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| 标准编号 | GB 40165-2021 (GB40165-2021) | | 中文名称 | 固定式电子设备用锂离子电池和电池组 安全技术规范 | | 英文名称 | Lithium ion cells and batteries used in stationary electronic equipments -- Safety technical specification | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | K82 | | 国际标准分类 | 29.220.99 | | 字数估计 | 26,221 | | 发布日期 | 2021-04-30 | | 实施日期 | 2022-05-01 | | 归口单位 | 中华人民共和国工业和信息化部 | | 标准依据 | 国家标准公告2021年第6号 | | 提出机构 | 中华人民共和国工业和信息化部 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB 40165-2021
Lithium ion cells and batteries used in stationary electronic equipments -- Safety technical specification
ICS 29.220.99
K82
中华人民共和国国家标准
固定式电子设备用锂离子电池和
电池组 安全技术规范
2021-04-30发布
2022-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验条件 5
4.1 试验的适用性 5
4.2 试验的环境条件 6
4.3 参数测量公差 6
4.4 温度测量方法 6
4.5 测试用充放电程序 6
4.6 型式试验 6
5 一般安全要求 8
5.1 一般安全性的考虑 8
5.2 安全工作参数 9
5.3 标识和警示说明 9
5.4 安全关键元器件 10
6 电池电安全 10
6.1 高温外部短路 10
6.2 过充电 10
6.3 强制放电 11
7 电池环境安全 11
7.1 低气压 11
7.2 温度循环 11
7.3 振动 12
7.4 加速度冲击 13
7.5 跌落 13
7.6 重物冲击/挤压 14
7.7 热滥用 15
8 电池组环境安全 15
8.1 温度循环 15
8.2 振动 16
8.3 加速度冲击 16
8.4 跌落 16
9 电池组系统功能性安全 17
9.1 电池管理单元/电池管理系统要求 17
9.2 试验样品要求 17
9.3 过压充电控制 17
9.4 过流充电控制 18
9.5 欠压放电控制 18
9.6 过载控制 18
9.7 短路控制 18
9.8 反向充电 18
9.9 过热控制 19
9.10 静电放电 19
10 系统安全 19
附录A(规范性附录) 试验顺序 20
参考文献 21
固定式电子设备用锂离子电池和
电池组 安全技术规范
1 范围
本标准规定了固定式电子设备用锂离子电池和电池组的安全要求,以及试验方法。
本标准适用于固定式电子设备用锂离子电池和电池组(以下简称为电池和电池组)。其中固定式电
子设备包括:
a) 固定式信息技术设备(IT设备);
b) 固定式音视频设备(AV设备)及类似设备;
c) 固定式通信技术设备(CT设备);
d) 固定式测量控制和实验室电子设备及类似设备。
注:上述列举的固定式电子设备并未包括所有的设备,因此未列出的设备也可能包含在本标准的范围内。
本标准还适用于不间断电源 (UPS)、应急电源(EPS)等用锂离子电池和电池组。
2 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/T 2423.5 环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击
GB/T 2423.10 环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)
GB/T 2423.21 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/T 2423.22 环境试验 第2部分:试验方法 试验N:温度变化
GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分:通用要求
GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
3 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 (lithiumion)cel
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,并被设计成可充电。
注:该装置通常包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等。
3.2
大型锂离子电池 largelithiumioncel
总质量超过500g的锂离子电池。
注:该术语在本标准中简称为大型电池。
3.3
电池并联块 celblock
多个电池并联在一起的配置,可能有也可能没有保护装置[如熔断器或正温度系数热敏电阻
(PTC)]和监控电路。
注:由于它尚未安装外壳、终端装置和电子控制装置,因而还不能使用。
[IEC 62619:2017,定义3.8]
3.4
模块 module
多个电池串联或并联在一起的配置,可能有也可能没有保护装置[如熔断器或正温度系数热敏电阻
(PTC)]和监控电路。
[IEC 62619:2017,定义3.9]
3.5
电池组 battery/batterypack
由一个或多个电池或模块电气联接的能量存储装置。
注1:它可以包括给电池组系统提供信息(如电池电压)的保护和监控装置。
注2:它可以包含由终端或其他互联装置提供的保护罩。
注3:改写IEC 62619:2017,定义3.10。
3.6
电池组系统 batterysystem
由一个或多个电池,模块或电池组组成的系统。
注1: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2: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3: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4:在本标准中电池组系统的要求等同于电池组。
注5:改写IEC 62619:2017,定义3.11。
3.7
总质量超过12kg的锂离子电池组。
注:该术语在本标准中简称为大型电池组。
3.8
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:如果电池制造商与用户达成协议,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,见图1。
[IEC 62619:2017,定义3.12]
3.17
Idm
制造商规定的最大持续放电电流。
3.18
Tcm
制造商规定的电池或电池组充电时的最高环境温度。
注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。
3.19
Tdm
制造商规定的电池或电池组放电时的最高环境温度。
注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。
3.20
Tcl
制造商规定的电池或电池组充电时的最低环境温度。
注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。
3.21
漏液 leakage
可见的液体电解质的漏出。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.9]
3.22
破裂 rupture
由于内部或外部因素引起电池外壳或电池组壳体的机械损伤,导致内部物质暴露或溢出,但没有喷出。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.11]
3.23
爆炸 explosion
电池或电池组的外壳剧烈破裂导致主要成分抛射出来。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.12]
3.24
起火 fire
电池、模块、电池组或电池组系统有可见火焰。
注:改写IEC 62619:2017,定义3.17。
3.25
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。
[GB 31241-2014,定义3.27]
注:除非另有说明,本标准规定的试验均为型式试验。
4 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。
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:
a) 温度:20℃±5℃;
b) 相对湿度:不大于75%;
c) 气压:86kPa~106kPa。
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限定在下述公差范围内:
a) 电压:±1%;
b) 电流:±1%;
c) 温度:±2℃;
d) 时间:±0.1%;
e) 容量:±1%;
f) 高度:±1%;
g) 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。
4.4 温度测量方法
采用热电偶法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
样品按照制造商规定的方法进行充电。
注: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
样品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 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。
若试验需要引入导线测试或连接时,引入导线测试或连接产生的总电阻应小于20mΩ。
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。
5.4 安全关键元器件
5.4.1 基本要求
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按规定的额定值正确
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。
6 电池电安全
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55℃±5℃的环境中,待电池达到55℃±
5℃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30mΩ。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30mΩ)作为仲裁条件重
新测试。
注:导线的电阻率温度系数小于5×10-3℃-1,如康铜线等。
6.2 过充电
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:
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。
9.4 过流充电控制
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。
9.5 欠压放电控制
将样品按照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。
9.6 过载控制
将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,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。
9.7 短路控制
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30mΩ±
10mΩ。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。
9.8 反向充电
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1C A电流进行反向充电。将样品进行3次测试。
数据采集/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......
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