Standard di sicurezza per l'accumulo di energia delle batterie agli ioni di litio - Parte 3

Standard di sicurezza per l'accumulo di energia delle batterie agli ioni di litio - Parte 3

2.1 Confronto tra i requisiti di sicurezza strutturale

La norma UL1973 prevede requisiti più dettagliati e specifici per l'involucro dei prodotti. Ad esempio, sono previsti requisiti specifici per l'involucro non metallico, l'involucro metallico, la maniglia di supporto appesa al muro, il cavo e il terminale. Per questi aspetti, le norme IEC e GB non prevedono requisiti specifici dettagliati, ma si limitano a richiedere che il guscio non si rompa durante gli esperimenti pertinenti, con conseguente esposizione del materiale interno o perdita di liquido. Lo standard UL regola anche l'affidabilità della messa a terra del guscio, mentre gli standard IEC e GB non prevedono specifiche per la messa a terra del sistema di batterie, che viene implementata in base agli standard elettrici pertinenti, il che è facile che venga trascurato nel processo di ispezione.

2.2 Confronto dei requisiti di sicurezza per le batterie

La sicurezza del corpo della batteria si riferisce ai requisiti di prova direttamente correlati alla batteria, come il test di sovraccarico e di scarica. Lo standard nazionale specifica i requisiti e i metodi di prova della batteria in base ai tre livelli di unità batteria, modulo batteria e gruppo batteria (sistema). UL e IEC indicano l'oggetto del test per ogni prova. In termini di sicurezza del corpo della batteria, la differenza tra i tre standard non è eccessiva. In alcuni luoghi, i requisiti degli standard nazionali sono ancora più severi. Ad esempio, la resistenza interna della linea con cortocircuito esterno deve essere inferiore a 5m Ω e la temperatura massima nel test di aumento della temperatura deve raggiungere i 130 ℃ e mantenerla per 30 minuti. Una differenza importante è che lo standard UL è più severo nel giudicare la qualificazione del test. Non solo richiede che non vi siano incendi, esplosioni e perdite di liquidi, ma stabilisce anche che non vi sia accumulo di gas tossici, gas combustibili, rischio di scosse elettriche esposte e perdita del controllo di protezione dopo il test.

I requisiti di sicurezza relativi alla temperatura variano notevolmente da uno standard all'altro. Test di temperatura limite di scarica di carica di UL: in condizioni di scarica di carica massima, deve essere mantenuto entro le condizioni di lavoro limite specificate. I principali dispositivi di sicurezza sensibili alla temperatura devono essere mantenuti entro il loro intervallo di temperatura nominale. Allo stesso tempo, la temperatura della superficie accessibile non deve superare il limite di sicurezza. Lo standard IEC propone requisiti relativi all'abuso di calore e richiede una protezione BMS per la carica e la scarica da surriscaldamento. Lo standard GB è simile a quello IEC, ma la temperatura di prova è aumentata a 130 ℃.

Considerando la realtà, i requisiti di UL per il test della temperatura limite di carica e scarica della batteria sono più vicini all'applicazione tecnica reale. Inoltre, UL prevede anche il test di carica sbilanciata dei moduli batteria, non specificato da IEC e GB. Per quanto riguarda il test di caduta, UL e IEC eseguono un test di classificazione in base al peso dell'oggetto di prova, mentre lo standard GB adotta uniformemente il metodo di prova della caduta libera da un'altezza di 1,2 m sulla superficie di cemento con il polo positivo o negativo rivolto verso il basso. Questo approccio univoco è facile da implementare, ma non è ancora chiaro se soddisfi le esigenze di sviluppo dei prodotti. Tutti e tre gli standard prevedono requisiti per la diffusione della fuga termica, tra i quali lo standard IEC può scegliere il test di cortocircuito nel nucleo come test alternativo.

Inoltre, negli Stati Uniti, la norma UL9540A è utilizzata per valutare le caratteristiche della fuga termica del sistema di accumulo di energia a batteria e per selezionare il meccanismo di protezione antincendio e antideflagrante appropriato attraverso i dati di prova, che rappresentano lo standard di alcuni metodi di prova. Lo scopo è quello di aiutare il fornitore a chiarire i requisiti di isolamento tra il sistema e la parete, la capacità di riscaldamento del sistema, le parti combustibili, il tipo di gas generato dalla combustione e la selezione degli estintori. IEC e GB non hanno formulato standard simili.

2.3 Confronto dei requisiti di impatto ambientale

Lo standard UL prevede test ambientali come il test in nebbia salina, il test di resistenza all'umidità e il test di resistenza al fuoco esterno, mentre lo standard GB specifica il test in nebbia salina, il test ad alta temperatura e ad alta umidità. Va notato che questi due test ambientali sono determinati in base all'effettivo ambiente di applicazione del prodotto, che non è un progetto necessario. La norma IEC62619 non contiene disposizioni sui test ambientali, forse perché si tratta di una norma generale, mentre la norma IEC62485-5 non è ancora stata rilasciata. Non è noto se vi siano contenuti in merito. In termini di compatibilità elettromagnetica, lo standard nazionale specifica gli elementi di prova e i livelli richiesti nella specifica tecnica BMS GB / T34131. Nelle norme UL e IEC, "l'analisi della sicurezza funzionale deve essere effettuata per i sistemi di controllo che svolgono un ruolo chiave nella sicurezza e che dipendono dall'elettricità, dal circuito e dal software" include test sui BMS. Una delle norme di riferimento, la IEC60730-1, appendice h, include test di compatibilità elettromagnetica e metodi di prova. Il numero di voci è superiore a quello dello standard nazionale. Il metodo di prova enfatizza la verifica di varie modalità di controllori (il BMS appartiene alla categoria dei controllori elettronici), l'impatto dell'ispezione sulla sicurezza delle apparecchiature controllate.

2.4 Confronto dei requisiti di sistema

In termini di analisi della sicurezza del sistema, sia UL che IEC richiedono la valutazione della sicurezza funzionale del software del circuito elettronico. UL richiede inoltre l'analisi dei rischi del sistema e la stesura di un rapporto di analisi FMEA o fault tree, che consenta di indagare sui vari rischi del sistema, come il rischio di scosse elettriche, il rischio di incendio, il rischio meccanico e così via, e di controllare il rischio con un'adeguata bassa probabilità. Lo standard GB non specifica nulla al riguardo. Per quanto riguarda la sicurezza dei componenti del sistema, la norma UL indica le specifiche standard da rispettare per i componenti chiave, mentre le norme IEC e GB non prevedono requisiti diretti.

3.Conclusioni

In questo documento sono state analizzate in dettaglio le caratteristiche degli standard di sicurezza delle batterie agli ioni di litio nei principali sistemi di accumulo di energia in patria e all'estero e sono state riassunte e confrontate le somiglianze, le differenze, i vantaggi e gli svantaggi dei relativi standard di sicurezza. In generale, il sistema di standard IEC è relativamente perfetto, ma i progressi nella preparazione sono relativamente lenti. Le specifiche degli standard UL sono complete e dettagliate, e la conformità dei metodi di ispezione e delle attrezzature di ispezione deve essere verificata durante l'implementazione. Gli standard nazionali sono guidati dagli standard nazionali. Gli standard dei vari gruppi industriali sono preparati in combinazione con gli standard nazionali e gli standard IEC. Ci sono grandi differenze nella struttura organizzativa e maggiori difficoltà di attuazione. Per questo motivo, la produzione di sistemi di accumulo di energia nel mercato nazionale viene realizzata principalmente in riferimento agli standard nazionali. Per il sistema di accumulo di energia con batterie al litio in Cina, ci sono i seguenti problemi o suggerimenti.

(1) La valutazione della sicurezza a livello di sistema in GB non è perfetta, il che si riflette principalmente nella mancanza di requisiti per l'identificazione e la valutazione del rischio del sistema, nella mancanza di una valutazione della sicurezza funzionale del BMS e nell'incapacità del BMS di condurre una valutazione complessiva in combinazione con il sistema.

(2) Mancano specifiche dettagliate o linee guida chiare sui requisiti di alloggiamento, messa a terra di protezione, terminali e cavi, documentazione e altri componenti chiave.

(3) Si suggerisce di separare gli standard di sicurezza dei sistemi di accumulo di energia dagli standard di prestazione funzionale, di effettuare la relativa certificazione in base agli standard di sicurezza e di adottare disposizioni obbligatorie sull'accesso ai prodotti, il che favorisce la concorrenza leale e lo sviluppo dei partecipanti all'industria cinese dell'accumulo di energia.