국내외 파워리튬전지 시험기준 비교

국내외 전동리튬전지 시험기준 비교

1. 전원 리튬 이온 배터리에 대한 외국 표준

표 1에는 해외에서 일반적으로 사용되는 리튬 이온 배터리 테스트 표준이 나열되어 있습니다. 표준 발행 기관으로는 주로 IEC(국제전기기술위원회), ISO(국제표준화기구), 미국 UL(Underwriters' Laboratories), SAE(Society of Automotive Engineers) 및 관련 기관이 있습니다. 유럽 ​​연합의 기관.

1) 국제표준

IEC가 발표한 전력 리튬 이온 배터리 표준에는 주로 IEC 62660-1:2010 "전기 도로 차량용 리튬 이온 전원 배터리 장치 - 1부: 성능 테스트" 및 IEC 62660-2:2010 "전기 자동차용 리튬 이온 전원 배터리 장치"가 포함됩니다. 도로 차량 - 2부: 신뢰성 및 남용 테스트". UN 운송 위원회에서 발표한 UN 38 "위험물 운송에 관한 UN 권장 사항, 표준 및 테스트 매뉴얼"의 리튬 배터리 테스트 요구 사항은 운송 중 배터리의 안전을 목표로 합니다.

전력 리튬 이온 배터리 분야에서 ISO가 개발한 표준에는 ISO 12405-1:2011 "전기 구동 차량 - 리튬 이온 전력 배터리 팩 및 시스템에 대한 테스트 절차 - 1부: 고전력 애플리케이션" ISO 12405-2가 포함됩니다. 2012 "전기 구동 차량 - 리튬 이온 전원 배터리 팩 및 시스템 테스트 절차 - 2부: 고에너지 애플리케이션" 및 ISO 12405-3:2014 "전기 구동 차량 - 리튬 이온 전원 배터리 팩 및 시스템 테스트 절차 - 3부: 안전 요구 사항 "는 각각 고출력 배터리, 고에너지 배터리 및 안전 성능 요구 사항을 목표로 하며 차량 제조업체에 선택적 테스트 항목 및 방법을 제공하는 것을 목표로 합니다.

2) 미국 표준

UL 2580:2011 "전기 자동차용 배터리"는 주로 배터리 남용의 신뢰성과 남용으로 인한 피해 발생 시 인력을 보호할 수 있는 능력을 평가합니다. 이 표준은 2013년에 개정되었습니다.

SAE는 자동차 산업에서 광범위하고 포괄적인 표준 시스템을 보유하고 있습니다. 2009년에 발행된 SAE J2464: 2009 "전기 및 하이브리드 전기 자동차용 충전식 에너지 ​​저장 시스템의 안전 및 남용 테스트"는 북미 및 전 세계에 적용되는 차량 배터리 남용 테스트 매뉴얼의 초기 배치입니다. 시험항목별로 적용범위와 수집할 데이터를 명확히 명시하고, 시험항목에 필요한 검체수에 대한 권장사항도 제공합니다.

SAE J2929: 2011 "전기 및 하이브리드 배터리 시스템에 대한 안전 표준"은 전기 자동차 작동 중에 발생할 수 있는 일상 테스트와 비정상 테스트의 두 부분을 포함하여 이전에 발표된 다양한 전원 배터리 관련 표준을 요약하여 SAE가 제안한 안전 표준입니다.

SAE J2380: 2013 "전기 자동차 배터리의 진동 테스트"는 전기 자동차 배터리의 진동 테스트에 대한 고전적인 표준입니다. 도로를 주행하는 실제 차량의 진동 부하 스펙트럼에 대해 수집된 통계 결과를 기반으로 하는 테스트 방법은 실제 차량의 진동 상황과 더 일치하며 중요한 참고 값을 갖습니다.

3 기타 조직 표준

미국 에너지부(DOE)는 주로 에너지 정책 수립, 에너지 산업 관리, 에너지 관련 기술 연구 및 개발을 담당합니다. 2002년에 미국 정부는 "Freedom CAR" 프로젝트를 수립하고 Freedom CAR 전력 보조 하이브리드 전기 자동차 배터리 테스트 매뉴얼과 전기 및 하이브리드 자동차에 대한 에너지 저장 시스템 남용 테스트 매뉴얼을 연속적으로 발행했습니다.

독일 자동차 산업 협회(VDA)는 국내 자동차 산업의 다양한 표준을 통일하기 위해 독일에 설립된 협회입니다. 발행된 표준은 VDA 2007 "하이브리드 전기 자동차용 배터리 시스템 테스트"로, 주로 하이브리드 전기 자동차용 리튬 이온 배터리 시스템의 성능 및 신뢰성 테스트에 중점을 두고 있습니다.

2, 전원 리튬 이온 배터리에 대한 국내 표준

2001년에 자동차 표준화 위원회는 중국에서 최초로 전기 자동차의 리튬 이온 배터리 테스트를 위한 기술 문서인 GB/Z 18333 1: 2011 "전기 자동차용 리튬 이온 배터리"를 발행했습니다. 이 표준을 공식화할 때 휴대용 장치의 리튬 이온 배터리 및 배터리 팩에 사용되는 IEC 61960-2:2000 "휴대용 리튬 배터리 및 배터리 팩 - 2부: 리튬 배터리 팩"을 참조했습니다. 테스트 내용에는 성능과 안전성이 포함되지만, 21.6V 및 14.4V 배터리에만 적용됩니다.

2006년 산업정보기술부는 QC/T 743 "전기 자동차용 리튬 이온 전원 배터리"를 발행하여 업계에서 널리 사용되고 2012년에 개정되었습니다. GB/Z 18333 1: 2001 및 QC/T 743: 2006년은 개별 및 모듈 수준에 대한 표준으로, 적용 범위가 좁고 테스트 내용이 빠르게 발전하는 전기 자동차 산업의 요구를 더 이상 충족하지 못합니다.

2015년에 국가표준화국은 GB/T 31484-2015 "전기 자동차용 전원 배터리의 수명 요구 사항 및 테스트 방법", GB/T 31485-2015 "전원 배터리의 안전 요구 사항 및 테스트 방법"을 포함한 일련의 표준을 발표했습니다. for Electric Vehicles", GB/T 31486-2015 "전기 자동차용 전원 배터리의 전기 성능 요구 사항 및 테스트 방법" 및 GB/T 31467 1-2015 "전기 자동차용 리튬 이온 전원 배터리 팩 및 시스템 - 1부: 높음 전력 적용 테스트 절차, GB/T 31467 2-2015 "전기 자동차용 리튬 이온 전원 배터리 팩 및 시스템 - 파트 2: 고에너지 적용 테스트 절차, GB/T 31467 3" 전기 자동차용 리튬 이온 전원 배터리 시스템 테스트 절차 - 파트 3: 안전 요구 사항 및 테스트 방법.

GB/T 31485-2015 및 GB/T 31486-2015는 각각 개별 장치/모듈의 안전 및 전기 성능 테스트를 나타냅니다. GB/T 31467-2015 시리즈는 ISO 12405 시리즈를 참조하며 배터리 팩 또는 배터리 시스템 테스트에 적합합니다. GB/T 31484-2015는 개별 장치 및 모듈에 사용되는 표준 주기 수명과 배터리 팩 및 시스템에 사용되는 작동 주기 수명을 갖춘 주기 수명을 위해 특별히 설계된 테스트 표준입니다.

유럽경제위원회(ECE) R100 "전기 자동차에 대한 특별 요구 사항과 관련된 차량 승인에 관한 통일 조항"은 ECE가 전기 자동차에 대해 공식화한 특정 요구 사항으로, 두 부분으로 나뉩니다. 첫 번째 부분은 모터를 규제합니다. 전체 차량의 보호, 재충전 가능 에너지 저장 시스템, 기능적 안전 및 수소 배출에 대해 설명하고 두 번째 부분에서는 재충전 가능 에너지 저장 시스템의 안전성과 신뢰성에 대한 구체적인 요구 사항을 추가합니다.

2016년 산업정보기술부는 직원 감전, 물 먼지 방지, 화재 방지, 충전 안전, 충돌 안전, 원격 모니터링 등을 종합적으로 고려한 "전기 버스 안전 기술 조건"을 발표했습니다. 이는 기존의 전통적인 버스 및 전기 자동차 관련 표준과 상하이 및 베이징과 같은 지역 표준을 완전히 활용하고 열 폭주 및 열 폭주 팽창이라는 두 가지 테스트 항목을 추가하여 전원 배터리에 대한 더 높은 기술 요구 사항을 제시했으며 1월 1일에 공식적으로 시행되었습니다. , 2017.

3. 전력용 리튬이온 배터리에 대한 국내외 표준 분석

동력용 리튬이온 배터리에 관한 국제표준은 대부분 2010년경에 제정되어 많은 개정과 새로운 표준이 속속 도입되고 있습니다. GB/Z 18333 1: 2001은 2001년에 발행되었으며, 이는 중국의 전기 자동차용 리튬 이온 배터리 표준이 세계에서 늦게 시작된 것은 아니지만 개발이 상대적으로 느리다는 것을 나타냅니다. 2006년 QC/T 743 표준이 발표된 이후 오랫동안 중국에서는 표준 업데이트가 없었고, 2015년 새로운 국가 표준이 발표되기 전에는 배터리 팩이나 시스템에 대한 표준이 없었습니다. 위의 국내외 표준은 적용범위, 시험항목의 내용, 시험항목의 심각도, 판정기준 등이 다릅니다.

1) 적용 범위

IEC 62660 시리즈, QC/T 743, GB/T 31486 및 GB/T 31485는 배터리의 개별 및 모듈 수준에 대한 테스트이며, UL2580, SAE J2929, ISO12405 및 GB/T 31467 시리즈는 배터리 테스트에 적용됩니다. 팩 및 배터리 시스템. IEC 62660 외에도 해외 표준에는 일반적으로 배터리 팩 또는 시스템 수준 테스트가 포함됩니다. 예를 들어 SAE J2929 및 ECE R100 2에서는 차량 수준 테스트도 언급했습니다. 이는 외국 표준의 공식화가 차량 전체에 배터리를 적용하는 것을 더 많이 고려하여 실제 적용 요구에 더 부합한다는 것을 나타냅니다.

2) 시험항목 내용

종합적으로 모든 시험 항목은 전기적 성능과 안전 신뢰성의 두 가지 범주로 나눌 수 있으며, 안전 신뢰성은 다시 기계적 신뢰성, 환경적 신뢰성, 남용 신뢰성, 전기적 신뢰성으로 나눌 수 있습니다.

기계적 신뢰성은 도로 표면에서 차량의 울퉁불퉁함을 시뮬레이션하는 진동과 같이 차량이 운전 중에 경험하는 기계적 스트레스를 시뮬레이션합니다. 환경 신뢰성은 낮과 밤의 온도 차이가 큰 춥고 더운 지역에서 앞뒤로 주행하는 차량의 상황을 시뮬레이션하는 온도 순환과 같은 다양한 기후에서 차량의 내구성을 시뮬레이션합니다. 부적절한 사용 시 배터리의 안전성을 평가하기 위해 화재 등 신뢰성을 남용하는 행위 보호 테스트 항목과 같은 전기적 신뢰성은 주로 배터리 관리 시스템(BMS)이 중요한 순간에 보호 역할을 할 수 있는지 여부를 검사합니다.

배터리 셀 측면에서 IEC 62660은 각각 성능 테스트와 신뢰성 테스트에 해당하는 IEC 62660-1과 IEC 62660-2라는 두 개의 독립적인 표준으로 구분됩니다. GB/T 31485 및 GB/T 31486은 QC/T 743에서 발전되었으며, 진동 저항은 GB/T 31486의 성능 테스트로 분류됩니다. 이 테스트 항목은 배터리 진동이 배터리 성능에 미치는 영향을 검사하기 때문입니다. IEC 62660-2에 비해 GB/T 31485의 테스트 항목은 침술, 해수 침수 추가 등 더욱 엄격합니다.

배터리 팩 및 배터리 시스템 테스트 측면에서 전기적 성능과 신뢰성 모두 미국 표준이 가장 많은 테스트 항목을 다루고 있습니다. 성능 테스트 측면에서 DOE/ID-11069는 하이브리드 펄스 전력 특성(HPPC), 작동 설정점의 안정성, 캘린더 수명, 기준 성능, 임피던스 스펙트럼, 모듈 제어 검사 테스트, 열 등 다른 표준보다 더 많은 테스트 항목을 가지고 있습니다. 관리 부하, 수명 검증과 결합된 시스템 수준 테스트.

전기적 성능 테스트 결과에 대한 분석 방법은 표준 부록에 자세히 설명되어 있습니다. 그 중 HPPC 테스트는 파워 배터리의 피크 전력을 검출하는 데 사용될 수 있으며, 이를 통해 도출된 DC 내부 저항 테스트 방법은 배터리 내부 저항 특성 연구에 널리 사용되어 왔습니다. 신뢰성 측면에서 UL2580은 불균형 배터리 팩 충전, 전압 저항, 절연, 연속성 테스트, 냉각/가열 안정성 시스템 결함 테스트 등 다른 표준보다 더 많은 테스트 항목을 가지고 있습니다. 또한 생산 라인의 배터리 팩 구성 요소에 대한 기본 안전 테스트를 포함하고 BMS, 냉각 시스템 및 보호 회로 설계에 대한 안전 검토 요구 사항을 강화합니다. SAE J2929는 배터리 시스템의 다양한 부분에 대한 결함 분석을 수행하고 결함을 쉽게 식별할 수 있는 개선 조치를 포함하여 관련 문서를 저장할 것을 제안합니다.

ISO 12405 표준 시리즈에는 배터리의 성능과 안전 측면이 모두 포함됩니다. ISO 12405-1은 고전력 애플리케이션을 위한 배터리 성능 테스트 표준이고, ISO 12405-2는 고에너지 애플리케이션을 위한 배터리 성능 테스트 표준입니다. 전자에는 콜드 스타트와 핫 스타트라는 두 가지 내용이 더 포함됩니다. GB/T 31467 시리즈는 중국의 전원 배터리 개발 상태를 결합하고 ISO 12405 시리즈 표준의 내용에 따라 수정되었습니다.

다른 표준과 다른 점은 SAE J 2929 및 ECE R100입니다. 둘 다 고전압 보호에 대한 요구 사항을 포함하며 전기 자동차의 안전 범주에 속합니다. 중국의 관련 테스트 항목은 GB/T 18384 및 GB/T 31467에 나열되어 있습니다. 3은 배터리 팩과 배터리 시스템이 안전 테스트 1 및 GB/T 18384 3을 수행하기 전에 GB/T 18384의 요구 사항을 충족해야 함을 나타냅니다. 관련 요구 사항.

3) 심각도

동일한 시험항목이라도 서로 다른 기준에서 규정하는 시험방법과 판정기준도 다르다. 예를 들어, 테스트 샘플의 충전 상태(SOC)의 경우 GB/T 31467 3에서는 샘플이 완전히 충전되도록 요구합니다. ISO 12405에서는 전력형 배터리 SOC 50%와 에너지형 배터리 SOC 100%를 요구합니다. ECE R100 2. 배터리 SOC가 50% 이상이어야 합니다. UN38. 3은 테스트 항목마다 요구 사항이 다르며 일부 테스트 항목에는 재활용 배터리도 필요합니다.

또한 동일한 샘플을 사용하여 높은 시뮬레이션, 열 테스트, 진동, 충격 및 외부 단락을 테스트해야 하므로 상대적으로 더 엄격합니다. 진동 테스트의 경우 ISO 12405에서는 샘플이 다양한 주변 온도에서 진동하도록 요구하며 권장 고온 및 저온은 각각 75℃ 및 -40℃입니다. 다른 표준에는 이 요구 사항이 없습니다.

화재 테스트의 경우 GB/T 31467 3의 실험 방법 및 매개 변수 설정은 ISO 12405와 일치합니다. 차이는 크지 않으며 둘 다 연료를 점화하여 예열, 직접 연소 및 간접 연소되지만 GB/T 31467 3 .시료에 불꽃이 있을 경우 2분 이내에 꺼야 합니다. ISO 12405에서는 불꽃이 꺼지는 데 시간이 필요하지 않습니다. SAE J2929의 화재 테스트는 이전 두 번의 화재 테스트와 다릅니다. 시료를 방열용기에 담아 90초 이내에 890℃까지 급속 가열하고 10분간 유지해야 하며, 시료 외부에 놓인 금속망 커버를 어떠한 부품이나 물질도 통과해서는 안 된다.

4. 기존 국내 표준의 단점

관련 국가 표준의 제정 및 발표로 중국의 전력용 리튬이온 배터리 조합 시스템의 공백이 메워지고 널리 채택되었지만 여전히 단점이 있습니다.

테스트 대상 측면에서: 모든 표준은 새 배터리 테스트만 지정하며 사용한 배터리에 대한 관련 규정이나 요구 사항은 없습니다. 배터리는 공장에서 출고될 때 문제가 없습니다. 이는 일정 기간 사용한 후에도 여전히 안전하다는 의미는 아닙니다. 따라서 서로 다른 시간대에 사용되는 배터리에 대해 동일한 테스트를 수행해야 하며 이는 정기적인 신체 검사와 동일합니다.

결과 판단 측면에서: 현재 판단 근거는 누출 없음, 외피 파열 없음, 화재 없음, 폭발 없음에 대한 조항만 있고 정량화 가능한 평가 시스템이 부족한 상대적으로 광범위하고 단일합니다. 유럽 ​​자동차 연구 및 기술 개발 위원회(EUCAR)는 배터리의 유해성 수준을 8가지 수준으로 나누었는데, 이는 특정 참조 중요성을 갖습니다.

테스트 항목: GB/T31467 3. 열 관리 및 열 폭주 측면에서 배터리 팩 및 배터리 시스템에 대한 테스트 내용이 부족하며 열 안전 성능은 배터리에 중요합니다. 개별 배터리의 열폭주를 어떻게 제어하고 열폭주 확산을 방지하는가는 "전기버스 안전 기술 조건"의 의무적 구현에서 알 수 있듯이 매우 중요합니다. 또한, 차량 적용 관점에서 환경 신뢰성 등 비파괴 신뢰성 테스트를 위해서는 테스트 완료 후 전기적 성능 테스트를 추가하여 환경 변화를 경험한 후 차량 성능에 미치는 영향을 시뮬레이션할 필요가 있습니다.

테스트 방법 측면에서: 배터리 팩 및 배터리 시스템의 사이클 수명 테스트는 너무 오래 걸리므로 제품 개발 주기에 영향을 미치고 제대로 실행하기 어렵습니다. 합리적인 가속 사이클 수명 테스트를 개발하는 방법은 하나의 과제입니다.

5、 요약

최근 몇 년 동안 중국은 전력용 리튬이온 배터리 표준 제정 및 적용에 있어 큰 진전을 이루었지만 외국 표준과 비교하면 여전히 일정한 격차가 있습니다. 테스트 표준 외에도 중국의 리튬 이온 배터리 표준 시스템은 다른 측면에서도 점차 개선되고 있습니다. 2016년 11월 9일 산업정보부는 '리튬이온전지 종합표준화 기술체계'를 발표하며, 미래 표준체계가 기본일반용도, 소재 및 부품, 설계 및 제조 등 5개 주요 부분으로 구성됨을 명시했다. 프로세스, 제조 및 테스트 장비, 배터리 제품. 그 중에서도 안전기준이 매우 중요합니다. 전원 배터리 제품의 업데이트 및 개발에 따라 테스트 표준도 해당 테스트 기술을 개선해야 하며, 나아가 전원 배터리의 안전 수준도 향상됩니다.