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

固定式電子設備用鋰離子電池和電池組安全技術規(guī)范國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I 1 1 1 54.1試驗的適用性 54.2試驗的環(huán)境條件 6 64.4溫度測量方法 64.5測試用充放電程序 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 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)試驗順序 21Ⅲ c)固定式通信技術設備(CT設備);GB/T2423.5環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ea和導則：沖擊GB/T2423.10環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc:振動(正弦)GB/T2423.21電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗M:低氣壓GB/T2423.22環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N:溫度變化GB4943.1—2011信息技術設備安全第1部分：通用要求GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗多個電池并聯(lián)在一起的配置，可能有也可能沒有保護裝置[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]由一個或多個電池或模塊電氣聯(lián)接的能量存儲裝置。由一個或多個電池，模塊或電池組組成的系統(tǒng)?？傎|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)，計算二次數(shù)據(jù)、報告數(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備。[IEC62619:2017,定義3.12]3模塊(一個或多個)(一個或多個)模塊(一個或多個)模塊(一個或多個)(一個或多個)圖1BMS位置舉例和電池組系統(tǒng)的組成固定式電子產品預定不可由使用人員經常攜帶的電子設備。4“便攜式電子產品”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的最低環(huán)境溫度?？梢姷囊后w電解質的漏出。[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致主要成分拋射出來。[GB/T28164—2011,定義1.3.12]起火fire型式試驗typetest對有代表性的樣品所進行的試驗，其目的是確定其設計和制造是否能符合本標準的要求。[GB31241—2014,定義3.27]4試驗條件4.1試驗的適用性只有涉及安全性時才進行本標準規(guī)定的試驗。6a)溫度：20℃±5℃;b)相對濕度：不大于75%;a)電壓：±1%;b)電流：±1%;e)容量：±1%;f)高度：±1%;7表1為電池的型式試驗項目。章條號樣品編號be.d電池樣品容量測試電池電安全試驗強制放電電池環(huán)境安全試驗電池環(huán)境安全試驗熱濫用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，試驗詳見具體條款。當使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池進行試驗，電池并聯(lián)塊或模塊所含電池數(shù)量多于3個時，使用1個電池并聯(lián)d當有爭議時，以使用電池進行試驗的結果為準。8表2為電池組/電池組系統(tǒng)的型式試驗項目。章條號警示說明電池組環(huán)境試驗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)進行試驗。制造商可對單有的功能。制造商應明確聲明每一項測試的測試單元。“對廠商提供的標簽、說明書、材料等進行檢查和試驗。b樣品是電池組或電池組系統(tǒng)二者之一。系統(tǒng)安全試驗見第10章。電池和電池組試驗順序見附錄A。9制造商應在相應規(guī)格書中至少標明表3中的信息。下限充電溫度 本標準所要求的任何標識和警示說明應是耐久的和醒目的。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,試驗后，標識和b)當元器件未如上所述證實其是否符合有關標準時，應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)定的試驗方法充滿電后，放置在55℃±5℃的環(huán)境中，待電池達到55℃±a)電池溫度下降值達到峰值溫升50%;b)短接時間達到24h。電上限電壓或5V(取兩者較大值)。對于標稱電壓小于3V的電池，用制造商a)充電至規(guī)定電壓后持續(xù)充電時間達到1h;b)電池溫度下降值達到峰值溫升50%。將電池按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放完電后，以1C向充電時間共計90min。行反向充電，反向充電共計90min后終止試驗，如圖3情況2所示。將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，將樣品放置于20℃±5℃的真空箱壓強降低至11.6kPa(模擬海拔15240m),并保持6h。具體試驗方法可按照GB/T2423.21中的相關條款。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℃±5℃的可控溫的箱體中進行如下步驟(見圖4):a)將實驗箱溫度升為72℃±2℃,并保持6h,溫度轉換時間不大于30min;b)然后將實驗箱溫度降為一40℃±2℃,并保持6h,溫度轉換時間不大于30min;c)重復a)和b),共循環(huán)10次。對于大型鋰離子電池(簡稱大型電池),暴露于極端試驗溫度的時間至少應為12h。具體試驗方法可按照GB/T2423.22中的相關條款。089圖4溫度循環(huán)流程示意圖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)進行正弦振動測試。表4振動波形(正弦曲線)對數(shù)掃頻循環(huán)時間軸向至XYZ返回至f?=7Hzf?、f?——下限、上限頻率；f?、f?——交越點頻率(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)境試驗中圓整取值為10m/s2?！罢駝訁?shù)是指位移或加速度的最大絕對數(shù)值，例如：位移幅值為0.8mm對應的峰值-峰值的位移幅值為每個方向進行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行振動試驗。具體試驗方法可按照GB/T2423.10中的相關條款。持續(xù)時間11ms±2ms的半正波沖擊。電池每個方向進行三次加速度沖擊試驗，接著在反方向進具體試驗方法可按照GB/T2423.5中的相關條款。將樣品按照4.5.1的試驗方法充滿電后，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“質量為三個樣品的實測值的平均值。h試驗的跌落高度以樣品的實測質量，根據(jù)線性內插法計算得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。質量小于7kg的樣品進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。跌落測試條件根據(jù)圖6a)、釋放釋放樣品(側視圖)(俯視圖)將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電，擱置10min,再按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放出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時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行此試驗，試驗持續(xù)時間為[1+(n-1)×0.1]h。n為電對數(shù)掃頻循環(huán)時間軸向至XYZ返回至f?=7Hzf?、f?——下限、上限頻率：f?、f?——交越點頻率(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)境試驗中圓整取值為10m/s2。振動參數(shù)是指位移或加速度的最大絕對數(shù)值，例如：位移量為0.8mm對應的峰值-峰值的位移量為1.6mm。固定式電子設備用鋰離子電池組系統(tǒng)應設計樣品以正常工作狀態(tài)進行試驗(僅由BMU/BMS進行控制的試驗樣品，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，這一動作應在充電電壓達到110%充電上限電壓時或之前出現(xiàn)。將樣品進行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設備應在充電結束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中應能完全按照設計正常工作。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)定的試驗方法放完電后，用超過最大持續(xù)充電電流20%的電流進行充電。將樣品進行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設備應在充電結束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，通過電子負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，這一動作應在放電電壓低于90%放電截止電壓時或之前出現(xiàn)。將樣品進行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設備應在放電結束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電后，用超過最大放電電流20%的電流進行放電。將樣品進行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設備應在放電結束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中應能10mΩ。將樣品進行3次測試。數(shù)據(jù)將樣品按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放完電后，以1CA電流進行反向充電。將樣品進行3次測試。數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視設備應在反向充電結束后保持1h。試驗樣品的各項功能在測試過程中應能完全按照將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗方法充滿電，擱置10min,再按照4.5.2規(guī)定的試驗方法放出50%電量。使樣品的溫度上升至比最大工作溫度