Norme d'essai pour les batteries lithium-ion de puissance

Norme d'essai pour les batteries lithium-ion de puissance

Les normes relatives aux batteries, en particulier les normes de sécurité, constituent non seulement une base importante pour limiter la qualité, mais aussi un moyen important de normaliser l'ordre du marché et de promouvoir le progrès technologique. Ce document présente, résume et analyse les normes communes existantes et examine brièvement les problèmes que posent ces systèmes de normes.

Normes communes pour les batteries lithium-ion

normes internationales

Parmi les normes importantes relatives aux batteries lithium-ion de puissance publiées par la CEI, citons IEC62660-1:2010 Batterie lithium-ion de puissance monomère pour véhicules routiers électriques - Partie 1 : essai de performance et IEC62660-2:2010 Batterie lithium-ion de puissance monomère pour véhicules routiers électriques - Partie 2 : essai de fiabilité et d'utilisation abusive. UN 38.3 "United Nations recommendations, standards and test manual on the transport of dangerous goods" publié par le Comité des transports des Nations Unies, les exigences pour l'essai des batteries lithium-ion visent à assurer la sécurité des batteries pendant le transport.

Les normes ISO pour les batteries lithium-ion de puissance comprennent ISO12405-1:2011 Véhicules à propulsion électrique - Procédures d'essai pour les ensembles et systèmes de batteries lithium-ion de puissance - Partie 1 : applications à haute puissance, ISO12405-2:2012 Véhicules à propulsion électrique - Procédures d'essai pour les ensembles et systèmes de batteries lithium-ion de puissance - Partie 2 : applications à haute énergie, et ISO12405-3 :2014 Véhicules à propulsion électrique - Procédures d'essai pour les ensembles et systèmes de batteries au lithium-ion - Partie 3 : Exigences de sécurité, qui visent respectivement les batteries de grande puissance, les batteries de grande énergie et les exigences de performance en matière de sécurité, afin de fournir des éléments et des méthodes d'essai facultatifs pour l'ensemble de l'usine de véhicules.

Norme américaine

UL2580:2011 batterie pour véhicules électriques évalue principalement la fiabilité de l'abus de la batterie et la capacité à protéger le personnel en cas d'abus. La norme a été révisée en 2013.

La SAE dispose d'un vaste système de normes parfaites dans le domaine de l'automobile. SAEJ2464:2009 safety and abuse test of rechargeable energy storage system of electric and hybrid electric vehicles publié en 2009 Il s'agit d'un premier lot de manuels d'essais d'abus de batteries de véhicules appliqués en Amérique du Nord et dans le monde, qui indique clairement le champ d'application de chaque élément d'essai et les données à collecter, et donne également des suggestions sur le nombre d'échantillons requis pour le projet d'essai.

SAEJ2929:2011 safety standard for electric and hybrid lithium battery system publié en 2011 est une norme de sécurité proposée par la SAE qui résume diverses normes relatives aux batteries au lithium de puissance publiées auparavant, et qui comprend deux parties : les tests de routine et les tests anormaux qui peuvent survenir pendant la conduite des véhicules électriques.

SAEJ2380:2013 vibration test of electric vehicle battery est une norme classique pour les essais de vibration des batteries de véhicules électriques. Basée sur les résultats statistiques de la collecte du spectre de charge vibratoire d'un véhicule réel circulant sur la route, la méthode d'essai est plus conforme à la situation vibratoire du véhicule réel et possède une valeur de référence importante.

autres normes d'organisations

Le ministère américain de l'énergie (DOE) est principalement responsable de la formulation de la politique énergétique, de la gestion de l'industrie énergétique et de la recherche et du développement des technologies liées à l'énergie. En 2002, le gouvernement américain a mis en place le projet "FreedomCAR" et a publié successivement le manuel d'essai de la batterie des véhicules électriques hybrides à assistance électrique FreedomCAR et le manuel d'essai des systèmes de stockage d'énergie pour les véhicules électriques et électriques hybrides.

L'association allemande de l'industrie automobile (VDA) est principalement responsable des diverses normes de l'industrie automobile allemande. Les normes publiées comprennent le test VDA2007 du système de batterie pour les véhicules électriques hybrides, qui vise principalement le test de performance et de fiabilité du système de batterie lithium-ion pour les véhicules électriques hybrides.

Commission économique pour l'Europe (CEE) R100.2 dispositions uniformes relatives à l'homologation des véhicules en ce qui concerne les prescriptions particulières applicables aux véhicules électriques Il s'agit des prescriptions particulières formulées par la CEE pour les véhicules électriques, qui sont divisées en deux parties : la première partie normalise la protection du moteur, le système de stockage d'énergie rechargeable, la sécurité fonctionnelle et l'émission d'hydrogène de l'ensemble du véhicule, et la seconde partie constitue les nouvelles prescriptions particulières relatives à la sécurité et à la fiabilité du système de stockage d'énergie rechargeable.

Analyse standard de la batterie lithium-ion de puissance

Champ d'application

La série IEC62660 vise à tester l'unité de batterie et le niveau du module, tandis que les séries UL2580, SAEJ2929 et ISO12405 s'appliquent au test de l'unité de batterie et du système de batterie. Outre la norme IEC62660, d'autres normes concernent essentiellement les essais au niveau du bloc-batterie ou du système. Les normes SAEJ2929 et ECER100.2 mentionnent même les essais au niveau du véhicule. Cela montre que la formulation des normes internationales tient davantage compte de l'application des batteries dans l'ensemble du véhicule, ce qui correspond mieux aux besoins des applications pratiques.

Contenu des éléments d'essai

Dans l'ensemble, tous les éléments du test peuvent être divisés en deux catégories : la performance électrique et la fiabilité de la sécurité, et la fiabilité de la sécurité peut être divisée en fiabilité mécanique, fiabilité environnementale, fiabilité en cas d'abus et fiabilité électrique.

La fiabilité mécanique, qui simule les contraintes mécaniques du véhicule pendant la conduite, telles que les vibrations, et simule les secousses du véhicule sur la route ; la fiabilité environnementale, qui simule la tolérance du véhicule à différents climats. Par exemple, le cycle de température simule la situation du véhicule lorsque la différence de température entre le jour et la nuit est importante ou lorsque le véhicule fait des allers-retours entre des zones froides et des zones chaudes ; la fiabilité en cas d'abus, comme le feu, pour étudier la sécurité de la batterie en cas d'utilisation incorrecte ; pour la fiabilité électrique, comme les éléments de test de protection, il est important d'étudier si le système de gestion de la batterie (BMS) peut jouer un rôle de protection à un moment critique.

En ce qui concerne les éléments de batterie, la norme IEC62660 est divisée en deux normes indépendantes, IEC62660-1 et IEC62660-2, correspondant respectivement aux essais de performance et de fiabilité.

En ce qui concerne l'essai des batteries et des systèmes de batteries, les normes américaines couvrent le plus grand nombre d'éléments d'essai en termes de performances électriques et de fiabilité. En ce qui concerne les essais de performance, la norme DOE / id-11069 comporte plus d'éléments d'essai que les autres normes, tels que la caractéristique de puissance d'impulsion hybride (HPPC), la stabilité du point de consigne de fonctionnement, la durée de vie calendaire, la performance de référence, le spectre d'impédance, l'essai d'inspection du contrôle du module, la charge de gestion thermique et l'essai au niveau du système combiné avec la vérification de la durée de vie.

La méthode d'analyse des résultats des essais de performance électrique est présentée en détail dans l'annexe de la norme. Parmi eux, le test HPPC peut être utilisé pour détecter la puissance de crête de la batterie au lithium de puissance. La méthode d'essai de résistance interne dérivée en courant continu a été largement utilisée pour étudier les caractéristiques de résistance interne de la batterie. En termes de fiabilité, la norme UL2580 comporte plus d'éléments de test que les autres normes : charge déséquilibrée du bloc-batterie, tension de résistance, isolation, test de continuité et test de défaillance du système de stabilité du refroidissement/chauffage. Elle inclut également le test de sécurité de base pour les pièces du bloc-batterie sur la ligne de production. En ce qui concerne la conception du BMS, du système de refroidissement et du circuit de protection, les exigences en matière d'examen de la sécurité sont renforcées. La norme SAEJ2929 propose d'effectuer une analyse des défauts sur chaque partie du système de batterie et de sauvegarder les documents pertinents, y compris les mesures d'amélioration qui sont faciles à identifier.

Les normes de la série ISO12405 portent à la fois sur les performances et la sécurité des batteries. La norme ISO12405-1 est une norme d'essai de performance des batteries pour les applications à haute puissance, et la norme ISO12405-2 est une norme d'essai de performance des batteries pour les applications à haute énergie. La première comprend le démarrage à froid et le démarrage à chaud.

Contrairement à d'autres normes, les normes SAEJ2929 et ECER100.2 impliquent toutes deux des exigences de protection contre la haute tension et appartiennent à la catégorie de sécurité des véhicules électriques.

Sévérité

Par exemple, en ce qui concerne l'état de charge (SOC) de l'échantillon de test, la norme ISO12405 exige que le SOC de la batterie d'alimentation soit de 50 % et celui de la batterie d'énergie de 100 % ; la norme ECER100.2 exige que le SOC de la batterie soit supérieur à 50 % ; la norme UN38.3 comporte différentes exigences pour différents éléments de test, et certains éléments de test nécessitent des batteries recyclées.

En outre, la simulation élevée, le test thermique, la vibration, l'impact et le court-circuit externe doivent être testés avec le même échantillon, ce qui est plus strict. Pour le test de vibration, la norme ISO12405 exige que les échantillons vibrent à différentes températures ambiantes. La température élevée et la température basse recommandées sont respectivement de 75 ℃ et de - 40 ℃.

En ce qui concerne l'essai au feu, la méthode expérimentale et la définition des paramètres dans la norme ISO12405.3 sont le préchauffage, le feu direct et le feu indirect en enflammant le combustible. La flamme n'a pas le temps de s'éteindre. L'essai au feu de la norme SAEJ2929 est différent des précédents. Il exige que l'échantillon soit placé dans un conteneur à rayonnement thermique, que la température soit rapidement portée à 890 ℃ dans les 90s et qu'elle soit maintenue pendant 10min, et qu'aucun composant ou substance ne passe à travers la grille métallique placée à l'extérieur de l'échantillon d'essai.