GB 40165-2021 固定式电子设备用锂离子电池和电池组 安全技术规范.pdf

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  • GB 401652021

    在标准内容约定某一类电池或电池组因为产 不适用时,可不进行该试验。如因受产品设计、构造或功能上的制约而无法对电池或电池组进行试验, 而这种试验又必须实施时,可连同使用该电池或电池组的电子设备、该电子设备附属的充电器或构成该 电子设备一部分的零部件,与电池或电池组一起进行相关试验。 注:固定式电子设备及其附带的充电器或者构成其一部分的零部件来自该电池或电池组的制造商或者电子设备的 制造商,并由该制造商提供操作说明。 除非另有规定测试完成后的样品不要求还能正常使用

    除非另有规定公路工程,试验一般在下列条件下进行 a) 温度:20℃±5℃; b) 相对湿度:不大于75%;

    相对于规定值或实际值,所有 或测量值的准确度应限定在下述公差范围内: 电压:土1%; 电流:土1%; c) 温度:±2℃; d) 时间:±0.1%; e) 容量:±1%; f 高度:±1%; 质量:±1%。 上述公差包含了所用测量仪器的准确度、所采用的测试方法以及测试过程中引入的所有其他误差

    4.5测试用充放电程序

    4.5.1测试用充电程序

    祥品按照制造商规定的方法进行充电 :在充电前样品先按照制造商规定的方法放电至放电终止电压

    4.5.2测试用放电程序

    照制造商规定的电流进行恒流放电至放电终止

    除非另有规定,被测试样品应是客户将要接受的产品的代表性样品,包括小批量试产样品或是准备 向客户交货的产品。 若试验需要引人导线测试或连接时,引入导线测试或连接产生的总电阻应小于20m2

    明外,每个试验项目的电池样品为3个,电池组样

    4.6.3电池样品容量测试

    GB401652021

    电池样品的实际容量应天于或等于其额定容量,否则不能作为型式试验的典型样品。 电池先按照4.5.1规定的充电程序充满电,搁置10min,再按照4.5.2规定的放电程序放电,放电 是供的容量即为电池的实际容量。 当对容量测试结果有异议时,可依据23℃土2℃的环境温度作为仲裁条件重新测试

    4.6.4样品的预处理

    电池或电池组按照4.5规定的充放电程序进行两个充放电循环,充放电程序之间电池搁置10min, 电池组搁置30min。 注:对于电池样品可同时进行容量测试

    表1为电池的型式试验项目

    当使用电池并联块或模块代替电池进行试验,电池并联块或模块所含电池数量多于3个时,使用1个电池并联 块或模块进行试验。 当有争议时,以使用电池进行试验的结果为准,

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    表2为电池组/电池组系统的型式试验项目

    表2电池组/电池组系统的型式试验

    如果电池组系统可拆分为小的单元,单元可 制造商可对单元添加最终电池 有的功能。制造商应明确声明每一项测试的测试单元。 对厂商提供的标签、说明书、材料等进行检查和试验。 b样品是电池组或电池组系统二者之一。

    系统安全试验见第10章

    系统安全试验见第10章

    电池和电池组试验顺序见附录A。

    某项试验的受试样品全部测试合格,判定该项试验合格

    5.1一般安全性的考虑

    电池和电池组的安全性从下列两种应用条件加以考虑: a)预期使用: b)合理可预见误用或滥用以及故障条件。

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    为确保电池和电池组在不同条件下的使用安全,应规定其安全工作条件,包括温度范围、电压范 电流范围等参数。由于电池材料体系和结构的差异,其安全工作参数值可能不同。 制造商应在相应规格书中至少标明表3中的信息

    表3规格书中至少标明的信息

    应使用中文至少标明以下标识: 产品名称、型号; 额定容量、标称电压、充电限制电压; 正负极性,使用“正、负”字样或“十、一”符号表示; 制造商或商标。 对于电池组,以上标识均应在本体上标明。 对于电池,额定容量、型号和正负极性应在本体上标明,其余标识允许在包装或说明书上标明 目测检查被测电池和电池组的标识,应符合以上要求

    电池组的本体上应有中文警示说明,例如: 禁止拆解、撞击、挤压或投入火中 若出现严重鼓胀,切勿继续使用 切勿置于高温环境中 目测检查被测电池组的警示说明,应符合以上要求。

    电池组本体上的标识和警示说明应清晰可辨。 本标准所要求的任何标识和警示说明应是耐久的和醒目的。在考虑其耐久性时,应把正常使用 其影响考虑进去。

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    通过检查、擦拭标识和警示说明来检验其是否合格。 擦拭标识和警示说明时,应使用一块蘸有水的 棉布用手擦拭15S,然后再用一块蘸有75%(体积比)的医用酒精的棉布用手擦拭15S,试验后,标识和 警示说明仍应清晰,铭牌不应轻易被揭掉,而且不得出现卷边

    在涉及安全的情况下,电池、电池模块及电池组系统中的元器件,如正温度系数热敏电阻器(PTC)、 热熔断体等,应符合本标准的要求,或者符合有关元器件的国家标准、行业标准或其他规范中与安全有 关的要求。 注:只有当某一元器件明确属于基于预定用途的某一元器件国家标准、行业标准或其他的适用范围内时,才能认为 该标准是有关的

    5.4.2元器件的评定和试验

    元器件的评定和试验应按下列规定进行: a)当元器件已被证实符合与有关的元器件国家标准、行业标准或其他规范相协调的某一标准时, 应检查该元器件是否按其额定值正确应用和使用。该元器件还应作为设备的一个组成部分承 受本标准规定的有关试验,但不承受有关的元器件国家标准、行业标准或其他规范中规定的那 部分试验。 b) 当元器件未如上所述证实其是否符合有关标准时,应检查该元器件是否接规定的额定值正确 应用和使用。该元器件还应作为设备的一个组成部分承受本标准规定的有关试验,而且还要 按设备中实际存在的条件,承受该元器件标准规定的有关试验。 注:为了检验元器件是否符合某个元器件的标准,通常单独对元器件进行有关试验, C 如果某元器件没有对应的国家标准、行业标准或其他规范,或元器件在电路中不按它们规定的 额定值使用,则该元器件应按设备中实际存在的条件进行试验。试验所需要的样品数量通常 与等效标准所要求的数量相同

    ℃后,再放置30min。然后用导线连接电池正负极端,并确保全部外部电阻不高于30m2。试验过程 中监测电池温度变化,当出现以下两种情形之一时,试验终止: a)电池温度下降值达到峰值温升50%; b)短接时间达到24h。 电池应不起火、不爆炸。 当对高温外部短路结果有异议时,可依据制造商提供的电阻值(但不高于30m2)作为仲裁条件重 新测试。 ,如康铜线等

    将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,用制造商规定的最大持续充电电流充电至1.2倍的充 电上限电压或5V(取两者较大值)。对于标称电压小于3V的电池,用制造商规定的最大持续充电电 流充电至1.5倍的充电上限电压。 试验过程中监测电池温度变化,当出现以下两种情形之一时,试验终止:

    GB 40165—2021a)充电至规定电压后持续充电时间达到1h;b)电池温度下降值达到峰值温升50%。当有争议时,a)和b)选较严者。电池应不起火、不爆炸。注:如果使用电池并联块或模块代替电池进行此试验,试验参数根据电池并联块或模块中电池串并联关系加倍,串联增压,并联增流。6.3强制放电将电池按照4.5.2规定的试验方法放完电后,以1CA电流进行反向充电至负的充电上限电压,反向充电时间共计90min。如果在反向充电90mn内,电压达到负的电池充电上限电压,应通过减小电流保持该电压继续进行反向充电,反向充电共计90min后终止试验,如图3情况1所示。如果在反向充电90min内,电压未达到负的电池充电上限电压,则反向充电共计90min后终止试验,如图3情况2所示。t/min1020304050608090100情况1情况290 min 内未达到限值注:图中的线仅作示例,实际情况(除水平线部分)不一定是线性或直的。图3反向充电时间图电池应不起火、不爆炸。7电池环境安全7.1低气压将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将样品放置于20℃土5℃的真空箱中,抽真空将箱内压强降低至11.6kPa(模拟海拔15240m),并保持6h。具体试验方法可按照GB/T2423.21中的相关条款。电池应不起火、不爆炸、不漏液。7.2温度循环将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将电池放置在温度为20℃土5℃的可控温的箱体中进行如下步骤(见图4):a)将实验箱温度升为72℃士2℃,并保持6h,温度转换时间不大于30min;11

    GB40165—20217.5.2整体跌落试验质量小于20kg的样品,采用整体跌落试验。充满电的样品,按照表5中规定的高度1次跌落在混凝土板上。质量小于7kg的样品进行自由跌落。质量在7kg及以上、20kg以下的样品进行底面向下跌落,最易受损的测试单元的底面。测试完成后样品搁置1h。7.5.3边和角跌落测试质量在20kg及以上的样品,采用边和角跌落试验。充满电的样品,按照表5中规定的高度2次跌落在混凝土板上。跌落测试条件根据图6a)、图6b)、图6c)所示,选择最短边缘以及对应的角为跌落点。最短边跌落角跌落挤压点挤压点跌落位置释放螺丝环样品跌落高度77777777跌落挤压边(侧视图)b)边跌落试验跌落高度1/21/2三角支撑样品跌落挤压角(俯视图)c)角跌落试验图6边和角跌落测试条件7.6重物冲击/挤压7.6.1重物冲击适用于直径大于或等于18.0mm的圆柱型电池将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电,搁置10min,再按照4.5.2规定的试验方法放出50%电14

    GB40165—2021量后,将电池置于平台表面,将直径为15.8mm士0.2mm的金属棒横置在电池几何中心上表面,采用重量为9.1kg土0.1kg的重物从610mm土25mm的高处自由落体状态撞击放有金属棒的样品表面,如图7所示,并观察6h。要求圆柱型电池冲击试验时使其纵轴向与重物表面平行,金属棒与电池纵轴向垂直。1个样品只做一次冲击试验。电池应不起火、不爆炸。注:7.6.1和7.6.2中直径指设计参数重物9. 1 kg圆柱型电池图7重物冲击试验中电池放置示意图7.6.2挤压适用于棱柱型、软包装和直径小于18.0mm的圆柱型电池。将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将电池置于两个平面之间,垂直于极板方向对样品进行挤压,圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两平板平行,方型电池和软包装电池只对电池的宽面进行挤压,挤压面应大于电池最大面,挤压至出现以下两种情况之一时,试验终止:a)两平板间挤压力达到13.0kN土0.78kN;b)电池的电压下降至少100mV。如果使用电池并联块或模块代替电池进行此试验,以垂直于组成电池的宽面方向进行挤压。电池应不起火、不爆炸。7.7热滥用将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将电池放人试验箱中。试验箱以(5士2)℃/min的温升速率进行升温,当箱内温度达到130℃土2℃后恒温,并持续1h。如果使用电池并联块或模块代替电池进行此试验,试验持续时间为[1十(n一1)X0.1]h。n为电池并联块或模块所含电池数量。电池应不起火、不爆炸。83电池组环境安全8.1温度循环将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,进行温度循环试验,试验方法见7.2,对于大型锂离子15

    GB 401652021

    电池组(简称大型电池组),暴露于极端试验温度的时间至少应为12h 试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。 大型电池组可选用有监控电路的电池模块进行本项试验。 样品应不起火、不爆炸、不漏液

    将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行振动试验,试验方法见7.3;大型电池组,试验方 表6中的参数进行正弦振动测试。

    表6振动波形(正弦曲线

    每个方向进行12个循环,每个方向循环时间共计3h的振动。 按照3个相互垂直的方向依次进行振动试验。 试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。 具体试验方法可按照GB/T2423.10中的相关条款。 大型电池组可选用有监控电路的电池模块和其机械固定框架进行本项试验。 样品应不起火、不爆炸、不漏液

    将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行加速度冲击试验,按照3个相互垂直的方向依次进 行加速度冲击试验,试验方法见7.4;大型电池组的试验方法见7.4。 试验后按照4.5规定的充放电程序继续进行一次放电充电循环。 大型电池组可选用有监控电路的电池模块和其机械固定框架进行本项试验。 样品应不起火、不爆炸、不漏液

    将样品按照4.5.1的试验方法充满电后,根据样品质量,按照表5选择对整体或角和边进行跌落试 验,试验方法见7.5。 非悬挂式大型电池组可选用有监控电路的电池模块和其机械固定框架进行本项试验,按样品最不 利的跌落高度,最大平面向下跌落于混凝土板上。 样品应不起火、不爆炸、不漏液

    GB40165—20219电池组系统功能性安全9.1电池管理单元/电池管理系统要求固定式电子设备用锂离子电池组系统应设计有电池管理单元(BMU)或电池管理系统(BMS),确保电池和电池组在指定的工作范围内工作。BMU/BMS应能够发现电池和电池组的电压、温度和电流的异常状态并做出控制。9.2试验样品要求试验样品为电池组系统,或者有监控电路的电池模块,或者是相应电路样品以正常工作状态进行试验(仅由BMU/BMS进行控制的试验样品,闭合终端接触器),除9.9外,如果试验样品有散热系统,应将其开启。9.3过压充电控制将样品按照4.5.2规定的试验方法放完电后,用推荐充电器的最大持续充电电流充电至样品中任意一只电池的充电电压超过其充电上限电压10%。如果原装充电器很难使电池的充电电压超过其充电上限电压10%,可用附加充电器提供超出电压。如果难以使用整个样品进行试验,可选择样品的一部分进行试验。充电至BMU/BMS终止充电,这一动作应在充电电压达到110%充电上限电压时或之前出现。将样品进行3次测试。数据采集/监视设备应在充电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按照设计正常工作。充电示例见图8。充电器充电器设置电压超过每一个电池上限充电电压的10%设置上限充电电压BMUBMU电池电池电池电池电压监测电压监测电压监测电压监测设置电压超过单个电池上限充电电压的10%附加充电器a)超出电压施加在整个电池组系统或模块b)超出电压施加在样品的部分电池上图8过压充电电路结构示例17

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    BMU/BMS应采取动作切断充电电流。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格。

    将样品按照4.5.2规定的试验方法放完电后,用超过最大持续充电电流20%的电流进行充电。将 样品进行3次测试。数据采集/监视设备应在充电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中 应能完全按照设计正常工作。 BMU/BMS应发现过流充电并将充电电流控制在最大持续充电电流以下。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格

    将样品接照4.5.1规定的试验方法充满电后,通过电子负载用样品的最大放电电流放电至样品中 任意一只电池的放电电压低于放电截止电压10% 如果难以使用整个样品进行试验,可选择样品的部分电池进行试验。 放电至BMU/BMS终止放电,这一动作应在放电电压低于90%放电截止电压时或之前出现。将 样品进行3次测试。数据采集/监视设备应在放电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中 应能完全按照设计正常工作。 BMU/BMS应采取动作切断放电电流。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格,

    将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后路桥设计、计算,用超过最大放电电流20%的电流进行放电。将样品 进行3次测试。数据采集/监视设备应在放电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中应能 完全按照设计正常工作。 BMU/BMS应发现过流放电并将放电电流控制在最大放电电流以下。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格

    将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,短路样品的正负极端子,外部短路总电阻为30m2土 10mQ2。将样品进行3次测试。数据采集/监视设备应在试验结束后保持1h。试验样品的各项功能在 测试过程中应能完全按照设计正常工作。 BMU/BMS应发现短路并动作切断电路。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格。

    插头和器具插座的设计应能避免反极性连接。 将样品按照4.5.2规定的试验方法放完电后,以1CA电流进行反向充电。将样品进行3次测 据采集/监视设备应在反向充电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按

    GB 40165=2021

    设计正常工作。 BMU/BMS应发现反向充电并动作切断充电电流。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格

    将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电,搁置10min,再按照4.5.2规定的试验方法放出50%电 量。使样品的温度上升至比最大工作温度高5℃,在此高温下继续充电至BMU/BMS终止充电。将样 品进行3次测试。数据采集/监视设备应在试验结束后保持1h(如BMU/BMS终止充电)。 注:最大工作温度指最大充电温度和最大放电温度中较高值。 BMU/BMS应发现过高温度并终止充电。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按照设计 正常工作。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格,

    按GB/T17626.2的规定对样品的每个端子进行4kV接触放电测试(土4kV各10次)和8kV空 气放电测试(±8kV各10次)。 BMU/BMS的保护功能不应失效。 试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格,但发生不可恢复的短 路不可判定为合格

    光伏发电标准规范范本GB40165—2021附录A(规范性附录)试验顺序A.1电池安全型式试验顺序对电池进行第6章、第7章型式试验顺序见图A.1。样品编号试验项目1、2、37. 17. 27. 37. 46. 4、5、66. 27、8、96. 310,11、127. 513、14、157. 6 16、17、187. 7图A.1电池安全型式试验顺序A.2电池组安全型式试验顺序对电池组系统进行第8章试验顺序见图A.2样品编号试验项目8. 18.28. 3图A.2电池组环境安全型式试验顺序20

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