電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范

1電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范本文件適用于符合GB17761規(guī)定的電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池單體電池和電池組(以下簡(jiǎn)稱電2規(guī)范性引用文件GB/T2423.4—2008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)Db:交變濕熱(12h+12h循環(huán))GB/T2423.18—2021環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Kb:鹽霧，交變(氯化鈉溶液)GB/T5169.5—2020電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第5部分：試驗(yàn)火焰針焰試驗(yàn)方法裝置、GB/T5169.16電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第16部分：試驗(yàn)火焰50W水平與垂直火焰試驗(yàn)方法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)GB/T36945—2018電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池詞匯由一個(gè)或多個(gè)單體電池和外殼、端子及保護(hù)裝置等必需的部件裝配成的組合體。23.4單體電池放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。4符號(hào)C?:2小時(shí)率額定容量(Ah)a)型號(hào)；b)標(biāo)稱電壓和額定容量；d)生產(chǎn)廠(或生產(chǎn)廠代碼);e)生產(chǎn)日期或批號(hào)。3按6.4.1.7的試驗(yàn)方法測(cè)試，電池組應(yīng)保證功能正常，并且電池組正負(fù)極同外殼之間的絕緣阻值應(yīng)大于或等于20MQ。4絕緣阻值應(yīng)大于或等于1MΩ。絕緣阻值應(yīng)大于或等于1MQ。按6.4.3.6的試驗(yàn)方法測(cè)試，電池組的非金屬材料外殼應(yīng)符合V-0等級(jí)的要求；印制板應(yīng)符合V-1等級(jí)的要求；導(dǎo)線的絕緣不應(yīng)有助于火焰的蔓延。5.2.5互認(rèn)協(xié)同充電電池組應(yīng)具有與充電裝置互認(rèn)協(xié)同充電的功能。按6.4.5的試驗(yàn)方法測(cè)試，電池組充電應(yīng)先與充電裝置進(jìn)行互認(rèn)協(xié)同識(shí)別，通過(guò)后才能開(kāi)始充電工作。電池組的醒目部位應(yīng)清晰和耐久地標(biāo)識(shí)至少下列標(biāo)志：a)生產(chǎn)廠；b)產(chǎn)品名稱與型號(hào)；c)標(biāo)稱電壓、額定容量、充電限制電e)生產(chǎn)日期或批號(hào)；f)必要的安全警示說(shuō)明，示例如下：破損或鼓脹請(qǐng)勿繼續(xù)使用!請(qǐng)勿在允許的溫度范圍外充電或使用!h)安全使用年限，內(nèi)容為“電池組在正常使用條件下的安全使用年限為×年”;i)電池組唯一性編碼，編碼至少包含生產(chǎn)廠代碼，且應(yīng)為耐高溫永久性標(biāo)識(shí)。電池組a)～h)標(biāo)識(shí)按6.4.7a)的方法試驗(yàn)后，信息應(yīng)完整、清晰，且不應(yīng)出現(xiàn)卷邊。電池組耐高溫永久性標(biāo)識(shí)按6.4.7b)的方法試驗(yàn)后，標(biāo)識(shí)信息應(yīng)完整、清晰。56試驗(yàn)方法6.1試驗(yàn)條件測(cè)量?jī)x器和設(shè)備準(zhǔn)確度應(yīng)不低于以下規(guī)定：a)電壓測(cè)量裝置：±0.5%;b)電流測(cè)量裝置：±0.5%;c)溫度測(cè)量裝置：±2℃;中直接導(dǎo)致的故障(如器件直接損壞)被認(rèn)為是故障條件的一部分。規(guī)格書(shū)來(lái)確定出合理可預(yù)見(jiàn)的故障條件。例如：a)半導(dǎo)體器件(如保護(hù)開(kāi)關(guān)管)任意2個(gè)引腳的短路和開(kāi)路；c)電容器的短路和開(kāi)路；d)限壓器件的短路和開(kāi)路。充電前，電池以I?(A)恒流放電至放電終止電壓。在(23±2)℃試驗(yàn)環(huán)境下，以0.4I?(A)充電，當(dāng)電池的端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí)，再轉(zhuǎn)以恒壓充電直至充電電流小于或等于0.04I?(A)為止，靜置6充電前，電池組以I?(A)恒流放電至放電終止電壓。在(23±2)℃試驗(yàn)環(huán)境下，以0.4I?(A)充電，當(dāng)電池組的端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí)，再轉(zhuǎn)以恒壓充電直至充電電流小于或等于0.04I?(A)為止電壓。述試驗(yàn)重復(fù)3次。記錄電池組3次實(shí)際放電容量。電池組的實(shí)際放電容量應(yīng)在3次內(nèi)達(dá)到額定容量，否則不能作為型式試驗(yàn)的樣品。電池按照6.2.1.1的試驗(yàn)方法充滿電后，用直流電源以I?(A)電流，充電至1.5倍充電限制電壓或電池按照6.2.1.1的試驗(yàn)方法充滿電后，用外部電阻為(20±5)mΩ的導(dǎo)體連接電池正負(fù)極端并保電池按照6.2.1.1的試驗(yàn)方法充滿電后，放入試驗(yàn)箱中，然后以(5±2)℃/min的溫升速率進(jìn)行升電池按照6.2.1.1的試驗(yàn)方法充滿電后，用直徑φ5mm的耐高溫鋼針(如鎢鋼，針尖的圓錐角為觀察1h。7電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，按照GB/T4kV接觸放電測(cè)試(±4kV各10次)和8kV空氣放電測(cè)試(±8kV各10次)。對(duì)電池組施加(充電限制電壓+5V)的充電電壓至電池組保護(hù)，恢復(fù)后，將電池組正負(fù)極端子用外部電阻為(20±5)mΩ的導(dǎo)體連接至電池組保護(hù)。試驗(yàn)應(yīng)在電池組正常工作條件和充電保護(hù)元器件(充電回路保護(hù)開(kāi)關(guān)管、保險(xiǎn)絲等)單一故障條件電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，對(duì)電池組以2I?電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，用外部電阻為(20±5)mΩ的導(dǎo)體連接電池組正負(fù)極試驗(yàn)應(yīng)在電池組正常工作條件和放電保護(hù)元器件(放電回路保護(hù)開(kāi)關(guān)管、保險(xiǎn)絲等)的單一故障條件下分別進(jìn)行。電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，用制造商規(guī)定的最大放電電流的1.5倍放電，共持續(xù)試驗(yàn)應(yīng)在電池組正常工作條件和放電保護(hù)元器件(放電回路保護(hù)開(kāi)關(guān)管、保險(xiǎn)絲等)單一故障條件電池組按照6.2.2.2的試驗(yàn)方法放完電后，在制造商規(guī)定的最高充電溫度或55℃(取兩者較高的溫度)加5℃的環(huán)境下放置8h,然后用制造商規(guī)定的最大充電電流進(jìn)行充電，并保持10min,然后靜置電池組按照6.2.2.2的試驗(yàn)方法放完電后，在制造商規(guī)定的最低充電溫度或0℃(取兩者較低的溫度)再降5℃的環(huán)境下放置16h,然后用制造商規(guī)定的最大充電電流進(jìn)行充電，并保持10min,然后靜置6h。8電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，放置在一側(cè)是鋼制平板，一側(cè)是鋼制異形板(如圖1所示)的中間。異形板的半圓柱形擠壓頭的半徑為75mm,半圓柱體的長(zhǎng)度大于被擠壓電池的尺寸，但不超過(guò)1m。擠壓方向?yàn)閄軸方向和Y軸方向(車輛行駛方向?yàn)閄軸方向，另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閅軸方向),每個(gè)電池組只接受1次擠壓。擠壓速度為(5±1)mm/s,當(dāng)擠壓至電池組原尺寸的70%,或擠壓力達(dá)到30kN時(shí)保持5min,之后單位為毫米電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，直接安裝或借助于剛性試驗(yàn)夾具安裝在試驗(yàn)設(shè)備臺(tái)面上。在電池組3個(gè)互相垂直的方向上各承受6次等值的沖擊(3次正方向，3次負(fù)方向),至少要保證1個(gè)方向與水平面垂直。每個(gè)電池組應(yīng)經(jīng)受峰值加速度150g、脈沖持續(xù)時(shí)間6ms的半正弦波沖擊。測(cè)試結(jié)束靜置1h后，進(jìn)行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，直接安裝或借助于剛性試驗(yàn)夾具安裝在試驗(yàn)設(shè)備臺(tái)面X(車輛行駛方向?yàn)閄軸方向，另一垂直于行駛方向的水平方向?yàn)閅軸方向),測(cè)試結(jié)束靜置1h后，進(jìn)行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。X向Y向Z向頻率功率譜密度(PSD)頻率功率譜密度(PSD)頻率功率譜密度(PSD)Hzg2/HzHzg2/HzHzg2/Hz50.0081450.0033750.0656070.0682270.0069970.197000.006540.003160.053429表1隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試譜(續(xù))Y向Z向頻率Hz功率譜密度(PSD)頻率Hz功率譜密度(PSD)頻率Hz功率譜密度(PSD)0.025550.001150.024700.001230.002320.037940.001510.000330.045530.001110.000530.041490.000640.001320.002970.000350.003640.00253X向功率譜密度均方根(RMS)為1.09g,Y向功率譜密度均方根為0.68g,Z向功率譜密度均方根為2.53g電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，由高度(電池組最低點(diǎn)高度)1000mm的位置自由跌落到混凝土平面上，方形電池組的6個(gè)表面方向、圓柱形電池組為軸向及兩個(gè)垂直的徑向(均為正反兩個(gè)方向)各1次共6次，每?jī)纱沃g的時(shí)間間隔為(3±1)min,測(cè)試結(jié)束后靜置4h。內(nèi)均勻施加至4倍電池組重量電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，在溫度為(72±2)℃的環(huán)境下存放6h,然后在溫度為(-40±2)℃的環(huán)境下存放6h,兩個(gè)溫度之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過(guò)30min,按以上步驟循環(huán)進(jìn)行，共循環(huán)10次。然后將電池組在溫度為(20±5)℃的環(huán)境下存放24h。電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，浸沒(méi)在溫度為(20±5)℃的水槽中(以水淹沒(méi)電池組最上電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，按照GB/T2423.18—2021中試驗(yàn)方法3進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)后觀察2h,然后進(jìn)行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。然后用直流電壓500V,測(cè)試電池組正極與外殼之電池組按照6.2.2.1的試驗(yàn)方法充滿電后，置于交變溫度環(huán)境中，按照GB/T2423.4—2008執(zhí)行試驗(yàn)方法2,最高溫度為65℃,循環(huán)5次。試驗(yàn)后觀察2h,然后進(jìn)行1次標(biāo)準(zhǔn)放電和標(biāo)準(zhǔn)充電。然后用直流電壓500V,測(cè)試電池組正極與外殼之間、負(fù)極與外殼之電池組的非金屬材料外殼、印制板按照GB/T5169.16進(jìn)行測(cè)試；導(dǎo)線按照附錄A進(jìn)行測(cè)試。池發(fā)生熱失控。電池組按照6.2.2.1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)充電后，選擇電池組內(nèi)靠近中心位置，或者被其他單體電池包圍的一單體電池相同的塊狀加熱裝置，可用該加熱裝置代替其中一個(gè)單體電池，與觸發(fā)對(duì)象的表面直接接觸；積；將加熱裝置的加熱面與單體電池表面直接接觸，加熱裝置的位置與6.4.4.5中規(guī)定的溫度傳感器的裝置的功率要求見(jiàn)表2,必要時(shí)可增加加熱功率，確保觸發(fā)對(duì)象發(fā)生熱失控；當(dāng)觸發(fā)對(duì)象發(fā)生熱失控時(shí)表2加熱裝置的功率要求觸發(fā)對(duì)象電能(E)Wh加熱裝置最大功率(P)W過(guò)充觸發(fā)熱失控方法：以電池能持續(xù)工作的最大電流對(duì)觸發(fā)對(duì)象進(jìn)行恒流充電，直至其發(fā)生熱失控或觸發(fā)對(duì)象的荷電狀態(tài)達(dá)到3倍的電池額定容量；過(guò)充觸發(fā)要求在觸發(fā)對(duì)象上連接額外的導(dǎo)線以實(shí)現(xiàn)按如下方案操作。a)檢測(cè)電壓或溫度，應(yīng)使用原始的電路或追加新增的測(cè)試用電路。溫度數(shù)據(jù)的采樣間隔應(yīng)小于1s,準(zhǔn)確度要求為±2℃。b)加熱觸發(fā)時(shí)，溫度傳感器布置在遠(yuǎn)離熱傳導(dǎo)的一側(cè)，即安裝在加熱裝置的對(duì)側(cè)(如圖2所示)。c)過(guò)充觸發(fā)時(shí)，溫度傳感器布置在單體電池表面與正負(fù)極等距，且離正負(fù)極最近的位置。a)硬殼及軟包電池b)圓柱形電池-Ic)圓柱形電池-Ⅱ標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：3——溫度傳感器。圖2加熱觸發(fā)時(shí)溫度傳感器的布置位置示意圖判定條件如下：a)觸發(fā)對(duì)象產(chǎn)生電壓降，且下降值超過(guò)初始電壓的25%;b)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到制造商規(guī)定的最高工作溫度；c)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速率dT/dt≥1℃/s,且持續(xù)3s以上。當(dāng)a)和c)或者b)和c)發(fā)生時(shí)，判定觸發(fā)對(duì)象發(fā)生熱失控。記錄電池組發(fā)出熱失控報(bào)警至起火或爆炸的時(shí)間，以及單體電池?zé)崾Э赜|發(fā)后1h內(nèi)電池組的狀電池組與充電裝置互認(rèn)協(xié)同充電功能測(cè)試方法如下：按照如下方法進(jìn)行標(biāo)志試驗(yàn)。a)檢查電池組的5.2.6a)～h)相關(guān)標(biāo)志信息，并使用一塊蘸有水的棉布擦拭15s,然后再用一塊蘸有濃度為75%(體積分?jǐn)?shù))乙醇的棉布擦拭15s。7型式試驗(yàn)——產(chǎn)品停止生產(chǎn)半年以上又恢復(fù)生產(chǎn)或批量生產(chǎn)時(shí)；——合同環(huán)境下用戶提出要求時(shí)。試驗(yàn)使用的樣品的制造期限不應(yīng)超過(guò)3個(gè)月，型式試驗(yàn)的樣品應(yīng)是經(jīng)出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，且與交付產(chǎn)品保持一致。型式試驗(yàn)的樣品與交付產(chǎn)品均不得使用梯次利用電池。型式試驗(yàn)項(xiàng)目、程序按表3規(guī)定；樣品數(shù)量：電池10只，樣品編號(hào)為1#～10#;電池組12組，樣品編號(hào)為1#～12#。組號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目要求試驗(yàn)方法樣品編號(hào)1電池標(biāo)志過(guò)充電過(guò)放電外部短路熱濫用針刺9#、10#組號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目要求試驗(yàn)方法樣品編號(hào)2電池組標(biāo)志1井～12井I?(A)放電1井～12井靜電放電2井、3井、9#過(guò)放電過(guò)充電2井溫度保護(hù)