GB 40165-2021 固定式電子設(shè)備用鋰離子電池和電池組 安全技術(shù)規(guī)范

固定式電子設(shè)備用鋰離子電池和電池組安全技術(shù)規(guī)范國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I 1 1 1 54.1試驗(yàn)的適用性 54.2試驗(yàn)的環(huán)境條件 6 64.4溫度測(cè)量方法 64.5測(cè)試用充放電程序 6 6 85.1一般安全性的考慮 8 9 95.4安全關(guān)鍵元器件 6電池電安全 6.1高溫外部短路 6.2過充電 6.3強(qiáng)制放電 7電池環(huán)境安全 7.1低氣壓 7.2溫度循環(huán) 7.3振動(dòng) 7.4加速度沖擊 7.6重物沖擊/擠壓 7.7熱濫用 8.1溫度循環(huán) 8.3加速度沖擊 Ⅱ 9電池組系統(tǒng)功能性安全 9.2試驗(yàn)樣品要求 9.3過壓充電控制 9.4過流充電控制 9.5欠壓放電控制 9.6過載控制 9.7短路控制 9.8反向充電 9.9過熱控制 10系統(tǒng)安全 附錄A(規(guī)范性附錄)試驗(yàn)順序 21Ⅲ c)固定式通信技術(shù)設(shè)備(CT設(shè)備);GB/T2423.5環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ea和導(dǎo)則：沖擊GB/T2423.10環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc:振動(dòng)(正弦)GB/T2423.21電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)M:低氣壓GB/T2423.22環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)N:溫度變化GB4943.1—2011信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求GB/T17626.2電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)多個(gè)電池并聯(lián)在一起的配置，可能有也可能沒有保護(hù)裝置[如熔斷器或正溫度系數(shù)熱敏電阻2(PTC)]和監(jiān)控電路。[IEC62619:2017,定義3.8]模塊module多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起的配置，可能有也可能沒有保護(hù)裝置[如熔斷器或正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)]和監(jiān)控電路。[IEC62619:2017,定義3.9]由一個(gè)或多個(gè)電池或模塊電氣聯(lián)接的能量存儲(chǔ)裝置。由一個(gè)或多個(gè)電池，模塊或電池組組成的系統(tǒng)?？傎|(zhì)量超過12kg的鋰離子電池組。電池管理系統(tǒng)batterymanagementsystem;BMS與電池組相連的，在過充、過流、過放以及過熱下能夠切斷電路的電子系池組的狀態(tài)，計(jì)算二次數(shù)據(jù)、報(bào)告數(shù)據(jù)和(或)控制環(huán)境以影響電池組的安全、性能和(或)使用壽命。BMS的功能可能分配給電池組或使用電池組的設(shè)備。[IEC62619:2017,定義3.12]3模塊(一個(gè)或多個(gè))(一個(gè)或多個(gè))模塊(一個(gè)或多個(gè))模塊(一個(gè)或多個(gè))(一個(gè)或多個(gè))圖1BMS位置舉例和電池組系統(tǒng)的組成固定式電子產(chǎn)品預(yù)定不可由使用人員經(jīng)常攜帶的電子設(shè)備。4“便攜式電子產(chǎn)品”額定容量ratedcapacityC充電上限電壓upperlimitedchargingvoltage放電截止電壓dischargecutoffvoltage最大持續(xù)充電電流maximumcontinualcharg推薦持續(xù)放電電流recommendationcontinualdischarg5最大放電電流maximumdischargingcurrent制造商規(guī)定的最大持續(xù)放電電流。上限充電溫度upperlimitedchargingtemperature制造商規(guī)定的電池或電池組充電時(shí)的最高環(huán)境溫度。上限放電溫度upperlimiteddischarging制造商規(guī)定的電池或電池組放電時(shí)的最高環(huán)境溫度。下限充電溫度lowerlimitedchargingtemperatureT制造商規(guī)定的電池或電池組充電時(shí)的最低環(huán)境溫度?？梢姷囊后w電解質(zhì)的漏出。[GB/T28164—2011,定義1.3.9]破裂rupture[GB/T28164—2011,定義1.3.11]爆炸explosion電池或電池組的外殼劇烈破裂導(dǎo)致主要成分拋射出來。[GB/T28164—2011,定義1.3.12]起火fire型式試驗(yàn)typetest對(duì)有代表性的樣品所進(jìn)行的試驗(yàn)，其目的是確定其設(shè)計(jì)和制造是否能符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求。[GB31241—2014,定義3.27]4試驗(yàn)條件4.1試驗(yàn)的適用性只有涉及安全性時(shí)才進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)。6a)溫度：20℃±5℃;b)相對(duì)濕度：不大于75%;a)電壓：±1%;b)電流：±1%;e)容量：±1%;f)高度：±1%;7表1為電池的型式試驗(yàn)項(xiàng)目。章條號(hào)樣品編號(hào)be.d電池樣品容量測(cè)試電池電安全試驗(yàn)強(qiáng)制放電電池環(huán)境安全試驗(yàn)電池環(huán)境安全試驗(yàn)熱濫用h樣品優(yōu)先使用電池，也可使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池，試驗(yàn)詳見具體條款。當(dāng)使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池進(jìn)行試驗(yàn)，電池并聯(lián)塊或模塊所含電池?cái)?shù)量多于3個(gè)時(shí)，使用1個(gè)電池并聯(lián)d當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí)，以使用電池進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果為準(zhǔn)。8表2為電池組/電池組系統(tǒng)的型式試驗(yàn)項(xiàng)目。章條號(hào)警示說明電池組環(huán)境試驗(yàn)1112電池組系統(tǒng)功能性安全要求3456789如果電池組系統(tǒng)可拆分為小的單元，單元可代替電池組系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。制造商可對(duì)單有的功能。制造商應(yīng)明確聲明每一項(xiàng)測(cè)試的測(cè)試單元?！皩?duì)廠商提供的標(biāo)簽、說明書、材料等進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。b樣品是電池組或電池組系統(tǒng)二者之一。系統(tǒng)安全試驗(yàn)見第10章。電池和電池組試驗(yàn)順序見附錄A。9制造商應(yīng)在相應(yīng)規(guī)格書中至少標(biāo)明表3中的信息。下限充電溫度 本標(biāo)準(zhǔn)所要求的任何標(biāo)識(shí)和警示說明應(yīng)是耐久的和醒目的。在考慮其耐棉布用手擦拭15s,然后再用一塊蘸有75%(體積比)的醫(yī)用酒精的棉布用手擦拭15s,試驗(yàn)后，標(biāo)識(shí)和b)當(dāng)元器件未如上所述證實(shí)其是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)檢查該元器件是否按規(guī)定的額定值正確將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，放置在55℃±5℃的環(huán)境中，待電池達(dá)到55℃±a)電池溫度下降值達(dá)到峰值溫升50%;b)短接時(shí)間達(dá)到24h。電上限電壓或5V(取兩者較大值)。對(duì)于標(biāo)稱電壓小于3V的電池，用制造商a)充電至規(guī)定電壓后持續(xù)充電時(shí)間達(dá)到1h;b)電池溫度下降值達(dá)到峰值溫升50%。將電池按照4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放完電后，以1C向充電時(shí)間共計(jì)90min。行反向充電，反向充電共計(jì)90min后終止試驗(yàn)，如圖3情況2所示。將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，將樣品放置于20℃±5℃的真空箱壓強(qiáng)降低至11.6kPa(模擬海拔15240m),并保持6h。具體試驗(yàn)方法可按照GB/T2423.21中的相關(guān)條款。將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，將電池放置在溫度為20℃±5℃的可控溫的箱體中進(jìn)行如下步驟(見圖4):a)將實(shí)驗(yàn)箱溫度升為72℃±2℃,并保持6h,溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于30min;b)然后將實(shí)驗(yàn)箱溫度降為一40℃±2℃,并保持6h,溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于30min;c)重復(fù)a)和b),共循環(huán)10次。對(duì)于大型鋰離子電池(簡(jiǎn)稱大型電池),暴露于極端試驗(yàn)溫度的時(shí)間至少應(yīng)為12h。具體試驗(yàn)方法可按照GB/T2423.22中的相關(guān)條款。089圖4溫度循環(huán)流程示意圖7.3振動(dòng)將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，將樣品緊固在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，按表4中的參數(shù)進(jìn)行正弦振動(dòng)測(cè)試。表4振動(dòng)波形(正弦曲線)對(duì)數(shù)掃頻循環(huán)時(shí)間軸向至XYZ返回至f?=7Hzf?、f?——下限、上限頻率；f?、f?——交越點(diǎn)頻率(f?≈17.62Hz、fs≈49.84Hz);a?、a?——加速度幅值S———位移幅值；gn——重力加速度，在環(huán)境試驗(yàn)中圓整取值為10m/s2?！罢駝?dòng)參數(shù)是指位移或加速度的最大絕對(duì)數(shù)值，例如：位移幅值為0.8mm對(duì)應(yīng)的峰值-峰值的位移幅值為每個(gè)方向進(jìn)行12個(gè)循環(huán)，每個(gè)方向循環(huán)時(shí)間共計(jì)3h的振動(dòng)。圓柱型電池按照其軸向和徑向兩個(gè)方向進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，方型電池和軟包裝電池按照三個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方法可按照GB/T2423.10中的相關(guān)條款。持續(xù)時(shí)間11ms±2ms的半正波沖擊。電池每個(gè)方向進(jìn)行三次加速度沖擊試驗(yàn)，接著在反方向進(jìn)具體試驗(yàn)方法可按照GB/T2423.5中的相關(guān)條款。將樣品按照4.5.1的試驗(yàn)方法充滿電后，按表5和圖5的跌落高度及方式自由落體跌落于混凝土邊和角邊和角5邊和角“質(zhì)量為三個(gè)樣品的實(shí)測(cè)值的平均值。h試驗(yàn)的跌落高度以樣品的實(shí)測(cè)質(zhì)量，根據(jù)線性內(nèi)插法計(jì)算得50充滿電的樣品，按照表5中規(guī)定的高度1次跌落在混凝土板上。質(zhì)量小于7kg的樣品進(jìn)行自由跌充滿電的樣品，按照表5中規(guī)定的高度2次跌落在混凝土板上。跌落測(cè)試條件根據(jù)圖6a)、釋放釋放樣品(側(cè)視圖)(俯視圖)將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電，擱置10min,再按照4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放出50%電量為9.1kg±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，如圖7所示，并觀察6h。要求圓柱型電池沖擊試驗(yàn)時(shí)使其縱軸向與重物表面平行，金屬棒與電池縱軸向垂直。1個(gè)樣品只b)電池的電壓下降至少100mV。如果使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池進(jìn)行此試驗(yàn)，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為[1+(n-1)×0.1]h。n為電對(duì)數(shù)掃頻循環(huán)時(shí)間軸向至XYZ返回至f?=7Hzf?、f?——下限、上限頻率：f?、f?——交越點(diǎn)頻率(f?≈17.62Hz、f?≈49.84Hz);ai、a?—加速度幅值S——位移幅值；gn——重力加速度，在環(huán)境試驗(yàn)中圓整取值為10m/s2。振動(dòng)參數(shù)是指位移或加速度的最大絕對(duì)數(shù)值，例如：位移量為0.8mm對(duì)應(yīng)的峰值-峰值的位移量為1.6mm。固定式電子設(shè)備用鋰離子電池組系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)樣品以正常工作狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)(僅由BMU/BMS進(jìn)行控制的試驗(yàn)樣品，閉合終端接觸器),除9.9將樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放完電后，用推薦充電器的最大持續(xù)充電電流充電至樣品中任意一只電池的充電電壓超過其充電上限電壓10%。如果原裝充電器很難使電池的充電電壓超過其充電上限電壓10%,可用附加充電器提供超出電充電至BMU/BMS終止充電，這一動(dòng)作應(yīng)在充電電壓達(dá)到110%充電上限電壓時(shí)或之前出現(xiàn)。將樣品進(jìn)行3次測(cè)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(yàn)樣品的各項(xiàng)功能在測(cè)試過程中應(yīng)能完全按照設(shè)計(jì)正常工作。充電示例見圖8。電池上限充電電壓的10%>→將樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放完電后，用超過最大持續(xù)充電電流20%的電流進(jìn)行充電。將樣品進(jìn)行3次測(cè)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(yàn)樣品的各項(xiàng)功能在測(cè)試過程中將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，通過電子負(fù)載用樣品的最大放電電流放電至樣品中任意一只電池的放電電壓低于放電截止電壓10%。放電至BMU/BMS終止放電，這一動(dòng)作應(yīng)在放電電壓低于90%放電截止電壓時(shí)或之前出現(xiàn)。將樣品進(jìn)行3次測(cè)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(yàn)樣品的各項(xiàng)功能在測(cè)試過程中將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，用超過最大放電電流20%的電流進(jìn)行放電。將樣品進(jìn)行3次測(cè)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(yàn)樣品的各項(xiàng)功能在測(cè)試過程中應(yīng)能10mΩ。將樣品進(jìn)行3次測(cè)試。數(shù)據(jù)將樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放完電后，以1CA電流進(jìn)行反向充電。將樣品進(jìn)行3次測(cè)試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在反向充電結(jié)束后保持1h。試驗(yàn)樣品的各項(xiàng)功能在測(cè)試過程中應(yīng)能完全按照將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電，擱置10min,再按照4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放出50%電量。使樣品的溫度上升至比最大工作溫度