Tiêu chuẩn sản phẩm pin, đặc biệt là tiêu chuẩn an toàn, không chỉ là cơ sở quan trọng để hạn chế chất lượng mà còn là phương tiện quan trọng để chuẩn hóa trật tự thị trường và thúc đẩy tiến bộ công nghệ. Bài báo này giới thiệu, tóm tắt và phân tích các tiêu chuẩn chung hiện có và thảo luận ngắn gọn về các vấn đề tồn tại trong các hệ thống tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn pin lithium ion công suất phổ biến

1. tiêu chuẩn quốc tế

Tiêu chuẩn pin lithium ion điện quan trọng do IEC công bố bao gồm IEC62660-1:2010 pin lithium ion điện monome cho xe điện đường bộ Phần 1: thử nghiệm hiệu suất và IEC62660-2:2010 pin lithium ion điện monome cho xe điện đường bộ Phần 2: thử nghiệm độ tin cậy và lạm dụng. UN 38.3 “Khuyến nghị, tiêu chuẩn và sổ tay thử nghiệm của Liên hợp quốc về vận chuyển hàng hóa nguy hiểm” do Ủy ban Giao thông Liên hợp quốc ban hành, các yêu cầu đối với thử nghiệm pin lithium-ion nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho pin trong quá trình vận chuyển.

Tiêu chuẩn ISO dành cho pin lithium-ion bao gồm ISO12405-1:2011 xe điện – Quy trình thử nghiệm cho hệ thống và cụm pin lithium-ion Phần 1: ứng dụng công suất cao, ISO12405-2:2012 xe điện – Quy trình thử nghiệm cho hệ thống và cụm pin lithium-ion Phần 2: ứng dụng năng lượng cao và ISO12405-3:2014 xe điện – Quy trình thử nghiệm cho hệ thống và cụm pin lithium-ion – Phần 3: Yêu cầu an toàn, lần lượt hướng đến pin công suất cao, pin năng lượng cao và yêu cầu về hiệu suất an toàn, nhằm cung cấp các hạng mục thử nghiệm và phương pháp thử nghiệm tùy chọn cho toàn bộ nhà máy sản xuất xe.

2. Tiêu chuẩn Mỹ

UL2580 :2011 pin cho xe điện chủ yếu đánh giá độ tin cậy của việc lạm dụng pin và khả năng bảo vệ nhân viên trong trường hợp lạm dụng. Tiêu chuẩn đã được sửa đổi vào năm 2013.

SAE có một hệ thống tiêu chuẩn khổng lồ và hoàn hảo trong lĩnh vực ô tô. SAEJ2464:2009 kiểm tra an toàn và lạm dụng hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc lại của xe điện và xe điện hybrid được ban hành vào năm 2009 Đây là một loạt các hướng dẫn kiểm tra lạm dụng pin xe được áp dụng sớm ở Bắc Mỹ và trên thế giới, trong đó nêu rõ phạm vi áp dụng của từng mục kiểm tra và dữ liệu cần thu thập, đồng thời đưa ra gợi ý về số lượng mẫu cần thiết cho dự án thử nghiệm.

Tiêu chuẩn an toàn SAEJ2929:2011 cho hệ thống pin lithium điện và hybrid được ban hành năm 2011 là tiêu chuẩn an toàn do SAE đề xuất nhằm tóm tắt các tiêu chuẩn liên quan đến pin lithium điện đã được ban hành trước đó, bao gồm hai phần: thử nghiệm thường xuyên và thử nghiệm bất thường có thể xảy ra trong quá trình lái xe điện.

Tiêu chuẩn SAEJ2380:2013 về thử nghiệm rung động của ắc quy xe điện là tiêu chuẩn cổ điển để thử nghiệm rung động của ắc quy xe điện. Dựa trên kết quả thống kê của bộ sưu tập phổ tải rung động của xe thực tế đang chạy trên đường, phương pháp thử nghiệm phù hợp hơn với tình hình rung động của xe thực tế và có giá trị tham chiếu quan trọng.

3. tiêu chuẩn tổ chức khác

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) chủ yếu chịu trách nhiệm xây dựng chính sách năng lượng, quản lý ngành năng lượng và nghiên cứu và phát triển công nghệ liên quan đến năng lượng. Năm 2002, chính phủ Hoa Kỳ đã thành lập dự án “FreedomCAR”, và liên tiếp ban hành Sổ tay kiểm tra pin xe điện hybrid hỗ trợ điện FreedomCAR và Sổ tay kiểm tra lạm dụng hệ thống lưu trữ năng lượng cho xe điện và xe điện hybrid.

Hiệp hội công nghiệp ô tô Đức (VDA) chủ yếu chịu trách nhiệm về nhiều tiêu chuẩn khác nhau của cùng một ngành công nghiệp ô tô Đức. Các tiêu chuẩn được ban hành bao gồm thử nghiệm hệ thống pin VDA2007 cho xe điện hybrid, chủ yếu nhằm vào thử nghiệm hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống pin lithium-ion cho xe điện hybrid.

Ủy ban Kinh tế Châu Âu (ECE) R100.2 quy định thống nhất về việc phê duyệt xe liên quan đến các yêu cầu đặc biệt đối với xe điện Đây là các yêu cầu cụ thể do ECE xây dựng đối với xe điện, được chia thành hai phần: phần thứ nhất chuẩn hóa bảo vệ động cơ, hệ thống lưu trữ năng lượng sạc lại, an toàn chức năng và phát thải hydro của toàn bộ xe, và phần thứ hai là các yêu cầu cụ thể mới về tính an toàn và độ tin cậy của hệ thống lưu trữ năng lượng sạc lại.

Phân tích tiêu chuẩn về pin lithium ion

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn IEC62660 hướng đến thử nghiệm cấp độ đơn vị pin và mô-đun, trong khi tiêu chuẩn UL2580, SAEJ2929 và ISO12405 áp dụng cho thử nghiệm bộ pin và hệ thống pin. Ngoài IEC62660, các tiêu chuẩn khác về cơ bản liên quan đến thử nghiệm cấp độ bộ pin hoặc hệ thống. SAEJ2929 và ECER100.2 thậm chí còn đề cập đến thử nghiệm cấp độ xe. Điều này cho thấy việc xây dựng các tiêu chuẩn quốc tế chú trọng hơn đến việc ứng dụng pin trong toàn bộ xe, phù hợp hơn với nhu cầu ứng dụng thực tế.

2. Nội dung mục kiểm tra

Nhìn chung, tất cả các hạng mục kiểm tra có thể được chia thành hai loại: hiệu suất điện và độ tin cậy an toàn, và độ tin cậy an toàn có thể được chia thành độ tin cậy cơ học, độ tin cậy môi trường, độ tin cậy lạm dụng và độ tin cậy điện.

Độ tin cậy cơ học, mô phỏng ứng suất cơ học của xe trong quá trình lái xe, chẳng hạn như rung động và mô phỏng độ xóc của xe trên đường; Độ tin cậy về môi trường, mô phỏng khả năng chịu đựng của xe trong các điều kiện khí hậu khác nhau. Ví dụ, chu kỳ nhiệt độ mô phỏng tình huống của xe khi chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm lớn hoặc lái xe qua lại ở các khu vực lạnh và nóng; Lạm dụng độ tin cậy, chẳng hạn như hỏa hoạn, để điều tra tính an toàn của pin trong trường hợp sử dụng không đúng cách; Đối với độ tin cậy về điện, chẳng hạn như các mục kiểm tra bảo vệ, điều quan trọng là phải điều tra xem hệ thống quản lý pin (BMS) có thể đóng vai trò bảo vệ vào thời điểm quan trọng hay không.

Về mặt cell pin, IEC62660 được chia thành hai tiêu chuẩn độc lập IEC62660-1 và IEC62660-2, tương ứng với các bài kiểm tra hiệu suất và độ tin cậy.

Về mặt thử nghiệm bộ pin và hệ thống pin, các tiêu chuẩn của Mỹ bao gồm nhiều hạng mục thử nghiệm nhất về hiệu suất điện và độ tin cậy. Về mặt thử nghiệm hiệu suất, DOE / id-11069 có nhiều hạng mục thử nghiệm hơn các tiêu chuẩn khác, chẳng hạn như đặc tính công suất xung lai (HPPC), độ ổn định điểm đặt hoạt động, tuổi thọ lịch, hiệu suất tham chiếu, phổ trở kháng, thử nghiệm kiểm tra điều khiển mô-đun, tải quản lý nhiệt và thử nghiệm mức hệ thống kết hợp với xác minh tuổi thọ.

Phương pháp phân tích kết quả thử nghiệm hiệu suất điện được giới thiệu chi tiết trong phần phụ lục của tiêu chuẩn. Trong số đó, thử nghiệm HPPC có thể được sử dụng để phát hiện công suất cực đại của pin lithium. Phương pháp thử nghiệm điện trở bên trong DC có nguồn gốc đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các đặc tính điện trở bên trong của pin. Về độ tin cậy, UL2580 có nhiều mục thử nghiệm hơn các tiêu chuẩn khác: sạc pin không cân bằng, điện áp chịu đựng, cách điện, thử nghiệm tính liên tục và thử nghiệm lỗi hệ thống ổn định làm mát / sưởi ấm. Nó cũng bao gồm thử nghiệm an toàn cơ bản cho các bộ phận của pin trên dây chuyền sản xuất. Về BMS, hệ thống làm mát và thiết kế mạch bảo vệ, các yêu cầu đánh giá an toàn được tăng cường. SAEJ2929 đề xuất tiến hành phân tích lỗi trên từng bộ phận của hệ thống pin và lưu các tài liệu có liên quan, bao gồm các biện pháp cải tiến dễ xác định lỗi.

Tiêu chuẩn ISO12405 bao gồm cả hiệu suất và độ an toàn của pin. ISO12405-1 là tiêu chuẩn kiểm tra hiệu suất pin cho các ứng dụng công suất cao và ISO12405-2 là tiêu chuẩn kiểm tra hiệu suất pin cho các ứng dụng năng lượng cao. Tiêu chuẩn trước bao gồm khởi động nguội và khởi động nóng.

Không giống như các tiêu chuẩn khác, SAEJ2929 và ECER100.2 đều liên quan đến các yêu cầu bảo vệ điện áp cao và thuộc danh mục an toàn của xe điện.

3. Mức độ nghiêm trọng

Đối với cùng một mặt hàng thử nghiệm, các tiêu chuẩn khác nhau có điểm giống và khác nhau. Ví dụ, liên quan đến trạng thái sạc (SOC) của mẫu thử nghiệm, ISO12405 yêu cầu SOC của pin điện là 50% và của pin năng lượng là 100%; ECER100.2 yêu cầu SOC của pin phải lớn hơn 50%; UN38.3 có các yêu cầu khác nhau đối với các mặt hàng thử nghiệm khác nhau và một số mặt hàng thử nghiệm cần pin tái chế.

Ngoài ra, mô phỏng cao, thử nghiệm nhiệt, rung động, va đập và đoản mạch bên ngoài phải được thử nghiệm với cùng một mẫu, nghiêm ngặt hơn. Đối với thử nghiệm rung động, ISO12405 yêu cầu các mẫu rung ở các nhiệt độ môi trường khác nhau. Nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp được khuyến nghị lần lượt là 75 ℃ và – 40 ℃.

Đối với thử nghiệm cháy, phương pháp thử nghiệm và thiết lập thông số trong ISO12405.3 là nung nóng trước, đốt trực tiếp và đốt gián tiếp bằng cách đốt cháy nhiên liệu. Không có thời gian để ngọn lửa dập tắt. Thử nghiệm cháy trong SAEJ2929 khác với thử nghiệm trước. Nó yêu cầu mẫu phải được đặt trong một thùng chứa bức xạ nhiệt, tăng nhiệt độ nhanh chóng lên 890 ℃ trong vòng 90 giây và giữ trong 10 phút, và không có thành phần hoặc chất nào đi qua lưới kim loại đặt bên ngoài mẫu thử.