1 范围
本文件规定了低速电动车用梯次利用锂离子蓄电池的符号、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行文件和订货单内容。
本文件适用于低速电动车用梯次利用锂离子蓄电池(以下简称电池组)。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 5169.16 电工电子产品着火危险试验第16部分:试验火焰50 W水平与垂直火焰试验方法GB/T 17626.2 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB 17761 电动自行车安全技术规范
GB/T 31485 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法
GB/T 34013 电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸
GB/T 36276 电力储能用锂离子电池
GB/T 36945 电动自行车用锂离子蓄电池词汇
GB/T 36972 电动自行车用锂离子蓄电池
3 术语和定义
GB/T 36276、GB/T 36972界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
低速电动车 low speed electric vehicle
以车载蓄电池作为辅助能源,能实现电助动或/和电驱动功能的两轮电动车。
[来源:GB 17761—2018,3.1,有修改]
单体蓄电池 secondary cell
直接将化学能转化为电能的基本单元装置,包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子,并被设计成可充电。
[来源:GB/T 31485—2015,3.1]
电池组 battery pack
由单体蓄电池采用串联、并联或串并联连接方式,且与电池管理系统及附属器件连接后能够运行的电池组合体,还宜包括外壳、保护电路、电气装置、通讯接口等部件。
[来源:GB/T 36276—2018,3.1,有修改]
保护装置 protective device
当单体蓄电池或电池组出现温度、电压、电流等异常情况时,保障其安全的辅助装置。
[来源:GB/T 36972—2018,3.2]
额定容量 rated capacity
C2
在规定条件下测得,并由制造商标称的电池的容量值。
3T/FSYY XXXX—XXXX
4 [来源:GB/T 36945—2018,4.6]
初始容量 initial capacity
C a
新出厂的动力蓄电池,在室温下,完全充电后,以I2(A)电流放电至企业规定的放电终止条件时所
放出的容量(Ah)。
[来源:GB/T 31485—2015,3.7]
4 符号
下列符号适用于本文件:
R ac——单体电池的内阻,单位为毫欧[姆](mΩ);
U a ——单体电池两端的电压降,单位为伏[特](V);
I a ——通过单体电池的电流,单位为安[培](A);
I2 ——2 h率放电电流,单位为安[培](A),数值等于0.5 C2 (Ah);
C1——1 h率额定容量,单位为安时(Ah);
C2——2 h率额定容量,单位为安时(Ah);
C a——初始容量,数值等于3次I2 (A)放电试验的平均值,单位为安时(Ah)。
5 要求
总则
电池组的电性能应满足在公共道路上行驶的要求,安全性能应确保使用者在骑行、充电和储存时的安全。
电性能要求
5.2.1 工作电流
按6.2.1规定的方法进行工作电流测试。
5.2.2 1C1放电容量
按6.2.2规定的方法进行2 I2 (A)放电容量测试后,电池组容量不低于原出厂额定容量的80%。
5.2.3 荷电保持能力及荷电恢复能力
按6.2.3规定的方法进行荷电保持能力及荷电恢复能力测试后,电池组荷电保持能力应不低于额定容量值的80%,荷电恢复能力应不低于初始容量的90%。
5.2.4 长期贮存后荷电恢复能力
按6.2.4规定的方法进行长期贮存后荷电恢复能力测试后,电池组放电容量应不低于初始容量的85%。
5.2.5 循环寿命
按6.2.5规定的方法进行循环寿命测试后,电池组衰减到额定容量80%时,三元电池循环次数应大于200次,磷酸铁锂电池循环次数应大于800次。
5.2.6 交流内阻
按6.2.6规定的方法进行交流内阻测试后,电池组的内阻值,应不超过其出厂规格的1.5倍。
安全要求
5.3.1 总则
电池组的安全要求模拟了其电气在保护装置失败,出现过充电、过放电和外部短路等情况时电池组的安全可靠要求;模拟了其在发生机械性意外情况时电池组的安全可靠性要求。
T/FSYY XXXX—XXXX
5.3.2 过充电
按6.3.2规定的方法进行过充电测试时,电池组应不起火、不爆炸。
5.3.3 过放电
按6.3.3规定的方法进行过放电测试时,电池组应不起火、不爆炸。
5.3.4 外部短路
按6.3.4规定的方法进行过外部短路测试时,电池组应不起火、不爆炸。
5.3.5 挤压
按6.3.5规定的方法进行过挤压测试时,电池组应不起火、不爆炸。
5.3.6 机械冲击
按6.3.6规定的方法进行过机械冲击测试时,电池组应不起火、不爆炸、不泄露。
5.3.7 振动
按6.3.7规定的方法进行振动测试时,电池组应不泄漏、不起火、不爆炸,放电容量应不低于初始容量的95%。
5.3.8 自由跌落
按6.3.8规定的方法进行自由跌落测试时,电池组应不泄漏、不冒烟、不着火、不爆炸。
5.3.9 低气压
按6.3.9规定的方法进行低气压测试时,电池组应不泄露、不起火、不爆炸。
5.3.10 温度冲击
按6.3.10规定的方法进行温度冲击测试时,电池组应不泄露、不起火、不爆炸。
5.3.11 浸水
按6.3.11规定的方法进行浸水测试时,电池组应不泄露、不破裂、不起火、不爆炸。
保护能力要求
5.4.1 总则
电池组应有异常工作或异常使用情况下的保护能力。
5.4.2 过充电保护
按6.4.2规定的方法进行过充电保护测试时,电池组应不泄露、不起火、不爆炸,工作正常。
5.4.3 过放电保护
按6.4.3规定的方法进行过放电保护测试时,电池组应不泄露、不起火、不爆炸,工作正常。
5.4.4 短路保护
按6.4.4规定的方法进行过短路保护测试时,电池组应不泄露、不起火、不爆炸,工作正常;瞬间充电后,电池组电压应不小于标称电压。
5.4.5 放电过流保护
按6.4.5规定的方法进行过放电过流保护测试时,电池组应不泄露、不起火、不爆炸;恢复后,电池组应正常工作。
5.4.6 静电放电
按6.4.6规定的方法进行过静电放电测试后,电池组工作应正常。
5T/FSYY XXXX—XXXX
6 组合外壳安全要求
5.5.1 模制壳体应力
按6.5.1规定的方法进行过模制壳体应力测试后,电池组外壳应无发生内部组成暴露的物理变形。
5.5.2 壳体承受压力
按6.5.2规定的方法进行过壳体承受压力测试后,电池组应不破裂、不起火、不爆炸。
5.5.3 壳体阻燃性
按6.5.3规定的方法进行过壳体阻燃性测试后,非金属材料的电池组壳体应符合V-0等级的要求。
其他要求
5.6.1 外形尺寸和质量
电池组的外形尺寸和质量应符合GB/T 34013的要求。
5.6.2 外观
5.6.2.1 电池组外表面应清洁,不应有裂痕、裂纹、凹痕、沙眼、变形和其他形式的机械损伤,不应有尖状突出或毛刺。
5.6.2.2 电池组所有引出电缆线均有防止电缆线转动和拔脱的固定装置,不应有电缆拔脱、断线、机械变形和接头松动的现象,电缆线均不应有导线裸露的现象。
5.6.3 极性标志
电池组的极性应与标志的极性符号相一致,产品标志应完整、准确、清晰、牢固。
6 试验方法
试验条件
6.1.1 环境要求
除另有特别规定外,测试应在以下环境进行:
——温度:25 ℃± 2 ℃;
——相对湿度:不大于85%;
——大气压力:86 kPa ~106 kPa。
6.1.2 测量仪器和设备要求
测量仪器和设备的精度符合如下要求:
a)测量电压、电流、温度的仪表精度应不低于± 0.5%;
b)测量时间用的仪表精度应不低于± 0.1%;
c)称量重量的衡器精度应不低于± 0.5%;
d)测量外形尺寸的量具,其分度值不应大于1 mm;
e)恒流源的电流可调,在恒流充电或放电过程中,电流变化在± 0.5%范围内;
f)恒压源的电压可调,在恒压充电过程中,电压变化在± 0.5%范围内。
电性能测试
6.2.1 工作电流
电池组在持续正常工作状态下可以提供的电流。
6.2.1.1 充电T/FSYY XXXX—XXXX
在25 ℃± 2 ℃的环境下,将完全放电状态的电池组以I2 (A)的充电电流恒流充电至充电截止电压后转恒压充电,在恒压充电阶段,当充电电流小于0.1 I2 (A)时停止充电;或按电池生产商要求进行充电,总充电时长应不超过8 h。
6.2.1.2 放电
在25 ℃± 2 ℃的环境下,电池组按6.2.1.1的规定充电,静置1 h~5 h后,以I2 (A)电流放电至放电截止电压或电池保护,在放电过程中,每间隔10 min,以1.5 I2 (A)的脉冲电流、脉宽5 s放电,连续5次。
6.2.2 1C1放电容量
试验方法如下:
a)按6.2.1.1的规定充电,并静置16 h;
b)将电池组置于25 ℃± 2 ℃的环境条件下;
c)以2 I2 (A)电流放电至放电截止电压或电池保护;
d)计算电池组1 C1放电容量。
6.2.3 荷电保持能力及荷电恢复能力
6.2.3.1 荷电保持能力
在温度为23 ℃± 2 ℃的环境中,电池组按6.2.1.1规定的方法充电结束后,开路放置在温度为25 ℃± 2 ℃的环境中28天,之后在温度为23 ℃± 2 ℃环境中,以I2 (A)恒流放电至终止电压,记录放电时间,计算放电容量。
6.2.3.2 荷电恢复能力
在温度为23 ℃± 2 ℃的环境中,做完荷电保持测试的电池组按6.2.1.1规定的方法充电,充电结束后放置0.5 h ~ 1 h,之后在此温度环境中以I2 (A)恒流放电至终止电压,记录放电时间,计算放电容量。
上述电池组放电容量测试可重复进行3次,当其中有一次放电容量符合5.2.3要求时,即可终止该项目测试。
6.2.4 长期贮存后荷电恢复能力
选取生产日期在90天内的电池组,在温度为23 ℃± 2 ℃的环境中,按6.2.1.1规定的方法充电结束后,放置0.5 h~1 h,之后以I2 (A)电流恒流放电1 h,然后在温度为25 ℃± 2 ℃的环境中贮存90天。贮存期满后取出电池组,在温度为23 ℃± 2 ℃的环境中,按6.2.1.1规定的方法充电,充电结束后搁置1 h,之后以I2 (A)恒流放电至终止电压,记录放电时间,计算放电容量。
上述电池组放电容量测试可重复进行4次,当其中有一次放电容量符合5.2.4的要求时,即可终止该项目测试。
6.2.5 循环寿命
试验方法如下:
a)按6.2.1.1的规定充电;
b)以I2 (A)的放电电流放电至放电截止电压或电池保护,在6.1.1的环境条件下连续循环;
c)充、放电之间的间歇转换时间不低于0.5 h且不超过1 h;
d)当电池组放电容量连续三次低于额定容量的80%时,停止试验;
e)记录电池组循环的次数。
注:循环寿命实验停止前的3次循环不计入循环寿命总次数。
6.2.6 交流内阻
试验方法如下:
a)按6.2.1.1的规定充电,静置1 h;
b)使一个交流电流I a (A)通过电池组,测量单体电池组两端的电压降U a (V);
c)测试信号的频率为1 kHz ± 0.1 kHz,正弦波;
d)测试电流为50 mA,或者交流信号流过电池组时,在两端产生的电压降不得大于20 mA;
7T/FSYY XXXX—XXXX
8 e)使用公式R ac = U a / I a计算电池组交流电阻。安全测试
6.3.1 试验要求
安全测试应在有强制排风条件及防爆措施的环境下进行。电池组在做过充电或过放电时,需拆除电池组保护装置(如BMS),再进行测试。
6.3.2 过充电
按6.2.1.1规定完成充电的电池组,使用恒流稳压源以I2(A)恒流、1.5倍限压(上限截止电压)进行过充电2 h,结束充电后搁置8 h,目检电池组外观应不泄漏、不起火、不爆炸。
6.3.3 过放电
按6.2.1.2规定完成放电的电池组,以I2 (A)放电电流继续放电,直至达到2 h,或电池电压为0 V,目检电池组外观应不泄漏、不起火、不爆炸。
6.3.4 外部短路
将按6.2.1.1规定完成充电的电池组,正负极用电阻不大于5 mΩ的导线短路1 h,或电压低于0.2 V,或保护装置动作,观察1 h,应不泄漏、不起火、不爆炸。
6.3.5 挤压
挤压测试时应符合以下要求:
a)电池组按6.2.1.1的规定充电;
b)挤压板形式:半径为75 mm的半圆柱体,半圆柱体的长度应大于测试对象的高度,相差小于
1 m;
c)挤压方向:最易受到挤压的方向;
d)挤压力达到30 kN或挤压变形量达到挤压方向的整体尺寸的30%时停止挤压;
e)保持10 min,观察1 h,应不爆炸、不起火。
6.3.6 机械冲击
按6.3.1规定的方法准备后,用刚性固定的方法(该方法能固定单体电池或电池组的所有表面)将电池组固定在测试设备上。在电池组三个互相垂直的方向上各承受三次等值的冲击,至少要保证一个方向与水平面垂直。
每次冲击在最初的3 ms内,最小平均加速度为75 g,峰值加速度在125 g和175 g之间。
目检电池组外观。
6.3.7 振动
6.3.
7.1 按6.3.1规定的方法准备后,电池组直接安装或通过夹具安装在振动测试机的台面上,按表1规定的步骤进行简谐振动测试。
6.3.
7.2 电池组振动测试的振幅为0.76 mm,最大行程为1.52 mm,振动频率在10 Hz ~55 Hz之间,以1 Hz/min的速率变化。振动测试分别在电池组的X、Y、Z方向上进行,每个方向在频率10 Hz ~55 Hz之间扫频循环的测试时间为90min±5min。
6.3.
7.3 测试结束后搁置1 h,目检电池组外观,并以I2 (A)恒流放电至终止电压,记录放电时间,计算放电容量。
表1 振动试验步骤
步骤搁置时间
h
振动时间
min
目检外观——Z轴方向振动—90±5 X轴方向振动—90±5 Y轴方向振动—90±5
步骤搁置时间
h
振动时间
min
目检外观、放电 1 —
6.3.8 自由跌落
将按6.2.1.1规定完成充电的电池组从1000 mm高度处自由跌落到水泥板试验台面上,X、Y、Z每个方向各试验1次。试验结束后,对样品进行外观目测检查,应不泄漏、不冒烟、不着火、不爆炸。
6.3.9 低气压
按6.3.1规定的方法准备后,将电池组放置在真空箱中,逐渐减小其内部气压至不大于11.6 kPa(模拟15420 m高度)并保持6 h,目检电池组外观。
6.3.10 温度冲击
按6.3.1规定的方法准备后,将电池组放置在温度为72 ℃± 2 ℃的环境中4 h,然后在30 min内降温至25 ℃± 2 ℃并恒温2 h,再在30 min内降温至-25 ℃± 2 ℃并恒温4 h,最后在30 min内升温至25 ℃±2 ℃并恒温2 h,连续重复以上步骤4次。电池组在5次高低温冲击循环后,将其放置在温度为25 ℃± 2 ℃的环境中7天,目检其观察。
6.3.11 浸水
按6.3.1规定的方法准备后,将电池组浸没在温度为25 ℃± 2 ℃的水槽中(以水淹没电池组最上端为准)24 h,之后取出电池组放置在符合6.1.1规定的环境中4 h,目检电池组外观。
安全保护能力测试
6.4.1 测试要求
安全保护能力测试人员应在有安全保护施的条件下进行操作,电池组应配有安全保护装置。
6.4.2 过充电保护
电池组按6.2.1.1规定的方法进行充电后,测试电压设定为被测电池组标称电压的1.5倍,电流设定为I2 (A),持续充电24 h,目检电池组外观。
6.4.3 过放电保护
电池组按6.2.1.1规定的方法进行充电后,将其以I2 (A)放电至终止电压,之后再继续以0.2 I2 (A)恒流放电24 h,目检电池组外观。
6.4.4 短路保护
电池组按6.2.1.1规定的方法进行充电后,用80 mΩ ± 20 mΩ外线路分别对其充电端和放电端的正负极短路0.5 h,目检电池组外观。然后将外线路断开,在保护装置恢复工作后,测量并记录电池组充电端和放电端的电压。
6.4.5 放电过流保护
电池组按6.2.1.1规定的方法进行充电后,按制造商规定的最大放电电流值的1.5倍放电1 h,目检电池组外观。
6.4.6 静电放电
电池组按GB/T 17626.2—2006电子放电要求进行测试。在4 kV中对电池组进行接触放电测试,在8 kV中对电池组进行空气放电测试。静电放电结束后,检查保护装置是否正常工作。
注:本试验是测试电池组在静电放电下的承受能力。
组合外壳安全测试
6.5.1 模制壳体应力电池组按6.2.1.1规定的方法进行充电后,将其放置在70 ℃± 2 ℃的恒温箱中7 h,之后取出电池组并将其恢复至室温,目检电池组的外观。
6.5.2 壳体承受压力
电池组按6.2.1.1规定的方法进行充电后,将直径为30 mm圆柱体的一个端面分别放置在电池组外壳的顶部、底部、侧面上,在圆柱体的另一个端面上施加一个250 N的力,保持60 s,目检电池组的外观。
6.5.3 壳体阻燃性
非金属材料的电池组外壳按照GB/T 5169.16—2017进行测试。
其他要求
6.6.1 外形尺寸
用长度尺和游标卡尺对电池组的外形尺寸和安装尺寸进行测量。
6.6.2 外观
目检电池组是否有漏液,外观是否符合标准要求。
6.6.3 极性标志
目检电池组极性是否与标志的极性符号相一致。
7 检验规则
检验分类、检验项目、要求和样品数量
检验分类、检验项目、要求、试验方法和样品数量见表2。
表2 检验规则
序号检验分类检验项目要求试验方法样品数量
1
出厂检验工作电流 5.2.1 6.2.1 1%
2 外形尺寸和质量 5.6.1 6.6.1 1%
3 外观 5.6.2 6.6.2 100%
4 极性标志 5.6.3 6.6.3 100%
5
型式检验1C1放电容量 5.2.2 6.2.2
500只内(含500只)抽5只,500
只以上抽10只
6 荷电保持能力及荷电恢复
能力
5.2.3
6.2.3
7 长期贮存后荷电恢复能力 5.2.4 6.2.4
8 循环寿命 5.2.5 6.2.5
9 交流内阻 5.2.6 6.2.6
10 过充电 5.3.2 6.3.2
11 过放电 5.3.3 6.3.3
12 外部短路 5.3.4 6.3.4
13 挤压 5.3.5 6.3.5
14 机械冲击 5.3.6 6.3.6
15 振动 5.3.7 6.3.7
16 自由跌落 5.3.8 6.3.8
17 低气压 5.3.9 6.3.9
18 温度冲击 5.3.10 6.3.10
19 浸水 5.3.11 6.3.11
20 过充电保护 5.4.2 6.4.2
21 过放电保护 5.4.3 6.4.3
22 短路保护 5.4.4 6.4.4
23 放电过流保护 5.4.5 6.4.5
24 静电放电 5.4.6 6.4.6序号检验分类检验项目要求试验方法样品数量
25 模制壳体应力 5.5.1 6.5.1
26 壳体承受压力 5.5.2 6.5.2
27 壳体阻燃性a 5.5.3 6.5.3
a可使用与壳体材料一致的测试片。
出厂检验
7.2.1 产品应由检验部门检查合格后方能出厂,并应附有产品质量合格证。
7.2.2 产品应按批进行检验,每批应保证为同一工艺方法生产的同一型号的产品。
7.2.3 在出厂检验中,若有一项或一项以上不合格时,应将该产品退回返修,修复后进行复检。若再次检验仍有一项或一项以上不合格,则判定该产品为不合格。
7.2.4 供方若对检验结果有异议时,应在备查样品保存时间内提出,由供需双方协商处理。
型式检验
7.3.1 检验条件
有下列情况之一应进行型式检验:
a)新产品鉴定或产品的改型设计、结构、工艺、材料有较大变动后的生产定型检验时;
b)产品停止生产半年以上又恢复生产时;
c)正式生产时,每两年至少进行一次型式检验;
d)出场检验结果与上次型式检验有较大差异时;
e)合同环境下用户提出要求时。
7.3.2 判定规则
产品的型式检验应全部合格。如有一项不合格时,允许重新抽取加倍数量的产品,对该不合格项目进行复检。如仍不合格,则本次产品型式检验判为不合格。
8 标志、包装、运输、贮存和随行文件
标志
8.1.1 在产品的醒目部位应清晰和永久性地标上可溯源的特征符号标志,电池组/电池系统外表面应有下列标志:
a)制造厂名或商标;
b)产品名称与型号;
c)标称电压与额定容量;
d)正负极性标志;
e)制造日期或批号;
f)环保标志(回收标志);
g)必要的警示说明;
h)最大工作电流;
i)电池组/电池系统编码号;
j)梯次利用电池标志。
8.1.2 外包装标志
产品外包装应有以下标志:
a)制造厂名与厂址;
b)产品名称;
c)型号规格;
d)文件编号、名称(也可标在产品或说明书上);
e)箱体尺寸(长、宽、高)及体积;
f)数量;
g)每箱净重与毛重;h)“小心轻放”“怕湿”等储运图示标志;
i)出厂日期;
j)邮编与联系方式。
8.1.3 合同环境下可按需方要求标志。
包装
8.2.1 出厂产品应附有产品合格证、装箱单、产品说明资料。
8.2.2 每只产品都应采用单个小包装,外用纸箱或其他箱包装,捆扎牢固。特殊情况,可根据需方(合同)要求确定。
运输
8.3.1 装有产品的包装箱应按照GB/T 191的规定进行装卸和运输。搬运时,不应抛掷。在运输过程中应防止剧烈振动、冲击或挤压,不应日晒、雨淋,不得倒置,应远离热源,严禁与易燃物品和活性化学品混装运输。
8.3.2 运输车辆应按JT/T 617.7规定的要求配置灭火器等消防设备。
8.3.3 运输中应对电气接口进行保护,防止碰撞、跌落。
贮存
8.4.1 产品应贮存在环境温度-5 ℃~35 ℃、通风、清洁、干燥的,并能防雨雪的室内,不应与酸、碱等腐蚀性物质或起尘物品存放在一起。不应受阳光直射,离火源和热源(暖气设备等)不得少于2 m。
8.4.2 装有产品的箱体应放妥垫起,距地面不应小于100 mm,堆垛高度不应超过2 m。
8.4.3 产品的贮存期通常为2年。
8.4.4 不应倒置或卧放,避免机械冲击或重压。
随行文件
每批产品应附有随行文件,其中除应包括供方信息、产品信息、出厂日期或包装日期外,还宜包括:
a)装箱单;
b)产品质量保证书:
1)产品的主要性能及技术参数;
2)产品获得的质量认证及带供方技术监督部门检印的各项分析检验结果。
c)产品合格证:
1)检验项目及其结果或检验结论;
2)批量或批号;
3)检验日期;
4)检验员签名或盖章。
d)使用说明书;
e)其他。
9 订货单内容
需方可根据自身的需要,在订购本文件所列产品的订货单内,列出如下内容:
a)产品名称;
b)数量;
c)质量要求;
d)其他。下载本文