平衡车用锂离子电池和电池组安全要求

平衡车用锂离子电池和电池组安全要求

国家标准 GB/T405592021 平衡车用锂离子电池和电池组 安全要求 Lithiumiocellsandbatteries usedinselr-balancing vehicle一 Safetyreguirements 2021-10-11发布 2022-05-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/T40559一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 试验条件 4.1试验的适用性 4.2试验的环境条件 4.3参数测量公差 温度渊量方法 4,4 4.5测试用充放电程序 4.6型式试验 -般安全要求 -般安全性的考虑 5,l 5.2安全工作参数 5.3标识和警示说明 电池电安全试验 6.1高温外部短路 6.2过充电 6.3强制放电 电池环境安全试验 7.1低气压 ll 7.2温度循环 7.3振动 12 加速度冲击 12 7.5跌落 13 7.6重物冲击/挤压 13 7.7热滥用 13 7.8燃烧喷射 13 电池组系统环境安全试验" 8.1低气压 8.2温度循环 8.3振动 15 8.4加速度冲击
GB/T40559一202 15 8.5跌落 15 8.6应力消除 15 8.7高温使用 16 8.8盐雾 16 8.9浸水 l6 8.10阻燃 电池组系统功能电安全试验 9.1电池管理系统基本要求 9.2过压充电 9.3单节电池过压控制 中中 9.4欠压放电 9.5过流充电 9.6过载 9.7外部短路 18 9.8反向充电 18 10安全关键元器件 18 10.1基本要求 18 0.2元器件的评定和试验 18 11高压电池组安全要求 18 附录A规范性附录试验顺序 19 附录B(规范性附录测试设备和测量仪器 20 附录C规范性附录导线阻燃性试验方法 22 参考文献 23
GB/T40559一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由工业和信息化部提出 本标准由工业和信息化部(电子)归口 本标准起草单位;深圳赛西信息技术有限公司、杭州骑客智能科技有限公司、宁德新能源科技有限 公司、欣旺达电子股份有限公司、纳恩博(北京)科技有限公司、山东精工电子科技有限公司、浙江凯恩电 池有限公司、上海德朗能动力电池有限公司、东莞新能德科技有限公司深圳市力泰新能源有限公司、北 京机械工业自动化研究所有限公司、北京健行天下环保科技有限公司、电子技术标准化研究院 本标准主要起草人何鹏林,赵丽香、丁爱军、李武鼓,应佳伟、赵建坤、王勇、金哲宇、,陈瑶陈光辉、 唐高文、黎晓东、周晓菲、李载波、李婷
GB/T40559一2021 平衡车用锂离子电池和电池组 安全要求 范围 本标准规定了平衡车用锂离子电池和电池组的安全要求,描述了相应的试验方法 本标准适用于平衡车用锂离子电池和电池组,也适用于无自平衡功能的电动滑板车等类似产品用 的锂离子电池、电池组 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是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/T2423.5环境试验第2部分;试验方法试验Ea和导则:冲击 GB/T2423,.10环境试验第2部分;试验方法试验Fe;振动(正弦) GB/T2423.21电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验M;低气压 GB/T2423,22环境试验第2部分;试验方法试验N温度变化 GB4943.12011信息技术设备安全第1部分;通用要求 GB/T5169.52008电工电子产品着火危险试验第5部分:试验火焰针焰试验方法装置、 确认试验方法和导则 GB/T53302003工业用金属丝编织方孔筛网 GB/T6005-2008试验筛金属丝编织网、穿孔板和电成型薄板筛孔的基本尺寸 GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 s/11685一2017 平衡车用锂离子电池和电池组规范 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 锂离子电池 lithiumioncell 依靠锂离子在正极和负极之间移动实现化学能与电能相互转化的装置,该装置通常包括电极、隔 膜,电解质、容器和端子等,并被设计成可充电 注以下简称电池 3.2 锂离子电池组 ithiumionbattery 由一个或多个电池连接的能量存储装置,可以包括给系统提供信息(电池电压等)的保护和监控 装置 注1:以下简称电池组 注2;它可以包含由终端或其他互联装置提供的保护罩 [IEC62619;2017,定义3.10]
GB/T40559一2021 3.3 电池管理系统 batterymanagementsystem;BMs 与电池组相连的,在过充、过流、过放以及过热下能够切断电路的电子系统,用来监控和(或)管理电 池组的状态,计算二次数据,报告数据和(或)控制环境以影响电池组的安全,性能和或)使用寿命 BMS的功能可能分配给电池组或使用电池组的设备 注1:如果电池制造商和用户达成协议,过放切断并不是强制性的 注2;BMS的功能可在电池组上,也可在使用电池组的设备上 注3:BMS可以被分开,有可能一部分在电池组内,一部分位于应用端 注4:有时BMS也被称为BMU电池管理单元, batterymanagementunit [IEC62619:2017,定义3.12] 3.4 电池组系统baterysystemm 由一个或多个电池,模块或电池组组成的系统 它有电池组管理系统,如果发生过充、过流,过放和 过热,电池管理系统会动作 注1:如果电池制造商和用户达成协议,过放切断并不是强制性的 注2:它可以包含冷却或加热装置,有的甚至包含了充放电模块和逆变模块 注3:在本标准中电池组系统的要求等同于电池组 注4:改写IEC62619;2017,定义3.11 3.5 平衡车 self-balaneingvehicle 种基于倒立摆模型和静不稳定原理,配备有可充电的电驱动系统,以自主或人工操控模式来保持 动态平衡的轮式载人移动平台 [[GB/T34668一2017,定义3.1] 3.6 标称电压 nominalvoltage 用以标识电池或电池组电压的适宜的近似值 [GB/T18287一2013,定义3.7 3.7 额定容量 ratedcapaeity 制造商标明的电池或电池组容量 注单位为安时(Ah)或毫安时(mAh [SJ/T1l6852017,定义3.8 3.8 额定能量 natelemersy 额定瓦时数 由制造商标明的在规定条件下确定的电池或电池组的能量值 注1单位为瓦时(wh) 注2:额定能量通过标称电压乘以额定容量(单位为Ah)计算得出,可向上取整 注3改写MH/T1052一2013,定义3.1 1 3.9 安全特低电压电路safety extra-lowvoltagecireuit SELV电路 作了适当的设计和保护的二次电路,使得在正常工作条件下和单一故障条件下,它的电压值均不会
GB/T40559一2021 超过安全值 注1;在一个sELV电路内或几个互连的sLV电路中,在正常工作条件下,其任何两个导体之间和任何一个这样 的导体和地之间的电压不超过42.4V交流峰值或60V直流值;当出现单一故障时,SEI.V电路任意的两个导 体间和任何一个这样的导体与地之间的电压在经过200ms后不超过42.4V交流峰值或60V直流值 200ms及之前电压不超过71V交流峰值或120V直流值 注2;改写GB4943.1一201l. i,定义" 1.2.8.8 3.10 imited 充电限制电压 chargingoltage U 制造商规定的电池或电池组的额定最大充电电压 [GB312412014,定义3.8] 3.11 充电上限电压 upperlimitedchargingvoltage U 制造商规定的电池或电池组能承受的最高安全充电电压 GB312412014,定义3.9] 3.12 过压充电保护电压 overvoltageforchargeprotection U 制造商规定的电压充电时的保护电路动作电压 注:一般情况下,UaUpUp 3.13 放电截止电压 dischargeeutofvoltage U 制造商规定的放电终止时电池或电池组的最低负载电压 注:安全放电电压下限 3.14 放电终止电压 endofdischargevoltage U 制造商规定的电池或电池组的额定最低放电电压 3.15 lowvoltagefordischargeproteetion 欠压放电保护电压 U部 制造商规定的低电压放电时的保护电路动作电压 注:放电终止电压>欠压放电保护电压>放电截止电压,即U>UU 3.16 推荐充电电流 recommendationchargingcurrent 制造商推荐的恒流充电电流 [GB31241一2014,定义3.13
GB/T40559一2021 3.17 最大充电电流 maximumcontinuouscargingcurrent 制造商规定的最大的恒流充电电流 [GB31241一2014,定义3.14] 3.18 overcurrentforcha roteetion 过流充电保护电流 argepr 制造商规定的大电流充电时的保护电路动作电流 [GB31241一2014,定义3.15 3.19 推荐放电电流 recommmendatiodischargingcurrent 制造商推荐的持续放电电流 [GB31241一2014,定义3.16 3.20 最大放电电流 maximumdischargingcurrent IA 制造商规定的最大持续放电电流 [GB31241一2014,定义3.17] 3.21 过流放电保护电流owercurrentfordischargeproteetion I 制造商规定的大电流放电时的保护电路动作电流 [GB312412014,定义3.18] 3.22 上限充电温度 upperlimitedchargingtemperature T 制造商规定的电池或电池组充电时的最高温度 3.23 下限充电温度 owerlimitedchargingtemperature e 制造商规定的电池或电池组充电时的最低温度 3.24 上限放电温度 upperlimiteddisehargingtemperature dnmn 制造商规定的电池或电池组放电时的最高温度 3.25 owerlimitedldisc 下限放电温度 chargingtemperature Ta 制造商规定的电池或电池组放电时的最低温度
GB/T40559一2021 3.26 漏液leakage 非设计性的,可见的液体电解质的漏出 注:改写GB/T28164一201l,定义1.3.9. 3.27 破裂 rupture 由于内部或外部因素引起电池壳体或电池组外壳的机械损伤,导致物质暴露或溢出,但没有喷出 [[GB/T28164一2011,定义1.3.11 3.28 起火fire 从电池或电池组发出火焰 [GB/T28164一2011,定义1.3.13] 3.29 爆炸 explosion 电池或电池组的外壳猛烈破裂并且主要成分抛射出来 [GB/T28164一2011,定义1.3.12] 3.30 fireenclosure 防火防护外壳 用来使燃烧或火焰的蔓延减小到最低限度的部件 [GB31241一2014,定义3.26们 3.31 型式试验 typetest 对有代表性的样品所进行的试验,其目的是确定其设计和制造是否能符合本标准的要求 [GB4943.l201l,定义1.2.13.1] 3.32 例行试验 routinetest 在制造期间或制造后对每个独立产品进行的试验,以检验其是否符合相关的判据 [GB4943.1一2011,定义1.2.13.3 试验条件 4.1试验的适用性 只有涉及安全性时才进行本标准规定的试验 在标准内容约定某一类电池或电池组因为产品的设计、结构,功能上的制约而明确对该产品的试验 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平衡车、该平衡车附属的充电器或构成该平衡 车一部分的零部件,与电池或电池组一起进行相关试验 注平衡车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平衡车的制造商,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 4.2试验的环境条件 除非另有规定,试验一般在下列条件下进行
GB/T40559一202 温度:20士5C; a D)相对湿度;不大于75%; 气压:86kPa一106kPa c 4.3参数测量公差 相对于规定值或实际值,所有控制值或测量值的准确度应在下述公差范围内: a 电压;士1%; 电流.土1% c 温度:土2C; d 时间:士1%(lmin以上),士5%(1min以下); 容量:士1%; e D 质量:士1%; 高度:士1% 8 4.4温度测量方法 宜采用热电偶法来测量样品的表面温度 温度测试点选取温度最高点作为试验判定依据 4.5测试用充放电程序 4.5.1测试用充电程序 电池或电池组在充电前,应在20士5C的环境温度下以0.2I,放电至放电终止电压 电池或电 池组在试验中可采用下列规定方法之一进行充电: 在20C士5C的环境温度下,以0.,21,充电,当电池或电池组端电压达到充电限制电压时,改 a 为恒压充电,直到充电电流小于或等于0.021,,停止充电,最长充电时间不应大于8h D)在20C士5C的环境温度下,以11充电,当电池或电池组端电压达到充电限制电压时,改为 恒压充电,直到充电电流小于或等于0.02l,,最长充电时间不应大于4h 当对容量测试结果有异议时,可根据23士2C的环境温度作为仲裁条件重新测试 注:I表示参考试验电流,其数值与额定容量(C)相同,单位为安(A)或毫安(mA 4.5.2测试用放电程序 电池或电池组依照制造商规定的电流进行恒流放电至放电终止电压 4.6型式试验 4.6.1概述 除非另有规定,本标准规定的试验为型式试验 除非另有规定,试验仅对生产一年以内的产品进行 4.6.2样品的要求 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负载测试或连接时,除非另有规定,引人导线测试或连接产生的总电阻应小于 20mQ.
GB/T40559一2021 4.6.3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,充放电循环之间搁置5 min 对于电池组,在两个充放电循环后再按照4.5.1规定方法充满电,还应按GB/T17626.2的规定对 电池组每个输出端子进行4kV接触放电测试(士4kV各10次)和8kV空气放电测试(士8kV各10 次) BMU/BMS的保护功能不应失效 除非另有规定,在本标准中进行试验的电池组应完全充电到制造商规定的充电限制电压 完全充 电后且未进行试验的电池组在20C士5C的环境温度下允许搁置的最长时间不应超过8h 注1;对于电池样品可同时进行容量测试 注2:样品在预处理过程中如发生起火、爆炸,漏液等现象也认为不符合本标准要求 4.6.4样品的数量 除特殊说明外,每个试验项目的样品电池为3个,电池组为1个 4.6.5电池样品容量测试 电池样品的初始(实际)容量应大于或等于其额定容量,否则不能作为型式试验的典型样品 电池样品容量测试方法见s/T116852017中5.1初始容量 4.6.6试验项目 表1为电池的型式试验项目,表中样品栏阿拉伯数字为测试样品编号 表1电池型式试验 项目 章条号 试验内容 样品 样品预处理 全部 4.6.3 试验条件 电池容量测试 全部 4.6,5 5.2 安全工作参数 -般安全要求 5.3.1 标识要求 6.l 高温外部短路 13 电池电安全试验 6,2 过充电 46 强制放电 6,3 7.1 低气压 7. 温度循环 7.3 振动 加速度冲击 7.4 电池环境安全试验 1012 7.5 跌落 7.6 重物冲击/挤压 13~15 7.7 热滥用 1618 燃烧喷射 92” 7.8 对厂商提供的标签,说明书、材料等进行检查和试验 表2为电池组系统的型式试验项目,表中样品栏阿拉伯数字为测试样品编号
GB/T40559一2021 表2电池组型式试验 项目 章条号 试验内容 样品 试验条件 样品预处理 4.6.3 全部 5.2 安全工作参数 5.3. 标识要求 -般安全要求" 5.3.2 警示说明 5.3.3 耐久性 8.1 低气压 8.2 温度循环 振动 8.3 加速度冲击 8.5 跌落 电池组系统环境试验 8.6 应力消阶 8.7 高温使用 8.8 盐雾 8.9 浸水 阻燃 8.10 见8.10 过压充电 9,2 9.3 单节电池过压控制 9.4 欠压放电 电池组系统功能电安全试验 9.5 过流充电 10 9.6 过载 12 9.7 外部短路 13 9.8 反向充电 对厂商提供的标签,说明书、材料等进行检查和试验 电池组系统中的元器件应符合相应的国家标准、行业标准或其他规范中与安全有关的要求且符合 本标准的要求 4.6.7试验顺序 电池和电池组试验顺序见附录A 4.6.8试验判据 当某项试验的受试样品全部测试合格,判定该项试验合格
GB/T40559一2021 一般安全要求 5.1 -般安全性的考虑 电池和电池组的安全性从以下两种应用条件加以考虑 预期使用 a b)合理可预见误用,滥用 5.2安全工作参数 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围 和电流范围等参数 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 制造商应在相应的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 安全工作参数 符号 电池 电池组 充电限制电压 充电上限电压 U 放电截止电压 Ua 放电终止电压 U 推荐充电电流 最大充电电流 lm 推荐放电电流 Id 最大放电电流 过压充电保护电压 U 过流充电保护电流 欠压放电保护电压 U 过流放电保护电流 I T 上限充电温度 Im 下限充电温度 T 上限放电温度 Tm 下限放电温度 Tm 注;“、/”"表示需标明的信息,“”表示未做标明要求的信息 5.3标识和警示说明 5.3.1标识要求 应用中文标明至少以下标识: a)产品名称、型号; D 额定容量、额定能量、充电限制电压
GB/T40559一202 正负极性,使用“正,负”字样、“十、-”符号或不同颜色(例如红色和黑色)表示; c d) 生产厂; 生产日期或批号 e 电池组标识需在本体上标明,其耐久性应满足5.3.3的要求 对于电池,额定容量、额定能量、型号、生产日期或批号、生产厂、正负极性应在本体上标明,其中生 可以使用与用户约定的简写或代码,其余标识允许在包装或规格书上标明 产 额定能量的标识值应满足额定能量的定义 如果对电池和电池组进行命名、电池组结构设计标识可参考s/T116852017中附录A 5.3.2警示说明 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 5.3.3耐久性 电池组本体上的标识和警示说明应清晰可辨 本标准所要求的电池组本体上的任何标识和警示说明应是耐久和醒目的 在考虑其耐久性时,应 把正常使用时对其影响考虑进去 通过检查和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,应用一块蘸有水的 棉布用手擦拭15s,然后再用一块蘸有75%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 电池电安全试验 6.1高温外部短路 将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,放置在57C士4C的环境中,待电池温度达到57C 士4C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20mQ 试验过 程中监测电池温度变化,当出现以下情形之一时,试验终止 电池温度下降值达到峰值温升的20%; a 短接时间达到24h b) 电池应不起火、不爆炸 注导线的电阻率温度系数小于5×10C-',如康铜线等 6.2过充电 将电池按照4.5.2规定的试验方法放完电后,室温下用制造商规定的最大充电电流充电至4.8V或 制造商规定的更高值 试验过程中监测电池温度变化,当出现以下情形之一时,试验终止 a 达到4.8V或最高充电电压后,电池持续充电时间达到1h; b电池温度下降值达到峰值温升的20% 当有争议时,a)和b)选较严者 电池应不起火、不爆炸 10
GB/T40559一2021 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1l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90nmin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1情况1所示 如果在反向充电90nmin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1情况2所示 /min 80 30 40 50 70 90 100 情况1 情况2 90min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1反向充电时间图 电池应不起火、不爆炸 电池环境安全试验 7.1低气压 将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将电池放置于20C士5C的真空箱中,抽真空将箱内 压强降低至11.6kPa(模拟海拔15240m),并保持至少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20C士5C的可控温的箱体中 进行如下步骤(见图2) 将试验箱温度升为72C士2,并保持6h; a b) 将试验箱温度降为一40C士2,并保持6h; c 重复步骤a)b),共循环10次 d)在室温20C士5C下保存24h. 11
GB/T40559一202 试验过程中每两个温度之间的转换时间不大于30min. 具体试验方法可按照GB/T2423.22中的相关条款 Tcf 0- 6o 0 20 1516h 20 0 图2温度循环流程示意图 电池应不起火、不爆炸、不漏液 7.3振动 将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将电池紧固在振动试验台上,按表4中的参数进行正 弦振动测试 表4振动波形(正弦曲线 频率 对数扫频循环时间 振动参数" 轴向 振动周期数 7Hz200Hz7Hz) 起始 至 Hz 12 a= =lg" 12 0.8mm 5min /i=200H2么 12 a2=8gn 返回至1=7Hz 总计 36 下限、上限颗率 /1" -交越点频率(f~17.62Hz、f;~49.84Hz); 加速度幅值" 41,a 位移幅值 振动参数是指位移或加速度的最大绝对数值,例如,位移幅值为0.8mm对应的峰-峰值的位移幅值为1.6mm. 在环境试验中,重力加速度尽 值圆整为10m/s 每个方向进行12个循环,每个方向循环时间共计3h的振动 圆柱型电池按照其轴向和径向两个方向进行振动试验,方型和软包装电池按照三个相互垂直的方 向进行振动试验 试验后按照4.5规定的方法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 电池应不起火、不爆炸、不漏液 7.4加速度冲击 将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,固定在冲击台上,进行半正弦脉冲冲击试验,在最初 12
GB/T40559一2021 的3ms内,最小平均加速度为75g.,蜂值加速度为150g,士25g ,脉冲持续时间为6ms士1ms 电 池每个方向进行三次加速度冲击试验 圆柱型电池按照其轴向和径向的安装位置的正、反两个方向进行冲击试验,总共进行12次冲击;方 型和软包装电池按照三个互相垂直的安装位置的正、反两个方向依次进行冲击试验,共计进行18次 冲击 具体试验方法可按照GB/T2423.5中的相关条款 电池应不起火,不爆炸、不漏液 7.5跌落 将电池按照4.5,1规定的试验方法充满电后,按1m士0.01m的跌落高度自由落体跌落于混凝土 板上 圆柱型电池两个端面各跌落一次,圆柱面跌落两次,共计进行四次跌落试验;方型和软包装电池每 个面各跌落一次,共进行6次跌落试验 电池应不起火、不爆炸 7.6重物冲击/挤压 7.6.1重物冲击 本测试适用于方型和直径大于或等于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后,将电池置于平台表面,将直径为15.8mm士0.1mm 的 金属棒横置在电池几何中心上表面,采用质量为9.1kg士0.1kg的重物从610mm士25mm的高处以 自由落体状态撞击放有金属棒的电池表面,并观察6h 试验工装见B.1 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,方型电池只对 宽面进行冲击试验 1个样品只做一次冲击试验 电池应不起火、不爆炸 7.6.2挤压 适用于软包装和直径小于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后,将电池置于两个平面之间,垂直于极板方向对电池进 行缓慢挤压 圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两个挤压面平行,软包装电池只对电池的宽面进行挤压 试验,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: 两平板间的挤压力达到13kN士0,.78kN a b)电池的电压下降至少100mV 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/min士 2/min的温升速率进行升温,当箱内温度达到130C士2C后恒温,并持续30min 电池应不起火、不爆炸 7.8燃烧喷射 将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,再将电池放置在试验工装的钢丝网上,试验工装见 B.2 如果试验过程中出现电池滑落的情况时,可用单根金属丝把电池样品固定在钢丝网上;如果无此类 13
GB/T40559一202 情况发生,则不可以捆绑电池 用火焰加热电池,当出现以下三种情况时停止加热: a 电池爆炸; 电池完全燃烧 b) 持续加热30min,但电池未起火、未爆炸 c 试验后，组成电池的部件(粉尘状产物除外)或电池整体不得穿透铝网 8 电池组系统环境安全试验 8.1低气压 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行低气压试验,试验方法见7.1 试验完成后按照4.5规定的充放电方法进行一次放电充电循环 样品应不起火、不爆炸、不漏液 8.2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 试验完成后按照4.5规定的充放电方法进行一次放电充电循环 样品应不起火、不爆炸、不漏液 8.3振动 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,按照3个相互垂直的方向依次进行振动试验,质量不 大于12kg的电池组系统试验方法见7.3;质量大于12kg的电池组系统试验按表5中的参数进行正弦 振动测试 表5振动波形(正弦曲线》 频率 对数扫频循环时间 振动参数 轴向 振动周期数 7Hz200Hz7Hz) 起始 至 12 =7Hz d1 =lg" 12 S=0.8mm 5min f=200Hz 12 =2g 返回至1=7H2 总计 36 下限、上限频率; 交越点频率(f~17.62Hz、f;~25HHz); -加速度幅值 a1、a 位移幅值 振动参数是指位移或加速度的最大绝对数值,例如,位移幅值为0.8mm对应的峰-峰值的位移幅值为1.6mm. 在环境试验中,重力加速度K，值圆整为10m/s 每个方向进行12次循环,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 样品应不起火、不爆炸、不漏液 14
GB/T40559一2021 8.4加速度冲击 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,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,试验参数见表6 试验完成后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环 样品应不起火,不爆炸、不漏液 表6不同质量样品的峰值加速度和脉冲持续时间 样品质量n 脉冲持续时间 峰值加速度 kse mms 00850 ms12 较小者 150g 和r= /0O00 11 m>12 较小者 50g 和r= 8.5跌落 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,按照表7规定的跌落高度和方式,将样品4个最大的 面进行自由落体跌落于讹凝上板上 样品应不起火、,不爆炸、不漏液 表7跌落测试方式和条件 样品质量m 跌落高度 测试方式 kg cm 整体 100 7<朋<20 整体 00-90(m一7)/13 注:质量为样品的实际测量值 8.6应力消除 模压或注塑成形的热塑性外壳的结构应能保证外壳材料在释放由模压或注塑成形所产生的内应力 时,该外壳材料的任何收缩或变形均不会暴露出内部零部件 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后放在70C士2C的鼓风恒温箱中搁置7h,然后取出 样品并恢复至室温 样品外壳不应发生导致内部组成暴露的物理形变 8.7高温使用 样品在高温条件下使用应具有足够的安全性 通过以下高温试验来检验其是否合格 将满电样品置于高温试验箱内,试验箱内温度设为制造商规定的电池组的充电上限温度和放电上 限温度、电池的充电上限温度和放电上限温度及80C中的最大值 待样品表面温度稳定后,对该样品 15
GB/T40559一202 进行放电,样品在高温试验箱内的时间保持7h 样品应满足以下要求之一 切断电路,且不起火、不爆炸、不漏液;或 a b 未切断电路,在高温试验过程中按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环,样品 应不起火.不爆炸,不漏液 若进行一次放电充电循环的时间大于7h,可将高温试验时间延长至本次充放电循环结束 8.8盐雾 盐溶液采用叙化钠和蒸水或去离子水配制,其浓度为5%(质量分数为5%的NaCl水溶液). 20C士2C下测量pH值在6.5~7.2之间 将充满电的样品放人盐雾箱,在15C一35C下喷雾2h,喷雾结束后,将样品转移到湿热箱中贮存 20h22h,温度为40C士2C,相对湿度为93%士3%,在4.2规定条件下贮存3d 若样品还能继续放电,则按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环后结束试验;若样 品不能继续放电,则结束试验 样品应不起火、不爆炸 8.9浸水 样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后 样品应在室温下浸泡在盐水(质量分数为3.5%的NaCl水溶液)中至少30nmin 水深应完全淹没 试验样品且比试验样品高出5cm10em 将样品搁置24h,若样品还能继续放电,则按照4.5规定的充放电方法进行一次放电充电循环后结 束试验;若样品不能继续放电,则结束试验 样品应不起火、不爆炸 8.10阻燃 8.10.1一般要求 对于电池组系统,其封装所使用的材料,应能限制火焰的蔓延,其阻燃等级应满足8.10.28.10.5 的相应要求 相关试验方法可参考GB4943.1-2011中附录A 就可燃性特性而言,认为VTM0级材料.VTM1级材料和VTM!2级材料分别与v-0级材料、 V-1级材料和V-2级材料相当,但它们的电气和机械特性没有必要等同 材料的可燃性定义参见GB4943.1一2011中1.2.12 8.10.2外壳 电池组系统的外壳应使用火防护外壳;其外壳应是不低于V-1级的材料 8.10.3PCB板 印制板应是不低于V-1级的材料 8.10.4导线 导线应能通过附录C的试验 8.10.5绝缘材料 绝缘材料应是不低于V-1级的材料,其中泡沫材料应不低于HF-1级 16
GB/T40559一2021 电池组系统功能电安全试验 g.1电池管理系统基本要求 平衡车用锂离子电池组系统应设计有电池管理系统,确保电池或电池组在指定的工作范围内工作 电池管理系统应能够监测电池和电池组的电压、电流和温度的异常状态并给平衡车发出信号,平衡车收 到信号后可以采取相应的措施 通过检查以及9.29.8来验证 9.2过压充电 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电,然后用制造商规定的最大充电电流(lm)进行恒流充电 至1.2倍的充电上限电压(U)或者制造商规定的可能承受的最高电压值(取两者较高值. 充电至BMS终止充电,这一动作应在充电电压达到1.2倍的充电上限电压/制造商规定的可能承 受的最高电压值时或者之前出现 BMS终止充电后,再对样品在该电压下持续施加电流3h 试验完成后,按照4.5的规定进行一次放电充电循环 样品应不起火、不爆炸、不漏液 注，对于充放电回路分口的电池组,用充电回路进行测试 9.3单节电池过压控制 将样品按照4.5.2规定的试验方法放空电,选择任意一个并联块(可能是一节或多节)按照4.5.1规 定的试验方法充电至满电状态的50%,以便在充电前产生不均衡状态 然后再将电池组按照4.5.1规 定的试验方法进行充电,在上述并联块充电到电压达到制造商规定的电池充电上限电压的1.05倍之 前,BMS应禁止电池充电同时能够正常放电 选用三个不同的并联块,共进行三次试验 试验完成后， 按照4.5的规定进行一次放电充电循环 样品应不起火,不爆炸、不漏液 g.4欠压放电 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,用其最大放电电流!恒流放电 在样品放电到电池/电池组制造商规定的放电截止电压前,BMS应能够切断放电回路,且在切断前 向整车发出警告信号 注1平衡车收到警告信号以后可以采取相应的措施 注2;提前预警的时间可由电池组制造商和整车商协商 注3:对于电动滑板车用电池组BMS可在样品放电到放电截止电压前直接切断放电回路 9.5过流充电 将样品按照4.5.2规定的试验方法放完电,然后以1.5倍的过流充电保护电流(Ip)进行恒流充电至 充电上限电压Uw BMS应发现过流充电并采取保护动作 将样品进行3次测试 试验完成后,按照4.5的规定进行一次放电充电循环 样品应不起火、不爆炸不漏液 9.6过载 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电,然后以1.5倍的过流放电保护电流(1.51命)恒流放电 BMS应发现过流放电并采取保护动作或向整车发出信号,但不应切断输出 将样品进行3次测试 试验完成后,按照4.5的规定进行一次放电充电循环 样品应不起火、不爆炸不漏液 17
GB/T40559一2021 9.7外部短路 将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,用负载连接样品的正负极端子,并确保全部外部电阻 不高于20mQ. BMSs应发现短路并动作切断电路 将样品进行3次测试 试验完成后,按照4.5规定的试验方法进行一次放电充电循环 样品应不起火、不爆炸,不漏液 9.8反向充电 将样品按照4.5.2规定的试验方法放完电后,以1IA电流进行反向充电 BMS应发现反向充电并动作切断充电电流 将样品进行3次测试 样品应不起火、不爆炸、不漏液 检查电池的插头或连接器设计,其设计应能避免反极性连接 安全关键元器件 10 10.1基本要求 在涉及安全的情况下,电池、电池组及电池管理系统中的元器件,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、行业标准或者其他规范中与安全 有关的要求 注只有当某一元器件明显属于某一元器件国家标准,行业标准或者其他的使用范围内时,才能认为该标准是有 关的 0.2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 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 a 应检查该元器件是否按其额定值正确应用和使用 该元器件还应作为电池、电池组或保护电 路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按规定的额定值正确 应用和使用 该元器件还应作为电池、电池组或保护电路的一个组成部分承受本标准规定的 有关试验,而且还应按电池、电池组或保护电路中实际存在的条件,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他们规定的 额定值使用,则该元器件应按电池、电池组或保护电路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 1 高压电池组安全要求 制造商宜尽量避免采用高电压电池组 高电压指的是最高输出或者输人电压(充电限制电压)超过SELV电路的电压限值 高电压电池组应满足GB4943.1一2011或其替换标准的要求 18
GB/T40559一2021 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 7. 7.2 l、2、3 4、5、6 6.2 7、8,9 6.3 10、1l、12 7.5 13、14、15 7.6 16、17、18 7.7 9、2021 7.8 图A.1电池安全型式试验顺序 A.2电池组系统安全型式试验顺序 对电池组系统进行第8章试验顺序见图A.2 试验项目 样品编号 8.1 8.3 图A.2电池组系统环境安全型式试验顺序 其他试验项目按照表2要求的数量和顺序逐条进行 19
GB/T40559一2021 附 录 B 规范性附录) 测试设备和测量仪器 重物冲击试验工装 B.1 重物冲击试验(见7.6.1)的试验工装示意图见图B,1 牵引绳 引导管 钢铁冲击箱 -9.1kg 未显宗合贵 电池 直径15.8mm的金属棒 只要能够达到相同的效果也可以使用其他机构,如使用引导杆代替引导管等 图B.1重物冲击试验工装 B.2燃烧喷射试验工装 燃烧喷射试验(见7.8)的试验工装示意图见图B.2 20
GB/T40559一2021 平台上的孔 mm 我器品 平面网簸罩 角铁，上下宽度均为12.7mm 燃烧器 燃料 图B.2燃烧喷射试验工装 在试验平台上钻一直径为(100士2)mm的圆孔,并在圆孔上放置一钢丝网,钢丝网的规格为金属丝 直径0.45mm,目数20(如符合GB/T60052008中R20系列的网孔基本尺寸为800Am、金属丝直径 为4504m的金属丝编织网要求的钢丝网,或者符合GB/T5330一2003中R10和R20系列的网孔基本 尺寸为0,800mm,金属丝直径为0.450mm的金属丝编织网要求的钢丝网) 钢丝网放置距离火焰上方约38mm处 并在样品周围罩上一八边形的铝丝网,铝丝网的规格为: 互相平行的两边距离为610mm士10mm ,高度为305mm士5mm 铝丝网的规格为金属丝直径 0.25mm,目数16一18(如符合GB/T5330-2003中R20系列的网孔基本尺寸为l.12mm,金属丝直径 为0.250mm的金属丝编织网要求的铝丝网) 21
GB/T40559一2021 附 录 规范性附录) 导线阻燃性试验方法 导线的绝缘不得有助于火焰的蔓延 按GB/T5169.5一2008的规定来检验导线是否合格 就本标准而言,采用GB/T5169.52008的内容并作如下修改 第7章严酷等级 施加试验火焰的时间如下 第一组线;l0s; 第二组线:60s. 第 三组线:120s 第9章试验程序 -9.2第四段用下列内容代替: 支撑起燃烧器,使其轴线与垂直方向成45" 导线与垂直方向也保持45",而其轴线所在垂直平面 与燃烧器所在垂直平面成正交 -9.3用下列内容代替 试验在3个样品上进行 第10章观察和测量 第二段用下列内容代替: 燃烧持续时间是指从试验火焰移开瞬间一直到任何火焰熄灭时的间隔时间 第11章试验结果的评定 现行条文用下列内容代替 试验期间,绝缘材料的任何燃烧应稳定且无明显的蔓延 在试验火焰移开后,任何火焰应在30s 内自行熄灭 22
GB/T40559一2021 参考文献 [1]GB/T9816.1一2013热熔断体第1部分;要求和应用导则 [2]GB/T11020一2005固体非金属材料暴露在火焰源时的燃烧性试验方法清单 [3]GB/T18287一2013移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范 [门 GB219662008锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求 [5]GB/T28164一201含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组便携式密封蓄电池 和蓄电池组的安全性要求 [[6]GB312412014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求 [7]GB/T34668一2017电动平衡车安全要求及测试方法 [8 MH/T1052一2013航空运输锂电池测试规范 [9]IEC62133-2:2017Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelec trolytesSafetyreguirementsforportablesealedsecondarylithiumcells，andforbatteriesmmadefrom hem，foruseinportableapplications Part Lithiumsystems 10 IEC62619:2017Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectro lytesSafetyrequiremmentsforsecondarylithiumcellsandbatteries，foruseinindustrialapplications [l1]UL1642:2007LithiumBatterie: [[12]UI2271:2013BatteriesforUseinLightElectricVehicle(LEVApplications [13]UL2272;2016OutlineoflnvestigationforElectricalsystemforselfBalaneingScooters [14]UN38.3Recommendationsonthetransportofdangerousgoodsmanualoftestsand ceriteria(sixrevisededition)-Lithiummetalandlithiumionbateriee 23

平衡车用锂离子电池和电池组安全要求GB/T40559-2021

随着科技的不断发展，电动平衡车已经成为了现代城市出行的一种新型交通工具。而锂离子电池作为电动平衡车的重要配件之一，也越来越得到人们的关注。为了保障用户的用车安全，国家对于锂离子电池和电池组的安全性进行了严格的规定，其中最基础的就是GB/T40559-2021标准。 该标准主要涵盖了锂离子电池和电池组的物理、化学、电气等各方面的安全要求。在使用锂离子电池时，需要注意以下几点： 首先，锂离子电池应当采用符合国家标准的电池或者电芯。其次，电芯、电池组应当具有过充、过放、短路、过温、振动等方面的保护功能。同时，电池组应当具有充电管理系统，并设置相应的充电控制电路。此外，在使用锂离子电池时，也需要注意避免机械伤害和热源引起的危险。 在使用电池组时，还应该注意以下几点： 首先，电池组应保证各个单体电池电量均衡，并具有电流限制、电压限制等安全措施。其次，电池组应采用防火材料进行绝缘、隔热处理。最后，电池组应配备过流、过温等保护措施，并严格按照说明书操作。 总之，锂离子电池和电池组是电动平衡车中不可或缺的部分，但是其安全性也必须得到足够的重视。在使用前，用户应认真阅读相关的安全要求和使用说明，以确保用车安全。

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