗。

充電至BMU/BMS終止充電。將樣品進(jìn)行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在充電結(jié)束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中應(yīng)能完全按照設(shè)計正常工作。充電示例見圖10。

如果BMU/BMS沒有終止充電，試驗應(yīng)在出于安全考慮的合適時機(jī)停止，比如，當(dāng)電池電壓超過103%的電池充電上限電壓時，或者超過電池充電上限電壓的時間達(dá)到1min時。

BMU/BMS在電池超過充電上限電壓前終止充電，應(yīng)不起火、不爆炸。

試驗過程中保護(hù)系統(tǒng)符合保護(hù)策略發(fā)生不可恢復(fù)性的斷路也準(zhǔn)許判定為合格，但發(fā)生不可恢復(fù)的短路不應(yīng)判定為合格。

8.4 過流充電控制

將樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放完電后，用超過最大充電電流20%的電流進(jìn)行充電。將樣品進(jìn)行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在充電結(jié)束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中應(yīng)能完全按照設(shè)計正常工作。

BMU/BMS應(yīng)發(fā)現(xiàn)過流充電并將充電電流控制在最大充電電流以下(包括切斷充放電回路)。不起不爆炸?；?，

試驗過程中保護(hù)系統(tǒng)符合保護(hù)策略發(fā)生不可恢復(fù)性的斷路，準(zhǔn)許判定為合格;但發(fā)生不可恢復(fù)的短路不應(yīng)判定為合格。

8.5 欠壓放電控制

將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后,以0.21,放電至額定容量的30%。然后以規(guī)定的最大放電電流進(jìn)行放電。

BMU/BMS在電池放電至放電截止電壓前終止放電。

如果難以對整個電池組系統(tǒng)進(jìn)行欠壓放電，準(zhǔn)許選擇樣品的一部分(如電池組系統(tǒng)中的電池)進(jìn)行試驗。

將樣品進(jìn)行3次測試。

數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在放電結(jié)束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中應(yīng)能完全按照設(shè)計正常工作。

BMU/BMS應(yīng)采取動作切斷放電電流。不起火，不爆炸。

試驗過程中保護(hù)系統(tǒng)符合保護(hù)策略發(fā)生不可恢復(fù)性的斷路也準(zhǔn)許判定為合格，但發(fā)生不可恢復(fù)的短路不應(yīng)判定為合格。

8.6 過熱控制

樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放完電后，將樣品按照推薦的電流充電至額定容量的50%。使樣品的溫度上升至比最高工作溫度高5℃，在此高溫下繼續(xù)充電至BMS終止充電。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在試驗結(jié)束后保持1h(如BMS終止充電)。

注:最高工作溫度指電池或電池組的上限充電溫度值，取較小者。

BMU/BMS應(yīng)能發(fā)現(xiàn)過高溫度并終止充電。試驗樣品的各項功能在測試過程中應(yīng)能完全按照設(shè)計正常工作。

試驗過程中保護(hù)系統(tǒng)符合保護(hù)策略發(fā)生不可恢復(fù)性的斷路也準(zhǔn)許判定為合格，但發(fā)生不可恢復(fù)的短路不應(yīng)判定為合格。

9 其他要求

9.1 耐異常熱

直接安裝在帶危險電壓的部件上的非金屬材料應(yīng)能抵抗異常加熱。根據(jù)GB/T5169.21，通過對零件進(jìn)行球壓試驗來檢查合規(guī)性。如果通過對材料物理特性的檢查能清楚地看出其將滿足本試驗的要求，則不進(jìn)行試驗。試驗在溫度為(AT+Tmx+15℃)士2℃的加熱箱中進(jìn)行。

注1:AT是指在25℃士5℃條件下，制造商規(guī)定的最不利運(yùn)行條件下熱塑性部件的最大溫升。

注2:T指電池組系統(tǒng)制造商規(guī)定的上限環(huán)境溫度。

9.2 阻燃性

用做外殼的熱塑性材料應(yīng)使用V-0級材料;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。

電池組的熱塑性外殼材料在最薄使用厚度下根據(jù)GB/T5169.16進(jìn)行試驗;印制板按照GB/T5169.16進(jìn)行測試:導(dǎo)線按照GB31241-2022的附錄G進(jìn)行測試。

9.3 運(yùn)輸和安裝過程中的電氣絕緣檢查

在運(yùn)輸和安裝過程中，電池包或電池組模塊或電池并聯(lián)塊的危險帶電部件應(yīng)覆蓋或絕緣，以防人員接觸。通過絕緣電阻測試或其他等效測試方法來檢查是否符合電氣絕緣。

正極端與電池組除帶電可觸及表面以外的外部暴露金屬表面間的絕緣電阻在施加直流500V電壓

60s下應(yīng)不小于5 MΩ。

內(nèi)部配線及其絕緣特性應(yīng)能承受最高的預(yù)期電流、電壓和溫度。布線方向應(yīng)確保導(dǎo)線之間保持足夠的電氣間隙和爬電距離。內(nèi)部連接的機(jī)械完整性應(yīng)能適應(yīng)可合理預(yù)見的誤使用條件(例如單靠錫焊不被認(rèn)為是可靠的安全防護(hù)連接方式)。相關(guān)檢驗方法按照GB4943.1-2022的規(guī)定。

9.4 運(yùn)輸和安裝過程中的短路保護(hù)

將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電。樣品放置在室溫下，直至樣品溫度穩(wěn)定在25℃+5℃短路樣品的正負(fù)極端子，外部短路電阻為(30m±10m)X模塊結(jié)構(gòu)系數(shù)(電池串聯(lián)數(shù)/電池并聯(lián)數(shù))，或不大于5m2，取較高值。并確保全部外部電阻不高于100m2。試驗過程中監(jiān)測電池溫度變化，當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一時，試驗終止。

a)外殼溫度下降值達(dá)到峰值溫升的80%。

b)短接時間達(dá)到6h。

試驗后樣品應(yīng)不破裂、不起火、不爆炸，

當(dāng)有爭議時，a)和b)選較嚴(yán)者。

注:樣品為電池組系統(tǒng)，如果為運(yùn)輸方便，電池包被分為了多個部分，每個部分也需要通過該測試。

9.5 反向連接保護(hù)

將電池組(或模塊)按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，以0.21,放電至由電池組系統(tǒng)制造商規(guī)定的運(yùn)輸或維護(hù)的荷電狀態(tài)。如有可能，切斷BMS和電池組系統(tǒng)的主電源。反接電池組系統(tǒng)中的一個樣品，電池組系統(tǒng)中的其他樣品保持正確的極性。打開BMS和電池組系統(tǒng)的主電源。以制造商規(guī)定的條件對電池組系統(tǒng)進(jìn)行充電，直至充滿或保護(hù)功能停止充電。電池組系統(tǒng)應(yīng)放置1h。如果電池組系統(tǒng)能進(jìn)行放電，以制造商規(guī)定的最大放電電流進(jìn)行放電，直至電池組系統(tǒng)終止放電。電池組系統(tǒng)應(yīng)放置1h。如果電池組系統(tǒng)無法進(jìn)行放電，則放置1h，而不進(jìn)行放電。

試驗后樣品不破裂、不起火、不爆炸。

如果樣品具備防止反向連接的特點，或在工廠模塊或電池包已與帶有BMS的電池組系統(tǒng)連接好準(zhǔn)許不進(jìn)行該測試。

運(yùn)輸過程中宜斷開模塊之間的電連接

9.6 電池組系統(tǒng)抗電強(qiáng)度

電池組系統(tǒng)按照GB4943.1-2022中5.4.8進(jìn)行濕熱處理后，應(yīng)符合GB4943.1-2022中5.4.9規(guī)定抗電強(qiáng)度試驗要求。

9.7 電池?zé)崾Э嘏c電池組系統(tǒng)熱擴(kuò)散

9.7.1 電池?zé)崾Э?/p>

電池按照附錄B進(jìn)行熱失控試驗后，應(yīng)不起火、不爆炸。

9.7.2 電池組系統(tǒng)熱擴(kuò)散

電池組系統(tǒng)熱擴(kuò)散按照以下要求和試驗方法進(jìn)行，

a)目的

本試驗評估電池組系統(tǒng)承受單電池?zé)崾Э厥录哪芰?，以確保熱失控事件不會導(dǎo)致電池組系統(tǒng)著火。

b)試驗

將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，激光加熱電池組系統(tǒng)內(nèi)的一個電池(以下簡稱為目標(biāo)電池)，直至該電池發(fā)生熱失控。電池?zé)崾Э亻_始后，關(guān)閉熱源，觀察電池組系統(tǒng)24h。激光測試程序示例見附錄C。

準(zhǔn)許使用激光以外的其他方法引發(fā)目標(biāo)電池的熱失控,見附錄D。當(dāng)有爭議時，選較嚴(yán)者。

準(zhǔn)許對電池組系統(tǒng)進(jìn)行改裝，以促進(jìn)電池的熱失控。要盡量減少改裝，且改裝應(yīng)不影響電池組系統(tǒng)的熱性能。準(zhǔn)許采用模塊代替電池組系統(tǒng)進(jìn)行試驗。為確保試驗結(jié)果的一致性，試驗?zāi)K需要滿足被加熱的電池周圍相鄰的電池布局與電池組中的布局一致。

造成電池?zé)崾Э厮褂玫姆椒☉?yīng)在測試報告中說明。

9.7的試驗在具有防護(hù)措施的場所進(jìn)行，試驗進(jìn)行時采取安全警示。

c)合格判據(jù)

電池間應(yīng)不發(fā)生熱擴(kuò)散，電池組系統(tǒng)應(yīng)無外部火焰、電池組系統(tǒng)外殼應(yīng)不發(fā)生破裂。

如果電池組系統(tǒng)沒有外殼，制造商應(yīng)指定防火區(qū)域。

注:由目標(biāo)電池引起的起火或者電池組系統(tǒng)外殼破裂是允許的，因為故意造成目標(biāo)電池?zé)崾Э厥亲鳛闇y試目的的觸發(fā)。

GB 44240-2024標(biāo)準(zhǔn)所需的部分測試設(shè)備