T-CHINABICYCLE 11-2022 電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池設(shè)計(jì)規(guī)范

電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池設(shè)計(jì)規(guī)范中國自行車協(xié)會發(fā)布I前言 1范圍 2規(guī)范性引用文件 14設(shè)計(jì)原則 25設(shè)計(jì)要求 36標(biāo)識和說明 7驗(yàn)證和確認(rèn) 附錄A(資料性)電池單體材料參考信息 附錄B(資料性)電池單體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝流程 附錄C(規(guī)范性)安全要求和措施的驗(yàn)證方法 ⅢT/CHINABICYCLE11—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件由中國自行車協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：星恒電源股份有限公司、無錫市檢驗(yàn)檢測認(rèn)證研究院、天能帥福得能源股份有限術(shù)(上海)有限公司、雅迪科技集團(tuán)有限公司、江蘇新日電動(dòng)車股份有限公司、九號智能(常州)科技有限公司、艾勒動(dòng)力科技(蘇州)有限公司、江蘇超電新能源科技發(fā)展有限公司、江蘇倍斯特物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限股份有限公司、浙江天宏鋰電股份有限公司、深圳猛犸出行科技有限公司、廣東博力威科技股份有限公司、深圳嘟嘟物聯(lián)科技有限公司、上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司、嘉興威凱檢測技術(shù)有限公司、江蘇師范大學(xué)、浙江省自行車電動(dòng)車行業(yè)協(xié)會、山西省自行金源、張路路、雷寶榮、劉會輝、張志英、王從寧、李鵬、虞超、魏立鋒、羅奎、陳校校、傅國平、李韞韜、董佯佯、于文志、都偉云、項(xiàng)衛(wèi)勝、王振飛、葉國華、何啟明、廖志成、鄭陸海、王文濤、耿娜、陳建龍、許文波、賈永峰、巫立東、楊麗、李世隆、肖磊。1T/CHINABICYCLE11—2022電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池設(shè)計(jì)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池(含鋰離子電池、鋰離子蓄電池組、電池管理系統(tǒng))的設(shè)計(jì)本文件適用于電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池(以下簡稱“鋰離子電池”)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T2900.41—2008電工術(shù)語原電池和蓄電池GB17761—2018電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范GB/T24533—2019鋰離子電池石墨類負(fù)極材料GB/T33143—2016鋰離子電池用鋁及鋁合金箔GB/T36363—2018鋰離子電池用聚烯烴隔膜GB/T36943—2018電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池型號命名與標(biāo)志要求GB/T36945—2018電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池詞匯GB/T36972—2018電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池GB38031—2020電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求HG/T4067—2015六氟磷酸鋰電解液SJ/T11483—2014鋰離子電池用電解銅箔YS/T677—2016錳酸鋰YS/T798—2012鎳鈷錳酸鋰YS/T1027—2015磷酸鐵鋰IEC62133-2二次電池和含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的蓄電池便攜式密封二次電池及其制成的蓄電池組在便攜式應(yīng)用中的安全要求第2部分：鋰系統(tǒng)(Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes—Safetyrequirementsforportablesealedsecondarycells,andforbatteriesmadefromthem,foruseinportableapplications—Part2:Lithiumsystems)ommendationsontheTransportofdangerousgoods”Manualoftestsandcriteria)GB/T2900.41—2008、GB/T36945—2018界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。含有鋰離子的能夠直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。注：該裝置包括電極、隔膜、電解液、容器和端子等，并被設(shè)計(jì)成可充電。2T/CHINABICYCLE11—2022[來源：GB/T36945—2018,2.5,有修改]將化學(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置。[來源：GB/T36945—2018,2.1,有修改]3.3額定容量ratedcapacity在環(huán)境溫度為23℃±2℃條件下，電池組按標(biāo)準(zhǔn)充電方法充滿電后，以2小時(shí)率放電至終止電壓時(shí)所提供的電量值。注2:額定容量由制造商宣稱?？梢钥刂菩铍姵剌斎牒?，監(jiān)視惹三池的(溫度貨兵態(tài)),為蓄電也提供通信接口的系統(tǒng)。兩個(gè)帶電部件在接觸瞬間，由于給電容等充電，產(chǎn)生電位差，出線的火花象。用于對電芯電壓進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)的電子器件板。以環(huán)氧樹脂為基材，用于在上面排布電子元器件用途的電路板。3.10為充分體現(xiàn)電池組性能，保障電池組的使用壽命及確保在此期間電池組正常工作而添加的能切斷電流或限制電流的裝置。4設(shè)計(jì)原則產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮產(chǎn)品的安全性，對使用人員提供可接受的保護(hù)措3施。在正常使用、合理可預(yù)見的誤用以及故障情況下，蓄電池應(yīng)不會發(fā)生危險(xiǎn)。危險(xiǎn)包括但不限于以下情形：a)產(chǎn)生的熱量造成材料變質(zhì)或人員燙傷；產(chǎn)品在安全性和經(jīng)濟(jì)利益等其他因素之間發(fā)生沖突時(shí)，應(yīng)考慮安全性的要求。4.2設(shè)計(jì)程序電池或電池組應(yīng)按以下次序進(jìn)行方案設(shè)計(jì)：a)遵循法規(guī)要求，明確應(yīng)用場景(如：使用區(qū)域、用戶、頻次等),設(shè)定輸人條件和限制要求，滿足電池對電控系統(tǒng)、整車的要求；b)選擇安全性高的電池單體材料體系(如：正極、負(fù)極、隔膜等),避免使用容易熱失控的材料；c)圍繞消除或減少危險(xiǎn)發(fā)生的可能性，設(shè)計(jì)電池組、BMS;d)如上述方案或措施不能徹底避免危險(xiǎn)的發(fā)生，那么應(yīng)對殘留的危險(xiǎn)采取明顯標(biāo)識和說明的措施。4.3相關(guān)規(guī)定型號命名與標(biāo)志應(yīng)符合GB/T36943—2018的規(guī)定。鋰電池應(yīng)符合GB/T36972—2018、GB17761—2018的規(guī)定，包括如下要求：a)電性能：I?(A)放電、2I?(A)放電、低溫放電、高溫放電、荷電保儲后荷電恢復(fù)能力、循環(huán)壽命；浸水；c)安全保護(hù)性能：過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、短路保護(hù)、放電過流保護(hù)、靜電放電；d)組合外殼安全性能：模制殼體應(yīng)力、殼體承受壓力、殼體阻燃性。電池單體的安全性首先應(yīng)滿足UN38.3要求；且5kg以下電池組的電池單體，應(yīng)符合IEC62133-2;5kg及以上電池組的電池單體，應(yīng)符合GB38031—2020。5設(shè)計(jì)要求5.1系統(tǒng)需求電池組由電池單體、支架、外殼、電池單體間的連接(如鎳帶)、電池管理系統(tǒng)、電纜、內(nèi)外部接插件組成。在保證安全的前提下，電池組應(yīng)符合電動(dòng)自行車系統(tǒng)的基本產(chǎn)品需求，如續(xù)航里程、電控系統(tǒng)的匹配、長時(shí)間持續(xù)工作、尺寸匹配。5.1.2電池單體的選擇在電性能、尺寸空間等都滿足產(chǎn)品要求的情況下，優(yōu)先采用安全性較高材料的電池單體。5.1.3電池單體容量的選擇電池單體能量密度越大，相應(yīng)安全隱患越大。應(yīng)謹(jǐn)慎選用能量密度較大的電池單體，保證其安全性并配置必要的保護(hù)裝置。44T/CHINABICYCLE11—2022電池單體的一致性差異會導(dǎo)致某個(gè)電池單體遭遇充電或者放電過電流。為保證電池組在整個(gè)壽命周期內(nèi)正常工作，每個(gè)電池單體的充電和放電電流均應(yīng)在制造商規(guī)定的安全范圍。應(yīng)采用同一品牌、型為了避免過熱、漏液和電性能故障，電池組中串聯(lián)、并聯(lián)的電池單體的最大數(shù)量不應(yīng)超過其制造商推薦數(shù)量。在電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對方形結(jié)構(gòu)和聚合物(包含液態(tài)軟包裝)結(jié)構(gòu)的電池單體應(yīng)在電池最大面預(yù)留有足夠的膨脹空間，所預(yù)留的膨脹空間應(yīng)至少大于其制造商推薦的最小值。組裝前，對電池單體的外觀進(jìn)行檢查，其外觀應(yīng)符合電池組制造商的規(guī)定，表面應(yīng)清潔、無機(jī)械損傷等。電池組允許的最大放電電流對應(yīng)到電池單體后，不應(yīng)超過電池單體制造商的規(guī)定范圍。為保證其安全性，應(yīng)配置必要的保護(hù)裝置，防止超出電池單體范圍的應(yīng)用。電池組允許的最大充電電流對應(yīng)到電池單體后，不應(yīng)超過電池單體制造商的規(guī)定范圍。為保證其安全性，應(yīng)配置必要的保護(hù)裝置，防止超出電池單體范圍的應(yīng)用。電池組允許的工作溫度，不應(yīng)超過電池單體制造商的規(guī)定范圍。為保證其安全性，應(yīng)配置必要的保護(hù)裝置，防止超出電池單體范圍的應(yīng)用。5.1.11電池組串聯(lián)/配置根據(jù)電池單體的占正極活性物質(zhì)比例最大的材料體系，推薦的串聯(lián)數(shù)量和充電截止電壓見表1。表1串聯(lián)數(shù)量和充電截止電壓材料放電截止電壓充電截止電壓串聯(lián)數(shù)量推薦值磷酸亞鐵鋰錳酸鋰三元鋰磷酸亞鐵鋰錳酸鋰三元鋰5鋰離子電池遭遇充電過壓、放電欠壓、充電過流、放電過載、外部短路等非正常條件，或在極端環(huán)境條件下充放電，或在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的充放電倍率超出其自身能力，均可能帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。電池管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)主動(dòng)應(yīng)對上述風(fēng)險(xiǎn)以保護(hù)組成電池單體的安全。鋰電池組的電量受到溫度、充放電電流倍率、電池單體容量等因素影響，電池管理系統(tǒng)需要有專門的荷電狀態(tài)(SOC)來確保提供給電控系統(tǒng)，防止出現(xiàn)由于鋰電池組斷電而導(dǎo)致整車失控帶來的安全注：荷電狀態(tài)(SOC)指當(dāng)前蓄電池中按照規(guī)定放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。鋰電池組的充放電接插件，可能因接觸打火造成接觸阻抗增加。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備防打火設(shè)計(jì)，防止出現(xiàn)局部過熱帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。電池管理系統(tǒng)作為鋰電池組最核心的安全防護(hù)部件，應(yīng)保證其在各類極端環(huán)境下可靠工作。防止出現(xiàn)因電池管理系統(tǒng)失控而導(dǎo)致整個(gè)電池組處于非安全運(yùn)行的狀態(tài)。電池單體應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)使用條件及對電池單體的性能需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中使用條件包括電池的工作以及安全性能等方面。電極活性物質(zhì)包括正極材料和負(fù)極材料。電極活性物質(zhì)的類型決定了電極的理論容量和電極的平衡電位，從而決定了電池的容量和電動(dòng)勢。正極材料應(yīng)符合以下要求：a)在嵌入/脫嵌過程中，鋰離子的電位高，以保證電池較高的工作電壓；b)在嵌入/脫嵌過程中，鋰離子的容量高，以保證電池的高比容量和高比能量；c)在所要求的充放電電位范圍內(nèi)，具有電解質(zhì)優(yōu)良的相容性；d)溫和的電極過程動(dòng)力學(xué)；e)在嵌入/脫嵌過程中，鋰離子具有較高的可逆性；f)全鋰化狀態(tài)下在空氣中穩(wěn)定性。鋰離子電池正極材料通常選用磷酸亞鐵鋰、三元或錳酸鋰，附錄A中表A.1給出了相應(yīng)的典型值，應(yīng)符合YS/T677—2016、YS/T1027—2015、YS/T7負(fù)極材料應(yīng)符合以下要求：a)在嵌入/脫嵌過程中，鋰離子的電位低且平穩(wěn)，以保證電池較高的工作電壓；b)在嵌入/脫嵌過程中，鋰離子的容量高，以保證電池的高比容量和高比能量；6T/CHINABICYCLE11—2022c)首次循環(huán)過程中的不可逆容量小，以保證電池有較高的首次庫倫效率(第一次極化);d)電化學(xué)循環(huán)性能好；e)嵌鋰過程中尺寸和機(jī)械性能穩(wěn)定性好；f)在電解質(zhì)溶液中穩(wěn)定；g)制備容易、造價(jià)低；h)無毒性，對環(huán)境友好。鋰離子電池負(fù)極材料通常選用人造石墨，應(yīng)符合GB/T24533—2019。隔膜的選擇會直接影響電池的內(nèi)阻、放電性能、存儲性能和循環(huán)壽命。隔膜材料應(yīng)滿足以下要求：a)有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；b)且有一定的耐濕性、耐腐蝕性；c)具有足夠的隔離性和電子絕緣性，能保證正、負(fù)極的機(jī)械隔離和活性物質(zhì)遷移；d)具有足夠的吸液保濕能力和離子導(dǎo)電性，保證正、負(fù)極間良好的離子導(dǎo)電性能；e)有良好的透氣性，足夠的機(jī)械強(qiáng)度和防震能力；電解液材料的選擇應(yīng)滿足如下基本要求：a)應(yīng)注意電解液的穩(wěn)定性如活性物質(zhì)是否與電解液相互作用；b)電解液的比電導(dǎo)、電解質(zhì)和溶劑的狀態(tài)；c)應(yīng)根據(jù)電池工作溫度范圍來考慮電解液的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。的是LiPF?。LiPF?電解質(zhì)應(yīng)符合HG/T4067—2015。集流體是鋰離子電池中不可或缺的組成部件之一，它不僅能承載活性物質(zhì)，而且還可以將電極活性集流體材料應(yīng)滿足以下要求：a)有較高的電導(dǎo)率；b)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；c)有較高的機(jī)械強(qiáng)度；d)與電極活性物質(zhì)的兼容性和結(jié)合力好；e)質(zhì)量輕。鋰離子電池正極集流體通常選擇鋁箔，負(fù)極集流體通常選擇銅箔。鋁箔應(yīng)符合GB/T33143一2016,銅箔應(yīng)符合SJ/T11483—2014。7鋰離子電池結(jié)構(gòu)按形狀和外包裝方式可分為方型電池、軟包電池和圓柱電池?？筛鶕?jù)電池單體的使用條件和特性合理的設(shè)計(jì)電池結(jié)構(gòu)，見附錄B。方形鋰離子電池通常是方形結(jié)構(gòu)、金屬外殼，如鋁外殼或鋼外殼，整體的設(shè)計(jì)原則要以輕量化為主，結(jié)構(gòu)包括：蓋板、支架、連接片、鋁殼、安全閥、極組。根據(jù)極組纏繞方式的不同，一般分為卷繞和疊片兩種方式。軟包鋰離子電池是鋰離子電池套一層聚合物外殼，其外包裝材料(鋁塑復(fù)合膜)是軟包鋰離子電池中最關(guān)鍵、技術(shù)難度最高的材料。通常分為三層，即外阻層(一般為雙向拉伸尼龍薄膜或熱塑性聚酯構(gòu)成的外層保護(hù)層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。軟包電池的外形設(shè)計(jì)相對靈活，可根據(jù)不同的需求設(shè)計(jì)新的型號。根據(jù)極組的不同，一般分為卷繞和疊片兩種方式。用卷繞方式。電池單體在溫度為23℃±2℃條件下相對濕度為15%～90%,大氣壓為86kPa～106kPa的環(huán)境中，按標(biāo)準(zhǔn)充電方法充滿電后，以1I?(A)放電至終止電壓時(shí)所提供的注：用C?表示，單位為安時(shí)(Ah)或毫安時(shí)(mAh)。為了保證電池的可靠性和壽命，一般設(shè)計(jì)容量應(yīng)大于額定容量的10%～20%,見式(1)。Cdesin=k×C?…………(1)k——系數(shù)，為1.1～1.2倍；C?——額定容量，單位為安時(shí)(Ah)。5.2.8.1計(jì)算控制電極活性物質(zhì)用量根據(jù)控制電極的活性物質(zhì)的電化當(dāng)量、設(shè)計(jì)容量及活性物質(zhì)利用率來計(jì)算單體電池中控制電極的8N.—單體電池正負(fù)極極板數(shù)目M.—每片正負(fù)極物質(zhì)用量單位為克(Pe——極片孔隙率；通常選用1mol/L六氟磷酸鋰/碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯：碳酸甲乙酯(體積比為1:1:1)作為應(yīng)根據(jù)所選定的電池特性及設(shè)計(jì)電池的電極厚度等情況來注：電池的群裕度是指電池實(shí)際內(nèi)部截面積與最大內(nèi)部截面積的比例，即填充率。9T/CHINABICYCLE11—2022護(hù)電路使用的器件能否耐受足夠的功率，參考IPC/WHMA-A-620C的要求。除了電池管理電路外，電池組還應(yīng)在充放電回路中安裝相應(yīng)保護(hù)器件，如保險(xiǎn)絲、空氣開關(guān)等。電池進(jìn)行串并聯(lián)時(shí)，連接片不能通過釬焊直接焊在電池上。過熱損壞雖然是不可見的，但可能引發(fā)電池間的連接。使用低熱量輸入的焊接方式將電池焊牢，防止虛焊、脫落。連接片與電池單體之間的焊接應(yīng)可靠，應(yīng)具有一定的拉脫力設(shè)計(jì)要求(宜大于60N),應(yīng)滿足振動(dòng)、跌落后無脫落。對于采用鎳帶連接的電池，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要確保鎳帶不應(yīng)與無連接關(guān)系的其他任何電池節(jié)點(diǎn)觸碰，或因鎳帶的邊緣毛刺刺破電池表面的絕緣表皮而發(fā)生短路現(xiàn)象。電池和整車其他部件連接，需要使開到接插件接插件應(yīng)充分考慮絕緣過電流能力接觸阻抗耐①級阻燃耐130℃以工高溫插妝機(jī)械壽命不低于3000次；充放電口最靠近金屬端子的塑青表面需滿足橫稱額定(排續(xù)》電流過新21溫J≤35;外觀應(yīng)標(biāo)識有防反插防果設(shè)計(jì)應(yīng)滿足及以上會一等級要求端日應(yīng)防觸電保護(hù)。電池組中如使用熱電偶進(jìn)不溫度測重則熱電偶的固定應(yīng)紫貼電池表面能測量到最高溫度的位置，并保證足夠的強(qiáng)度宜選擇2個(gè)或以1電池單體作為溫度采集點(diǎn)，監(jiān)控溫度場均勻性。采集數(shù)量以覆蓋所有溫度范圍為原則，如電思數(shù)量多，則根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行增加。設(shè)計(jì)參考IPC/WHMA-A-620C的要求，根據(jù)持續(xù)電流、電壓選擇線纜，線束選擇應(yīng)充分考慮使用全壽命周期的過電流能力，在關(guān)鍵點(diǎn)布線應(yīng)絕緣，相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)將短路的可能性降至最低?；芈返碾姎獠考敖硬寮?yīng)滿足V-0或VW-1及以上阻燃性能電池組和電池的老化可能引發(fā)有機(jī)電解液漏液。電池組中端子、布線和連接片應(yīng)耐電解液，選擇合電池在組裝過程中應(yīng)最大可能地避免布線的損壞，注意避免導(dǎo)線的纏繞。留有足夠走線空間，防止接置于電子元器件或者電池單體極耳及連接片等金屬件上。電池組所用的起絕緣作用的材料(如絕緣膠帶、導(dǎo)線護(hù)套等)應(yīng)具有足夠的絕緣性能，并在—30℃~105℃內(nèi)具有較好的化學(xué)、電化學(xué)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性。滿足GB/T36972—2018對安全性的要求，尤其應(yīng)滿足阻燃的要求。參考GB/T18380.12—2008。單體蓄電池排布簡單，優(yōu)先選用一字排開直立擺放或一層多排擺放方式。如果電池組內(nèi)存在串并如果電池組內(nèi)串并連單體蓄電池?cái)?shù)量過多，則需要將單體蓄電池分熱通道，或采取導(dǎo)熱措施，避免內(nèi)部單體蓄電池溫度偏高。電池組內(nèi)部電池單體間溫度場的溫差應(yīng)不大于8℃。方形或軟包單體蓄電池排布應(yīng)考慮極耳在整車上的向上安裝方向，避免單體蓄電池極耳倒置。單體蓄電池的極柱和安全閥禁止受力。固定單體蓄電池的周圍不應(yīng)有凸起小平面或尖點(diǎn)，特別是體蓄電池表面接觸。單體蓄電池在殼體或支架內(nèi)應(yīng)固定可靠，不應(yīng)有晃動(dòng)或異響。做好絕緣處理，單體蓄電池不應(yīng)直接安裝在金屬品表面，單體蓄電池與屬部件，應(yīng)有絕緣片或者有≥3mm的空氣距離。方形和軟包電芯使用過程中可能會有一定的鼓脹，應(yīng)根據(jù)使用電芯特性預(yù)留一鼓脹后不應(yīng)對內(nèi)部件產(chǎn)生擠壓或拉扯，也不應(yīng)因鼓脹后將外殼撐開變形。外殼設(shè)計(jì)應(yīng)對內(nèi)部單體蓄電池進(jìn)行有效防護(hù)，應(yīng)設(shè)計(jì)一定的緩沖空間及在的充放電過程膨脹及避免電池組跌落撞擊等損傷內(nèi)部單體蓄電池部件。電池組上的非金屬材料的阻燃性能應(yīng)滿足GB17761—2018中6.5阻燃性能的相關(guān)要求。電池組使用材料應(yīng)符合銷往國家的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，出口歐盟應(yīng)滿足RoHS及REACH等。外殼設(shè)計(jì)要充分考慮模具進(jìn)膠口的位置，應(yīng)避免進(jìn)膠口影響整個(gè)產(chǎn)品的強(qiáng)度及外觀。外觀規(guī)格縫隙<0.5mm,段差<0.6mm,段差指連接處兩零件的最大高度差。殼體上應(yīng)設(shè)計(jì)凹槽用于標(biāo)簽貼附，尺質(zhì)。外殼不應(yīng)有尖角及銳邊。電池組應(yīng)采用密封圈或者密封膠等方式滿足IPX5級以上防水性能。商用產(chǎn)品應(yīng)滿足IPX7級以上防水性能。充放電口本體應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的防水等級。條件允許建議手柄寬度≥90mm,小規(guī)格電池根據(jù)實(shí)際情況確定，但應(yīng)拎提可靠不滑跌。T/CHINABICYCLE11—2022強(qiáng)度應(yīng)足夠，安裝可靠不易掉落，按照設(shè)計(jì)要求正常安裝后以4倍電池組重量靜態(tài)懸掛24h不斷裂；按照設(shè)計(jì)要求正常安裝后，以2倍電池組重量以1m/s2加速度提升0.5m進(jìn)行提升測試，2000次不斷裂及松脫等。提手握手方向需盡量與電池組重心在同一直線上。單體蓄電池間連接片連接部分截面需考慮過流能力，截面積選擇正常使用中宜以6A/mm2進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大持續(xù)電流以12A/mm2進(jìn)行設(shè)計(jì)，以允許最大持續(xù)過流溫升測試不超35℃為宜(常溫環(huán)境)。連接片與單體蓄電池之間的拉力應(yīng)達(dá)到60N以上。焊接電阻低于1mΩ。當(dāng)連接片與周邊部件有短路風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)有絕緣設(shè)計(jì)，如套絕緣膜等。連接片與其他導(dǎo)電部件的安全距離>2mm;若通過PCB板走功率線，則PCB需加錫處理，并且最薄弱處按照蓄電池組允許最大持續(xù)放電電流溫升≤50℃。功率線和信號線分開走線，以免產(chǎn)生電磁干擾。5.4.7振動(dòng)及跌落強(qiáng)度蓄電池組按照GB/T36972—2018進(jìn)行振動(dòng)跌落后應(yīng)滿足其判定要求，產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行加嚴(yán)測試，可參外殼設(shè)計(jì)應(yīng)具備一定的厚度來滿足強(qiáng)度要求，壁厚建議設(shè)計(jì)2.5mm～3mm,內(nèi)部做相應(yīng)的加強(qiáng)筋來提高電池殼強(qiáng)度，避免加強(qiáng)筋與電池單體表面直接接觸，從而損傷電池單體；應(yīng)采用面與電池單體進(jìn)行接觸與固定，在電池容易跌落的角上，電池單體與殼體之間應(yīng)有一定的空間，以便跌落后殼體變形緩沖空間。外殼的連接螺絲柱等應(yīng)具有加強(qiáng)筋位，避免振動(dòng)時(shí)螺絲柱脫落。蓄電池組內(nèi)部線束及接頭應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的固定，避免晃動(dòng)產(chǎn)生異響或者觸碰到其余電氣件等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，可以通過設(shè)計(jì)仿真模擬驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性和發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中可能存在的隱患，加快設(shè)計(jì)的迭代改進(jìn)。仿真可以有效提高開發(fā)效率和產(chǎn)品可靠性。常用的結(jié)構(gòu)仿真工具有ANSYS、SOLIDWORK等專業(yè)軟件。熱仿真一般包括產(chǎn)熱和散熱仿真。產(chǎn)熱仿真是用來獲得電池組實(shí)際發(fā)熱功率，作為散熱仿真的輸入。散熱仿真是用來驗(yàn)證電池單體的最高溫度、電池單體的最大溫差。由于電動(dòng)兩輪車電池組系統(tǒng)沒有主動(dòng)散熱系統(tǒng)，電池組散熱和整車設(shè)計(jì)有緊密關(guān)系，如需要精準(zhǔn)仿真，需要緊密結(jié)合整車的散熱環(huán)境進(jìn)行仿真。常用的熱仿真工具有Flotherm、ICEPACK等專業(yè)軟件。5.5電池管理電路(電池管理系統(tǒng))過充、過放、過溫、低溫下充電等會破壞電池組中的電池，從而引發(fā)潛在危險(xiǎn)，如起火、爆炸、漏液。BMS的核心功能是通過對于可測信息監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對電池組的完善和可靠的保護(hù)。電池管理系統(tǒng)需要通過采集單元獲取必要的電池信息，通過處理單元對信息處理后，通過執(zhí)行單元T/CHINABICYCLE11—2022進(jìn)行主動(dòng)停止充放電行為或者將充放電行為控制在電池安全區(qū)域，對電池的安全進(jìn)行保護(hù)，避免電池受到損傷及風(fēng)險(xiǎn)危害度的升級。進(jìn)一步降低電池的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此電池組與電控部件之間，可以增加必要的通信、識別等措施。電池管理系統(tǒng)應(yīng)有功能安全技術(shù)開發(fā)、流程開發(fā)等要求。本條目標(biāo)在于規(guī)范實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)核心保護(hù)功能需要和確保電池管理系統(tǒng)可靠性的必備要求。護(hù)。信息的完整、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性是電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)的前提。電壓采樣應(yīng)覆蓋到每一串電池單體。電流采樣應(yīng)覆蓋充放電流。對于充放電回路分開設(shè)計(jì)的鋰電池組，充電或者放電回路應(yīng)能分別阻止相反的電流通過。且兩個(gè)方向上的電流均宜控制在電池的最大充電和放電電流以下?？紤]到設(shè)計(jì)的電池組的溫度采集應(yīng)監(jiān)測電池單體表面溫度，盡可能覆蓋所有電池單體中最高溫度和最低溫度。三類信息的精度應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，以確保保護(hù)的有效性和適合系統(tǒng)工作。采樣精度可參考如下數(shù)據(jù)。b)電流采樣精度：——常溫下，電流不低于0.5A時(shí)，電流測量精度不低于±5%;c)溫度采樣精度：—20℃~100℃,溫度測量精度不低于±3℃。超出電池安全區(qū)域的過壓、過放，會造成電池直接或間接的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過對單節(jié)電池單體的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及切斷充放電回路的措施，可以有效預(yù)防此類安全風(fēng)險(xiǎn)。電池管理系統(tǒng)應(yīng)在電池組全工作溫度范圍，具有單體電池過壓保護(hù)功能，當(dāng)充電至單體電池電壓限壓值時(shí)，切斷充電回路；當(dāng)電池單體的電壓下降到過壓恢復(fù)值時(shí)，過充保護(hù)狀態(tài)解除，充電回路重新打電池管理系統(tǒng)的過壓保護(hù)精度，在考慮系統(tǒng)檢測誤差后，不應(yīng)超出電池單體規(guī)格書的限值要求。電池管理系統(tǒng)應(yīng)在電池組全工作溫度范圍，具有單體電池欠壓保護(hù)功能，當(dāng)放電至電池單體欠壓值許再次放電。電池管理系統(tǒng)的欠壓保護(hù)精度，在考慮系統(tǒng)檢測誤差后，不應(yīng)超出電池單體規(guī)格書的限值要求。電池單體因內(nèi)部因素或外部因素處于非正常狀態(tài)時(shí)，電池單體壓差有可能會變大。通過壓差的判T/CHINABICYCLE11—2022斷，可以提前識別出一部分安全隱患。當(dāng)電池組在充放電的過程中壓差達(dá)到保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)若電池組或其組成電池的充電上限電壓或放電下限電壓與環(huán)境溫度緊密相關(guān)，過壓和欠壓的保護(hù)閥值應(yīng)不超出當(dāng)前環(huán)境溫度下的上限電壓及下限電壓。過壓是最危險(xiǎn)的安全風(fēng)險(xiǎn)之一，在電池管理系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生單點(diǎn)失效時(shí)，電池管理系統(tǒng)或整個(gè)系統(tǒng)仍具有過壓保護(hù)功能，可以大大提高安全性。超出電池安全區(qū)域的充電或放電過流，會造成電池直接或間接的安全風(fēng)險(xiǎn)。超出整個(gè)充放電回路設(shè)計(jì)安全范圍內(nèi)電流，會導(dǎo)致回路上器件、線纜、連接器等部件的過熱甚至燃燒，導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)的升級。通過充放電回路電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及切斷充放電回路的措施，可以有效預(yù)防此類安全風(fēng)險(xiǎn)。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具有放電過流保護(hù)功能，防止放電電流超出電池單體或電氣回路的最大放電電流。當(dāng)電池的放電電流超過放電過流保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)切斷放電回路。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具有充電過流保護(hù)功能，防止放電電流超出電池單體或電氣回路的最大充電電流。當(dāng)電池的放電電流超過充電過流保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)切斷充電回路。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備短路保護(hù)功能，在外部負(fù)載短路時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)切斷放電回路。短路是風(fēng)險(xiǎn)等級極高的一類故障，如未及時(shí)防范，極其容易造成安全風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步升級，在電池管理系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生單點(diǎn)失效時(shí)，電池管理系統(tǒng)或整個(gè)系統(tǒng)具有短路保護(hù)功能。對于多節(jié)電池或多個(gè)電池模塊并聯(lián)使用的鋰電池組，可能因組成電池單體或電池模塊一致性變差，而導(dǎo)致某個(gè)單節(jié)電池遭遇充電或者放電過電流。設(shè)計(jì)時(shí)，需評估是否需要對于并聯(lián)電池單體或電池模塊進(jìn)行單獨(dú)的電流管理。為了防止電路和器件過熱引起著火，電池組的保護(hù)電路需要考慮回路是否擁有足夠的載流能力，保護(hù)電路使用的器件能否耐受足夠的功率。通常鋰電池組的最大充電電流和最大放電電流能力與環(huán)境溫度緊密相關(guān)。電池組的放電過流和充電過流保護(hù)閾值，不應(yīng)超出當(dāng)前環(huán)境溫度的允許范圍。溫度是電池單體安全有直接關(guān)系的表征參數(shù)，通過溫度管理可以有效控制安全風(fēng)險(xiǎn)。T/CHINABICYCLE11—2022電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備放電溫度保護(hù)功能，當(dāng)電池組在放電的過程中溫度達(dá)到溫度保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)切斷放電回路，禁止放電。電池管理系統(tǒng)的溫度保護(hù)精度，在考慮系統(tǒng)檢測誤差后，不應(yīng)超出電池單體規(guī)格書的限值要求。參考值：65℃。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備充電溫度過溫保護(hù)功能，當(dāng)電池組在充電的過程中溫度達(dá)到溫度保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)切斷充放電回路，禁止充電。電池管理系統(tǒng)的溫度保護(hù)精度，在考慮系統(tǒng)檢測誤差后，不應(yīng)超出電池單體規(guī)格書的限值要求。參考值：55℃。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備充電溫度低溫保護(hù)功能，當(dāng)電池組在充電的過程中溫度低于溫度保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)切斷充放電回路，禁止充電。電池管理系統(tǒng)的溫度保護(hù)精度，在考慮系統(tǒng)檢測誤差后，不應(yīng)超出電池單體規(guī)格書的限值要求。參考值：0℃。電池單體因內(nèi)部因素或外部因素處于非正常狀態(tài)時(shí)，電池單體溫差有可能會變大。通過溫差的判斷，可以提前識別出一部分安全隱患。當(dāng)電池組在充放電的過程中溫差達(dá)到保護(hù)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)參考值：電池組內(nèi)電池單體的溫差不高于10℃。電池單體在低溫(一般為—20℃以下)時(shí)進(jìn)行放電，對電池組循環(huán)壽命影響較大。在進(jìn)行低溫放電管理時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用工況和產(chǎn)品要求設(shè)定合理的最低允許放電溫度。5.5.6保護(hù)的可靠性電池組的保護(hù)電路應(yīng)具備可靠性，在整個(gè)電池組生命周期中能按照預(yù)期啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。執(zhí)行電池保護(hù)功能的關(guān)鍵器件，盡管在遭遇高壓輸入時(shí)會啟動(dòng)過壓充電保護(hù)，但是持續(xù)的高壓可能對器件結(jié)構(gòu)造成破壞，因此器件需要耐受可預(yù)見的持續(xù)高電壓輸人。宜采用電池組規(guī)定的最高充電電壓的1.3倍的電壓對電池組進(jìn)行持續(xù)充電，電池管理系統(tǒng)要正常保護(hù)，電池管理系統(tǒng)不發(fā)生損壞，電池組不發(fā)生過充。器件的抗靜電能力是電池管理系統(tǒng)可靠性的一個(gè)重要的體現(xiàn)。通常認(rèn)為，硬件的保護(hù)可靠性強(qiáng)于軟件設(shè)置的保護(hù)。在設(shè)計(jì)有軟件控制的保護(hù)電路的電池組，還宜設(shè)計(jì)硬件保護(hù)電路作為最后一道安全保護(hù)。如軟件作為主要保護(hù)時(shí)，需要對軟件及相關(guān)器件進(jìn)行功能安全評估，確保軟件的可靠性。電池組可通過與電控系統(tǒng)、充電器之間的信息交互，限制電池輸出功率、切斷電池充電等控制手段，進(jìn)一步降低電池的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此電池組與電控部件之間，可以增加必要的通信、識別等措施。在一些特殊工況，若直接切斷充放電回路，可能造成其他衍生危險(xiǎn)，且該風(fēng)險(xiǎn)比電池遭遇過充電或T/CHINABICYCLE11—2022者放電更不可接受，例如電池直接切斷放電容易摔傷騎行人員。宜考慮將電池組與設(shè)備的第一級保護(hù)設(shè)置提前到系統(tǒng)設(shè)備中，并留有一定閾值，通過以系統(tǒng)設(shè)備主動(dòng)停止充放電行為來保護(hù)用戶和電池的安全。電控系統(tǒng)參與電池管理時(shí)，可通過電池容量來提前降低系統(tǒng)輸出功率，避免系統(tǒng)的突然斷電。因此電池管理系統(tǒng)應(yīng)有SOC估算功能，并有較準(zhǔn)確的精度?！?0℃~55℃范圍內(nèi)，宜以額定電流持續(xù)放電，SOC估算誤差小于或等于5%。功耗是一個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)無相關(guān)性，但是長期擱置會導(dǎo)致電池過放，影響到用戶使用。電池管理系統(tǒng)應(yīng)具有功耗管理的功能。宜在環(huán)境溫度23℃±2℃條件下，電池組充電后擱置0.5h,以2.0I2A電流恒流放電至電池組保護(hù)，在常溫?cái)R置存儲60d后，單節(jié)電池單體電壓不應(yīng)低于電池單體規(guī)格書可修復(fù)的定義限值要求。電動(dòng)自衍車用鋰離子蓄電池電飛組春在電池組和車體分離的使用狀品。在人體接觸電池組端口電池組宜符合GB/T369722018靜電放電的測試標(biāo)生電池管理系統(tǒng)如具備故障錄駕明能可以幫助生商、運(yùn)營鑿及用對手電池信息追溯，幫助產(chǎn)品迭代升級和故障原因分析是電池管理電路選取功率器件時(shí)，應(yīng)考慮極限主況下來自電池組外部的高電壓，必要時(shí)應(yīng)整車電控系統(tǒng)進(jìn)行對應(yīng)的策略調(diào)整，以保護(hù)電池管理電路的器件。如BMS輸出保護(hù)時(shí)，有能量回饋能力的電控系統(tǒng)會在電池組端口產(chǎn)生高于電池組自身的電壓。6標(biāo)識和說明蓄電池組上應(yīng)有清晰的品牌、產(chǎn)品規(guī)格以及使用注意事項(xiàng)等標(biāo)識，包裝上應(yīng)有生產(chǎn)廠家以及地址標(biāo)識、說明書、包裝等應(yīng)滿足GB/T36972—2018的要求。產(chǎn)品品牌應(yīng)永久性的通過模具刻字、印刷等方式做到蓄電池組表面。產(chǎn)品表面貼標(biāo)的地方宜凹下0.3mm～0.5mm的槽，以免使用中剮蹭及磨損等。充放電口應(yīng)有明顯且永久性的的極性標(biāo)志(宜做成模具刻字)。