Norme de test de batterie EV Lithium Ion Power-Partie 2

Norme de test de batterie EV Lithium Ion Power-Partie 2

2.1.2 Test de surcharge/surdécharge

Afin d'évaluer la fonction du système de protection contre les surcharges/surdécharges, cela peut se produire lorsque la charge ou la décharge de la batterie dépasse les limites recommandées par le fabricant, comme une panne du chargeur. Presque toutes les normes et réglementations stipulent cet élément de test

Les risques de sécurité importants pendant la surcharge sont la décomposition de l'électrolyte, la panne de la cathode et de l'anode, la dégradation du diaphragme et la décomposition exothermique du revêtement de lithium, entraînant une surchauffe de la batterie et une chaleur incontrôlable. Si une température suffisante est atteinte (par exemple 200 ℃), la colle fluorée subira une réaction exothermique avec le carbone lithium. Les facteurs affectant les résultats des tests incluent le taux de charge et le SOC final.

Pour le test de surcharge, chargez la batterie selon le courant de charge spécifié dans la norme jusqu'à ce que les conditions de fin de charge définies (telles que 200 % SOC, 130 % SOC, etc.) soient atteintes ou que le dispositif de protection soit utilisé (comme la déconnexion de la charge , réduction de courant, etc.). Il existe de grandes différences dans les dispositions de certaines normes et réglementations sur le courant de surcharge et les conditions de fin de charge, ce qui entraîne de grandes différences dans les résultats des tests, et les résultats des tests des différentes normes et réglementations ne sont pas comparables. La température de démarrage de l'emballement thermique de la batterie surchargée (SOC > 100 %) montre une température de démarrage inférieure (dans la plage de 65 ~ 80 ℃).

Des accidents graves se produisent généralement sur des cellules de batterie avec une surcharge sévère (par exemple deux fois la capacité nominale), mais des cycles de charge/décharge répétés sous une surcharge moyenne (110 % de SOC) peuvent également entraîner un court-circuit interne ou une défaillance de la batterie.

Le test de décharge excessive (ou décharge forcée) est également très important. Le risque de sécurité lors d'une décharge excessive est l'inversion de polarité, entraînant l'oxydation du collecteur d'anode et du placage du côté cathode. Même une petite décharge excessive peut entraîner la formation de dendrites et éventuellement un court-circuit. Pendant le test de décharge excessive, déchargez la batterie complètement chargée (par exemple taux de 1C pendant 1,5h, ou décharge de taux C/3 jusqu'à ce que l'équipement testé interrompe ou limite la décharge). Les paramètres de test des différentes normes et réglementations varient considérablement. On peut conclure que les résultats des tests peuvent dépendre des normes ou réglementations suivies. Par conséquent, il est nécessaire d'unifier les paramètres de test pour des tests comparables.

2.2 Test d'environnement sévère

Le test environnemental vise à évaluer les performances de sécurité du système dans des conditions de changement de température, telles qu'un incendie causé par la température ambiante dans différentes régions ou des accidents causés par des conditions météorologiques extrêmes. Les tests environnementaux sévères les plus courants sont décrits ci-dessous : test de choc thermique et de cycle, test de stabilité thermique, test de surchauffe et test de feu externe.

2.2.1 Choc thermique et essai de cycle

Ce test est important pour évaluer les changements dans l'intégrité du DUT dus à l'exposition à des changements de température extrêmes et soudains (par exemple, l'expansion et la contraction des composants de la batterie lorsque le véhicule entre ou sort d'un garage chauffé ou gelé pendant le transport). Pendant le choc thermique et le test de cycle, le DUT résistera à deux limites de température, haute et basse température, et maintiendra le temps spécifié sous chaque limite de température. Les tests de choc thermique et de cycle décrits dans les normes et réglementations ont des limites de température maximales différentes. La limite de température inférieure de toutes les normes et réglementations est de – 40 ° C (la température minimale de la norme IEC62660-2 en fonctionnement sous tension est de – 20 ), bien que la limite de température supérieure soit différente.

Il convient de noter que UN / ECER-100 .02:2013 permet le fonctionnement d'équipements de protection pendant ce test, alors que dans d'autres normes internationales, les équipements de protection sont désactivés, ce qui rend les conditions de test plus strictes.

2.2.2 Essai de stabilité thermique

Ce test est important pour évaluer la stabilité de la batterie à haute température afin d'identifier la température de démarrage de l'emballement thermique de la batterie ou la stabilité à haute température. Au cours de l'essai, la température de la batterie doit être augmentée par pas de 5 ℃/min, augmentée jusqu'à la température spécifiée et maintenue pendant 30 minutes, ou jusqu'à ce que le DUT soit endommagé.

Les dispositions de SAEJ2464:2009 sont plus strictes. Il nécessite non seulement une vitesse de montée en température de 5 /min, mais également d'être maintenu pendant 30 min à chaque palier de température, mais aussi une température maximale de 300 ℃ (supérieure à la température maximale de fonctionnement de la batterie) jusqu'à ce que la température atteigne 300 ℃ ou un auto-échauffement se produit (supérieur à 1,0 ℃ / min). Il est utilisé pour évaluer le temps de démarrage de l'emballement thermique et la stabilité thermique de la batterie.

D'autres normes évaluent les performances de la batterie à haute température. Le but n'est pas d'atteindre un état d'emballement thermique, mais d'évaluer la stabilité thermique du DUT à cette température. Les batteries ont été ajoutées par paliers de 5 /min à partir de la température ambiante, portées à 130 , et placées à cette température pendant 30 min. Bien que la stabilité thermique soit très importante pour la sécurité des systèmes de stockage d'énergie, ils ne sont pas largement requis dans toutes les normes.

2.2.3 Essai de surchauffe

Le test de surchauffe (également appelé test de charge/décharge rapide, test de protection contre la surchauffe) vise à évaluer l'impact d'une défaillance du contrôle de la température ou d'une autre défaillance de la fonction de protection sur la surchauffe interne de la batterie.

Pour ce test, les normes européennes et internationales exigent que le système de contrôle thermique actif (par exemple le système de refroidissement) du DUT soit éteint et que le test de décharge de charge soit effectué en continu. Il n'y a pas d'intervalle de temps entre la charge et la décharge, ce qui entraînera une élévation de température du DUT. Trois normes internationales exigent que le test soit effectué dans un espace confiné pour évaluer l'inflammabilité de tout matériau gazeux libéré de la batterie pendant le test.

Les normes UN / ECE-R100.02:2013 n'exigent pas que le test soit effectué dans un espace confiné. Toutes les normes exigent l'arrêt de l'essai en cas d'endommagement du DUT (par exemple, fuite d'électrolyte, rupture, incendie ou explosion).

2.2.4 essai au feu externe

Le but du test d'incendie externe est d'évaluer le risque d'explosion de la batterie ou du véhicule lorsqu'il est exposé à une température élevée ou à une flamme externe. La source d'incendie peut être causée par une fuite de carburant du véhicule lui-même ou des véhicules à proximité.

Trois types d'épreuves :

(1) Test de chaleur rayonnante : batterie SAEJ 2464:2009 (100% SOC)

Il est placé dans un dispositif métallique cylindrique, qui est chauffé par rayonnement. La température doit atteindre 890 en 90 s et être maintenue pendant 10 min. Enregistrez le processus de test de la batterie ou après le test, y compris la déformation, la fuite, l'incendie, l'explosion, etc.

(2) Test de projectile : SAEJ 2929 : 2013 exposer le DUT à un feu uniforme et faire en sorte que le DUT soit entouré d'un tamis en fil d'acier, de sorte que les fragments causés par l'explosion de la batterie ne puissent pas pénétrer dans le tamis. L'ensemble du système de batterie doit être soumis à une température élevée et à un environnement de flammes jusqu'à ce que le système de batterie soit complètement en feu. Lorsque cette condition est atteinte, retirez la source de chaleur externe et la source de flamme et laissez le système de batterie continuer à brûler. Lorsqu'il n'y a pas de flamme visible, le test est terminé et la période d'observation commence après le test.

(3) Essai de combustion du carter d'huile : l'essai décrit dans l' ONU/ ECE-R 100.02:2013 et iso6469-1:2019 se produit en brûlant du carburant dans le carter d'huile. Le DUT est placé sur une table à friction au-dessus du disque d'essai chargé de carburant. Pendant le test, allumez le carburant dans le disque de test à au moins 3 m du DUT et préchauffez le DUT pendant 60 s. Placer ensuite le bac à carburant sous le DUT (la distance est de 50 cm, ou la hauteur depuis le sol de la surface inférieure de l'objet d'essai lorsque le véhicule est déchargé, ou comme convenu entre le constructeur et le client), et exposer directement le DUT à la flamme pendant les années 70. Couvrir la plaque de couverture réfractaire sur le carter d'huile et tester le DUT dans cet état pendant 60 s. Retirez le carter d'huile et observez pendant 3h selon UN / ECE-R 100.02:2013 et ISO 6469-1:2019 ou jusqu'à ce que le DUT atteigne la température ambiante. S'il n'y a aucun signe d'explosion pendant le test, le test est réussi.

3. Conclusion

Ce document fait une analyse comparative complète de diverses normes et réglementations sur les performances de sécurité des batteries lithium-ion pour véhicules électriques dans les éléments de test de la sécurité électrique et des environnements difficiles. Comparez les paramètres et les conditions d'essai utilisés dans les méthodes d'essai décrites dans ces normes et réglementations. Les conclusions suivantes sont tirées de l'analyse effectuée :

Les conditions d'essai (par exemple SOC, température) de certains tests (par exemple surcharge, choc thermique, incendie extérieur, etc.) sont assez larges. Cela rend impossible pour différentes normes d'obtenir des données, et la différence de paramètres peut être due à différents scénarios envisagés par les fabricants de normes. Afin d'effectuer un test équitable et équivalent, il est suggéré d'unifier les paramètres et les conditions de test. Étant donné que le pire des cas correspond généralement au SOC maximal, il est logique d'effectuer des tests pertinents dans ce cas. La plupart des normes exigent déjà 100 % de SOC, mais le règlement UN/ECE-R100.02:2013 autorise les tests à pas moins de 50 % de SOC.

Une attention particulière doit également être accordée à la comparabilité des essais de composants des éléments de batterie, des modules et des blocs-batteries. Par exemple, il a été montré que le courant initial qui se produit dans un test de court-circuit est affecté par la taille du DUT et son type de connexion (c'est-à-dire parallèle ou série).

Du point de vue de la sécurité électrique et des exigences de tests environnementaux sévères des batteries lithium-ion (cellules de batterie, modules de batterie, blocs-batteries ou systèmes) pour véhicules électriques, les conditions de test requises par les différentes normes et réglementations sont incohérentes, de sorte que les résultats des tests de les mêmes items de test ne sont pas comparables.