7月20日-21日,由电动汽车资源网举办的“2018第二届中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛”在深圳坪山金茂园酒店顺利召开。在21日下午的新能源汽车出口认证剖析主题论坛上,多位专家大咖就新能源汽车出口认证主题进行分析和探讨。
UL动力和储能电池首席总工程师乐艳飞为大家讲解和分析了《北美动力电池准入要求》。
UL动力和储能电池首席总工程师乐艳飞
近年来,我国动力电池行业在新能源汽车的带动下飞速发展,诞生了像宁德时代这样的黑马。除了满足我国自身的动力电池需求外,将动力电池更好地出口到全球各国,也是动力电池企业的一个重要目标。因此了解他国的动力电池准入要求就显得格外重要了。
五大部门把关北美动力电池安全
乐艳飞表示,北美法规众多,涉及到动力电池或电动汽车的法规主要由以下几个部门或机构负责:美国运输部、国家公路交通安全管理局、国家消防协会、美国环境保护署、美国通信委员会。
具体来说,美国运输部负责危险物质运输法规。其中49CFR173.185是针对锂离子电池包和电池芯的运输要求。锂离子电池包或者电池芯首先必须符合UN38.3电池运输测试;锂离子电池如单独运输则必须符合UN3480要求;若锂离子电池和设备一起或安装在设备中运输,则必须符合UN3481要求。对动力电池如何运输,美国运输部也制定了相关的要求,即49CFR173.220;该要求规定,锂金属电池严禁被运上载客飞机;锂电池必须被安全的固定在车辆或者机械设备的电池盒中, 并有防止其损坏或者短路的保护措施;锂电池必须成功通过UN38.3手册中的每个测试。
国家公路交通安全管理局是运输部的一个分部,负责管理美国车辆安全,其发布了美国汽车安全技术法规FMVSS,即联邦法规49CFR571。针对电动车辆的章节为49CFR571.305,其目的是减少人员在电动车辆发生碰撞时或在碰撞后由下列原因造成的危险:电解液从动力电池中流出,动力电池和零部件侵入乘客仓或电击。49CFR571.305规定了碰撞测试的项目和要求。测试项目包含前障碍壁碰撞试验、后部移动障碍壁碰撞试验、侧面移动可形变障碍壁碰撞试验以及碰撞后翻转测试。
国家消防协会发布的标准基本上和防火有关,比如NFPA 1消防法规。随着储能电池系统的大规模使用,全球发生了好几起储能系统的火宅,损失严重。最新的2018版NFPA 1就增加了储能电池的防火要求。针对电动工业车辆,NFPA有一个专门的标准是NFPA 505动力工业车辆消防安全标准。电动工业车辆需要出口北美的话,需要符合NFPA 505要求。NFPA 505规定,电动工业车辆必须根据UL583标准进行认证,其电池包必须根据UL2580标准或者UL2271标准进行认证。
美国环境保护署关于废物管理和危险废物管理的法规包括40CFR273、40CFR261、40CF266三个相关法规。
最后是美国通信委员会,其负责47CFR15无证射频传输规则和法规,要求电动汽车电池和充电系统产生的射频传输,不能造成有害干扰,并且可承受由下列物体产生的干扰:认可的广播站,有意或无意的辐射体、工业、科学和医学设备,或一个偶然的辐射体。
北美动力电池安全标准多样
乐艳飞表示,动力电池的国际安全标准主要有IEC标准和ISO标准; IEC 62660-3针对动力电芯安全要求。ISO 6469-1和ISO12405-3针对电动车辆电池安全要求。北美动力电池的安全标准主要有SAE和UL标准。SAE制定了很多汽车安全相关的标准,但是一般不做强制性认证;SAE J1766是关于车辆碰撞完整性的标准,SAE J2464则是关于电动车辆电池安全性和滥用测试;SAE J2929是有关车用动力锂离子电池系统安全标准,该标准所涵盖的测试方法可选性比较多,比如短路测试可接受ISO12405-1,SAE J2464或者UN运输标准测试方法。UL制定了UL2580车用动力电池安全标准,其涵盖了对动力电芯和系统的要求,是美国和加拿大双国国家标准。
乐艳飞接着介绍了UL2580标准。与常规的电池标准不同的是,UL2580标准不仅涵盖严格的测试要求,对电池的结构、功能安全、标签和说明书都有全面的要求。标准对电池的关键零部件均有可靠性和安全要求,如接插件、线缆、外壳、电芯、密封结构、继电器和保险丝等。电池管理系统BMS则会评估其功能安全,保证BMS的可靠性,从而保证电池在使用过程中的安全性。动力电池测试方面,包括电气测试、机械测试、环境测试三大类。其中环境测试中的内部火烧即热失控扩散测试非常重要。该测试评估当一个电芯热失控时,电池内部是否有出现热失控扩散现象,从而造成整个电池包起火或者爆炸。这种热失控不仅在电动车辆行驶过程中会发生,停车或者充电的时候也可能发生。常规测试后,动力电池不能有爆炸起火,不能有绝缘破坏、电击或者电解液泄露。
最后乐艳飞介绍了UL公司。UL公司成立于1894年,1893年芝加哥世界博览会火灾之后,UL公司的创始人考虑到电气产品有火灾风险,而这类风险是可通过使用安全的产品来避免的,从而成立了保险商实验室,帮助公司对其产品做安全测试评估。目前UL公司业务遍布全球143个国家,20多个行业,开发了超过1800个产品安全标准。公司的服务领域涉及材料、线缆、家电类产品、消费类产品、医疗器械、新能源产品等众多领域。针对新能源领域,不仅有针对电动交通方面的产品标准,还有储能电池和系统方面的标准,梯次利用标准,甚至光伏等新能源产品均有涉及。在电动汽车及关键零部件方面,UL制定了很多汽车零部件方面的标准,像充电桩、充电线、车载充电器以及动力电池、无线充电都是有相关标准的。电池标准领域,UL一直处于行业领先地位,早在30多年前就制定了首个锂电池芯安全标准,目前更有一系列电池标准,涵盖了储能电池、轻型车辆电池、电动车辆电池、梯次利用电池等。
