电动车充电系统与动力电池安全规范现况.ppt

电动车充电系统与动力电池安全规范现况Benjamin Chen 2 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 EV系统概述EV101EV充电系统EV动力电池系统FunctionalSafety在EV系统扮演的角色结论 议程大纲 3 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车系统 电动车 基础设施 EV系统概述 4 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车系统市场化驱动力 5 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 http en wikipedia org wiki History of the electric vehicleTheinventionoftheelectricvehicleisattributedtovariouspeople In1828 AnyosJedlik aHungarianwhoinventedanearlytypeofelectricmotor createdatinymodelcarpoweredbyhisnewmotor 1 In1834 VermontblacksmithThomasDavenport theinventorofthefirstAmericanDCelectricalmotor installedhismotorinasmallmodelcar whichheoperatedonashortcircularelectrifiedtrack 2 In1835 ProfessorSibrabdusStratinghofGroningen theNetherlandsandhisassistantChristoperBeckercreatedasmall scaleelectricalcar poweredbynon rechargeableprimarycells 3 电动车发展史 最早的电动车 6 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动火车 1838 充电式电动车 1865 100km h的记录 1899 其他里程碑 7 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 静音低速扭力减少碳以及其他污染物排放动力机构简化低化石燃料依赖性 电动车的其他优势 8 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 由动力来源区分由动力规模区分 电动车依据动力来源种类分类 单一电源 单一充电模式 BEV 单一动力源 混合充电模式 HEV 多动力来源 PHEV 轻型电动车电动车 9 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 USJapanEUChinaTaiwan 全球试运行项目 10 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 TheEVProjectProjectGetReadySolarCity US 11 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 SmallNetworkProjectChaDeMo Japan 12 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 FrenchItalyGermanySpian Uk EU EVChargingPlan http jcwinnie bix wordpress p 5832 E Moving E MobilityBerlin http www thegreencarwebsite co uk blog index php 2010 04 07 spain invests 590 million into electric cars 13 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 ChinaTaiwanHK GreaterChina 十城千辆 花卉博览会政府军队坪林 澎湖 环保署电动机车交换电池计划 中电 14 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 MitsubishiINissanLEAFFordTRANSITconnectelectricTeslaRoadsterSport2 5TH NKCity 2010年电动车款 http www cardealermagazine co uk publish wp content uploads 2010 03 citroen c zer 2 jpg 15 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 CodaAutomotiveSedanTeslaMotorsmodelSFordFocuselectricBMWActiveE 2011年的电动车款 AAAACik WnPvWhKNLc s400Renault EV 2009 Renualt Zoe jpg 16 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 Fial500minicaraudie tronHondaFitEVAudiR8EV 2012年的电动车款 17 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 MercedesSLSE CellAMGVWGolfBlue e motionBMWi3 2013年的电动车款 18 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 国际间已经逐渐开始投入电动车系统目前投入电动车系统的阵营主要为汽车制造商 大型锂电池制造商电动车目前系统尚未统一 动力来源不同 补充动力方式也尚未统一 Summary 19 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车101 电动车系统一重要数据 20 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 一般道路车辆跑车 石油车的一般表现要求 加速性 加速续航力100literfueltank车重1000kg 0 100km h 8second 1500kg 300kmperrefuel 续航力 车重 0 100km h 3second 21 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 依据目前较为成熟的电动车技术 可以先从一般的房车要求下手 为了计算上的方便 我们利用下面的假设与简化 进行各项电动车特性与要求的概略推算 并且不考虑转换效率 摩擦力 热损等因素功能要求设计条件 石油车与电动车的模拟关系与条件设定 加速 0 108km h 10second 跑车大多为6秒 赛车则是3秒 续航力 100kmperrecharge 住家离公司10公里 每周充电一次 车重 1 500kg 电池是具备重量的 功率输出 影响加速 电池容量 影响续航力 充电条件 影响使用便利性 动转成本 影响市场驱动力 22 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 由加速要求推测加速度要求V V0 a t a 108km hx1 000m km 10second 3m s2由加速度与车重 推算推力要求假设以全力输出10秒钟 推算大约行走距离在行走距离间所做的功由总功与总时间 推算平均功率 功率要求推算 F m a 1 500kg 3m s2 4 500nt D V0 t 1 2 a t2 0 5 3 102 105m W F D 4 500 150 675KJ P W T 675 10s 67 5KW 90Hp 23 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 假设续航力是100km 在达到108km h后等速前进的时间如果只需要用马达全功率的1 2就可维持108km h的定速 全程需要的总能量为以市售高性能锂电池为例前例电动车需要的电池总量为 电池容量要求推算 t 100 000m 150m 30m s 3 328seconds W 67 5KW 10second 67 5kw 3 328second 112 995KJ 113MJ tw dscacc asp AID 3910 输出电压为6 8V容量为3900mAh重量为195g 113 1 000 000J 6 8V 3900mA 0 001 3600sec 195g 230Kg 续航力或是马力要提高 电池会更重 24 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 如果电能容量为113MJ 针对理想电池 线性充电 的充电的条件将会是 充电条件推算 如果采用的是家中一般插座的电源 110V 15A 时 如果采用一般工厂的三相电源 380V 30A I 113MJ 600V 600second 314A 功率W I V 188 4KW W I V tt 113MJ 10V 15A 68 485sec 19hours 太慢了 t 113MJ 380V 30A 68 485sec 2 75housrs 仍然很长 假设利用住宅区的基础线路 600V 而且充电时间要在10分钟内 一杯咖啡 完成时 需要多少电流 一般的标准工业厂房 100m2 配电功率仅为11 25KW 所以在充电的时候相当于17间标准厂房要停电10分钟 25 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 以行走100KM进行计算 锂电池式电动车运转电力成本粗估 一般汽油车市区行驶 电价 1度 1KWh USD10cnet 113MJ 1KW 3600sec 10cent USD3 效率 10km liter油价 USD1 liter 100 10 1 USD10 前例电动车行驶模式 实际情况必须视电力转换效率而变化 26 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 一般的所谓安全电流 电压 功率范围 Nou hazardous ClassII 的定义是所以上述的任何一种充电条件都不可能是安全无虞的 充电系统的绝缘安全性问题 30VDCmaximum 8Amaximumand100Wmaximum 27 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 仅就传导线在进行10分钟快速充电时会产生的热进行考量 充电系统发热问题的产生 文献记载铜导体的体积电阻率为16 78n m 铜线电阻为通电300A后10分钟将会产生热量为如果采用PVC作为绝缘外被 假设导热的厚度仅有0 2cm 比重大约为1 如果将上例中的导体长度维持不变 但是导体直径变为一半时 节省成本 PVC导热厚度不变 依据奥姆定律 产生热量为4倍 导热材料质量变为1 3 温度上升量将可以达到12倍 80 PVC将会产生熔化的情况 16 78n m 10 9 2m 0 01m 0 01m 3 14 4 0 004275 W I2 R 300A 300A 0 004275 400joule 绝缘外被导热区热质量为 1 2cm 1 2cm 1cm 1cm 3 14 4 200cm 70gPVC的比热约为0 9J g K 所以400J的热可以让PVC导热区上升400joule 0 9J Gk 6 5 还算可以接受 28 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车辆的重要电气零组件 例 马达控制器与车用变频器高电压空调控制器马达水泵变频器齿轮箱 模式调变器真空泵高电压冷热媒控制器车辆控制器电池组AC充电器 29 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 充电器车外充电器电力输出插座充电连接线组充电系统漏电断路器充电连接线材电表 电动车基础设施 充电系统 http www greencarsite co uk econews electric vehicle charging sations htm 30 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 接地系统电阻与允许电流危险区域内产生的接触或是非接触性的电弧突波 雷击室外 污染环境电磁兼容震动温差变化大控制系统稳定性 其他可见的电动车安全性问题 31 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL与IEC在电动车系统现行标准对照表 32 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 2011新标准制定活动 33 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车的电池重量与续航力的设定有关电动车的充电速率会影响到充电系统的设计电动车在能源价格上确实有优势电动车也存在本质上的安全问题 结论 34 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车基础设施 35 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 充电式更换式 Swapping 添加式 电动车基础设施依据动力补充模式分类 传导式 Conductive 感应式 Inductive BetterPlace 燃料电池油电混合动力 36 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电力源 电动车充电电力来源分类 铅蓄电池镍氢电池锂电池燃料电池超级电容化石燃料太阳能风力 37 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 充电模式 传导式充电模式分级 传导式 Level1Level2DCLevel3 38 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 http en wikipedia org wiki Magne Charge ChargeInductivechargingsystemusedtochargebatteryelectricvehicles BEV formerlymadebyGeneralMotors forvehiclessuchastheEV1 ChevyS10EV andotherelectricvehicles Themostcommonwasthe6 6kWversionalthoughahigherpowerfastchargeversionswasdemonstrated MagneChargesupportwaswithdrawnbyGeneralMotorsin2002 aftertheCaliforniaAirResourcesBoardsettledonaconductivecharginginterfaceforelectricvehiclesinCalifornia 感应式充电MagneCharge DelcoElectronics 39 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 行进感应充电 40 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 http www greenmotor co uk 2007 12 mercedes battery swapping is so last htmlIn1972 MercedesbuiltanelectricallypoweredpeoplecarriercalledtheLE306 Its31kW 42hp motorcouldzipitalongat70km h 44mph witharangeof65km 40miles 电池交换概念的滥觞 Mercedes 41 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 现在的电池交换概念 BetterPlace 42 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 加凡尼 Galvanic 电池VS燃料电池锂电池VS镍电池高功率VS高能量密度交换式VS充电式 传导充电式VS感应充电式 不同充电模式的优缺点比较 43 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL在EV基础设施的安规标准与测试方法摘录 44 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 再生能源并网AC充电模式标准分布图 EnergyGeneratorUL1703FlatPVUL8703cpvUL6141LargeWTUL6142S mWT Inverter ConverterUL1741forPVUL6171forWT GridConnectionNEC ControlsUL508ICEUL991PLCUL1998SoftwareUL60730Module PersonnelProtectionSystemsUL2231 I T AccessoriesUL60950 MeterUL61010 1MeasurementUL2735Meter ACChargingStationUL2594 Plugs Receptacles CouplerUL2251 EV 45 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 再生能源直接充电模式标准分布图 EnergyGeneratorUL1703FlatPVUL6141largeWTUL6142S MWT ConverterUL1741forPVUL6171forWT EnergyStorageFuelCellStackLargeBatteriesPack ControlPanelUL508ICEUL991PLCUL1998SoftwareUL60730Module PersonnelProtectionSystemsUL2231 I T AccessoriesUL60950 MeterUL61010 1MeasurementUL2735Meter DCChargingStationUL2594 UL2202 Plugs Receptacles CouplerUL2251 EV ConverterUL1741 46 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 标准发展时间表 47 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL2202 标准 电动车DC充电设备 Thiscategorycoversconductiveandinductivechargingsystemequipment intendedforusewithelectricvehicle Off boardequipmentisintendedforindoororindooruse raded600Vorlessandisintendedtobeconnectedtothevehiclebymeansofaflexiblecordandanelectricvehicleconnector 48 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 48LeakageCurrentTest 49LeakageCurrentTest 50PowerInputTst 51TemperatureTest 52DielectricVoltage WithstandTest 53Volt AmpereCapacityMeasurement 54AbnormalTests 55FlangedBobbinTransformerAbnormalTest 56StrainReliefandFlexingTests 57GroundingImpedanceTest 58OvercurrentProtectioncalibrationTest 59StrengthofTerminalInsulatingBaseandsupportTest 60BondingConductorTest 61ImpactonGlassCoveredOpenings 62EvaluationofReducedSpacingsonPrinted WiringBoards 63HeatSinkTemperatureCyclingTest 34TestsforPermanenceofCordTag 65TestsonTransformerInsulatingMaterials 66BusBarTests 67HarmonicDistortionTest UL2202测试项目 52 2Maximum Voltage WithstandTest52 3ACandDCpowercircuits52 4Secondarycircuits52 5Inducedpotential 54 2Transformerburnouttest54 3Transformeroverloadtest54 4Shortcircuittest54 5Overchargetest54 6Capacitorfaulttest54 7Forcedventilationtest54 8Componentshort andopen circuittest54 9Electrilyticcapacitorfualttest54 10Vibrationtest 56 1Strainrelief56 2flexing 64 2Shortedtracetest 64 2Testconditions64 3Testmethod 49 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL2594 标准 电动车AC充电设备 1 1Thisoutlinecoverselectricvehicle EV supplyequipment Ratedamaximumof250Vac withafrequencyof60Hz andintendedtoprovidepowertoanelectricvehiclewithanon boardchargingunit Thisoutlinecoverselectricvehiclesupplyequipmentintendedforusewhereventilationisnotrequired 1 2Withreferenceto1 1 theproductscoveredbythisoutlineincludeEVcordsetsandEVchargingstations EVcordsetsmaybedesignatedasportablecordsetsorstationarycordsetsandbydesignatedforindoororotdooruse EVchargingstationsmaybedesignatedaseithermovableorpermanentchargingstationsandmaybydesignatedforindoororoudooruse 1 3TheproductscoveredbythisoutlineareintendedforuseinaccordancewiththeNationalElectricalCode NEC ANSI NFPA70 1 5Withreferenceto1 2 thisoutlinedoesnotcoverelectricvehiclechargingunits 50 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 44LeakageCurrentTest 45LeakageCurrentTestFollowingHumidityConditioning 46InputTest 47TemperatureTest 48CapacitorDischargeTest 49DielectricVoltageWithstandTest 50AbnormalTests 51FlangedBobbinTransformerAbnormalTest 52StrainReliefTests UL2594安规测试项目 49 2Maximumvoltagemeasurements49 3ACandDCpowercircuits primary 49 4Secondarycircuits49 5Inducedpotential 50 2Transformerburnouttest50 3Transformeroverloadtest50 4Shortcircuittest50 5Capacitorfaulttest50 6ForcedVentilationtest50 7Componentfaulttests50 8Electrolyticcapacitorfaulttest50 9Vibrationtest 52 2Pullstrainrelieftest52 3Pushbackstrainrelieftest 51 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 53EVCableSecurenessTest 54 1GroundingTests 55impactTest 56VehicleDriveOverTest 57DropTest 58StrengthofterminalInsulatingBaseandSupport 59ImpactonGlassCovers 60BondingConductorTests 61EvaluationofReducedSpacingsonPrintedWiringBoards 62MountingMeansTest 63StrengthofHandles 64MoldStressTest 65EnvironmentalTests Cont d 60 2Currenttest60 3Limitedshortcircuittest 65 2Driptest65 3Dusttest65 4Indoorsettingdusttest65 5Indoorcirculatingdusttest65 6Extemalicingtest65 7Hosedowntest65 8Indoorcorrosionprotection 54 1Groundimpedancetests54 2Groundcontinuitytest 52 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 66TestsforPermanenceofCordTags 67testsonTransformerInsulatingMaterials 68HarmonicDistortion 69MetallicCoatingThicknessTest 70ComparativeTrackingIndexTest 71GlowWiretest 72HighCurrentAtcresistancetoIgnitionTest 73OvercurrentProtectionCalibrationTest Cont d 65 9Outdoorcorrosionprotection65 10Additionalcorrosionprotection65 11Submersiontest65 12Pressuretest65 13Gaskettest65 14Waterexposuretest65 15UVexposure65 46Chemicalexposure 53 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL2231 1 2 标准 电动车充电系统个人防护设备 Thiscategorycoversground faultprotectivedevices suchaschargingcircuitinterruptingdevicesandisolationmonitor interrupters intendedforusewithelectricvehiclechargingsystems Achargingcircuitinterruptingdeviceisonewhosefunctionistodetectgroundfaultcurrentorotherconditionsthatmaybehazardousandcauseinterruptionoftheelectriccircuittothechargingsystemorthevehiclewhenafaultoccurs Itmayalsofunctionunderotherhazardousconditions suchaswhenanopen groundisdetected 54 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL62 标准 电动车用电线电缆 ThiscategorycoverselectricvehiclecableListedforuseinaccordancewithArticle400oftheNEC TheinsulationandjacketareofthermosetmaterialforTypesEVJandEV thermoplasticelastomer TPE forTypesEVJTandEVT Thecableisusedtosupplypower signal andcontroltoelectricvehiclesduringthechargingprocess Electricvehiclecableemploysstrandedcopperconductorsinasizerangeof18AWGto500kcmil 55 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL2251UL2580 UL2271UL2231 1and 2 已知标准内对聚合物认证的安规要求 InsulatingMaterials Sec8 NonmetallicEnclosures Par10 3 PerfomanceTests secs24 29 ElectricalFlammabilityThermalPropertiesOutdoorUseGasketsandSeals ThermalPropertiesOutdoorUseGasketsandSeals 目前尚未有特殊相关要求 56 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 AEROVIRONMENTINCEBUSINCELECTRICTRANSPORTATIONNEGINEERINGTOYOTAINDUSTRIESCORP 目前全球取得UL认可制造商 2011 Feb UL2202 电池充电器 FFTG E189046 FFTG E249593 FFTG E175032 FFTG E176041 57 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 PANASONICCORPORATIONDIPL INGWBENDERGMBH COKGTECHNOLOGYRESEARCHCORP 目前全球取得UL认可制造商 2011 Feb FFUQ2 FFQU2 E333831 FFUQ2 E193871 FFUQ2 E174400 UL2231 人员电击保护设备 58 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 AVCONCORPBMWOFNORTHAMERICALLCDELPHICORPITTCORPBIWCONNECTORSYSTEMSITTVEAMLLCREMAUSALLCYAZAKIPARTSCOLTD 目前全球取得UL认可制造商 2011 Feb FFV12 E176673 UL2251 充电接口连接 FFV12 E324315 FFV12 E337206 FFV12 E231479 FFV12 E330790 FFV12 E338388 FFV12 E176488 59 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 AEROVIRONMENTINCAVCONCORPCLIPPERCREEKINCCLIPPERCREEKINCCOULOMBTECHNOLOGIESINCELECTRICTRANSPORTATIONENGINEERINGCORP GENERALELECTRICCOLEVITONMFGCOINCPANASONICCORPORATIONPANASONICELECTRICWORKSCOLTDSCHNEIDERELECTRICUSAINCSIEMENSENERGYINC 目前全球取得UL认可制造商 2011 Apr UL2594 AC充电设备 FFWA E336193 FFWA E194089 FFWA E325742 FFWA E162210 FFWA E341977 FFWA E328478 FFWA E338793 FFWA E336847 FFWA E336867 FFWA E319488 FFWA E338176 FFWA E341456 60 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 BELDENWIRE CABLECOCOLEMANCABLEINCDONGGUANNISTARTRANSMITTINGDRAKACABLETEQUSAINCDYDENCORPSAGAPLANTFUJIELECTRICWIRECOLTDGENERALCABLEINDUSRIESLLCLAKECABLELLC NICHGOHCOMMUNICATIONELECTRICWIRENORTHWIREINCPHILATRONINTERNATIONALPRESTRLITEWIRECORPSOUTHWIRECOTYCOELECTRONICS MADISONCABLEWELLSHINTECHNOLOGYCOLTDYAZAKIELECTRICWIRECOLTD 目前全球取得UL认可制造商 2011 Feb UL62内EVCables FFSO E324273 FFSO E312819 FFSO E341742 FFSO E338008 FFSO E338734 FFSO E333751 FFSO E333326 FFSO E344857 FFSO E324180 FFSO E334551 FFSO E325807 FFSO E313310 FFSO E339497 FFSO E345037 FFSO E337756 FFSO E312614 61 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 其他EV基础设施的全球标准化现况 62 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 ISO8713ElectricroadvehicleVocabulary 2ndEditionISO8714ElectricroadvehicleReferenceenergyconsumptionandrangeTestproceduresforpassengercarsandlightcommercialvehiclesISO8715ElectricRoadOperatingCharacteristics 1stEditionISO6469 1Electricallypropelledroadvehicles Safetyspecifications Part1 On boardrechargeableenergystoragesystem RESS 2ndEditionISO6469 2Electricallypropelledroadvehicles Safetyspecifications Part2 Vehicleoperationalsafetymeansandprotectionagainstfailures 2ndEditionISO6469 3ElectricroadvehicleSafetyspecificationsPart3 Protectionofpersonsagainstelectrichazards 1stEdition ISO的电动车相关标准 63 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 美国电工法规 NFPA70 NEC 2009 ARTICLE625 ARTICLE625ElectricvehicleChargingSystem 1 General625 1Scope Theprovisionsofthisarticlecovertheelectricalconductorsandequipmentexternaltoanelectricvehiclethatconnectanelectricvehicletoasupplyofelectricitybyconductiveorinductivemeans andtheinstallationofequipmentanddevicesrelatedtoelectricvehiclecharging 64 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 NFPA70充电站设置地点 车库 WhereClassIliquidsorgaseousfuelsarestored handled Ortransferred electricalwiringandelectricalutilizationequipmentshallbedesignedinaccordancewiththerequirementsforClassI Division1or2hazardous classified locationsasclassifiedinaccordancewith500 5and500 6 andthisarticle AClassIlocationshallnotextendbeyondanunpiercedwall Orothersolidpartitionthathasnoopenings A ParkingGarages B RepairGarages WithDispensing ARTICLE511CommercialGarages RepairandStorage 511 3AreaClassification General Parkinggaragesusedforparkingorstorageshallbepermittedtobeunclassified Majorandminorrepairgaragesthatdispensemotorfuelsintothefueltanksofvehicles includingflammableliquidshavingaflashpointbelow38 100 suchasgasoline orgaseousfuelssuchasnaturalgas hydrogen orLPG shallhavethedispensingfunctionsclassificationrequiredbythissection WhereClassIliquids otherthanfuels aredispensed theareawithin900mm 3ft ofanyfillordispensingpoint extendinginalldirections shallbeaClassI Divisionlocation Whereflammableliquidshavingaflashpointbelow38 100 suchasgasoline orgaseousfuelssuchasnaturalgas hydrogen orLPG willnotbedispensed butrepairactivitiesthatinvolvethetransferofsuchlluidsorgasesareperformed theclassificationrulesin 1 2 3 shallapply C MajorRepairGarages 65 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 511 10SpecialEquipment A BatteryChargingEquipment Batterychargersandtheircontrolequipment andbatteriesbeingcharged shallnotbelocatedwithinlocationsclassifiedin511 3 B ElectricVehicleChargingEquipment 1 General AllelectricalequipmentandwiringshallbeinstalledinaccordancewithArticle625 exceptasnotedin511 10 B 2 and B 3 Flexiblecordsshallbeofatypeidentifiedforextra hardusage 2 ConnectorLocation NoconnectorshallbelocatedwithinaClassIlocationasdefinedin511 3 3 PlugConnectionstoVehicles Wherethecordissuspendedfromoverhead itshallbearrangedsotatthelowestpointofsagisatleast150mm 6in abovethefloor Whereanautomaticarrangementisprovidedtopullbothcordandplugbeyondtherangeofphysicaldamage noadditionalconnectorshallberequiredinthecableorattheoutlet 66 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 漏电断路器 511 12Ground FaultCircuit InterrupterProtectionforPersonnel All125 volt single phase 15 and20 amperereceptaclesinstalledinareaswhereelectricaldiagnosticequipment electricalhandtools orportablelightingequipmentaretobeusedshallhaveground faultcircuitinterrupterprotectionpersonnel 67 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 NFPA70充电站设置地点 油库 ARTICLE514MotorFuelDispensingFacilities A UnclassifiedLocations Wheretheauthorityhavingjurisdictioncansatisfactorilydeterminethatflammableliquidshavingaflashpointbelow38 100 suchasgasoline willnotbehandled suchlocationshallnotberequiredtobeclassified B ClassifiedLocations 1 ClassILocations CompressedNaturalGas LiquefiedNaturalGas andLiquefiedPetroleumGasAreas Table514 3 B 1 shallbeappliedwhereClassIliquidsarestored handled ordispensedandshallbeusedtodelineateandclassifymotorfueldispensingusedforthepurposeofdelineatingandclassifyingabovegroundtanks AClassIlocationshallnotextendbeyondanunpiercedwall roof orothersolidpartition 30A 8 1 8 3 68 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 Cont d 514 4wiringandEquipmentInstalledinClassILocations AllelectricalequipmentandwiringinstalledinClassIlocationsasclassifiedin514 3shallcomplywiththeapplicableprovisionsofArticle501 Exception Aspermittedin514 8 514 7WiringandEquipmentAbovetheClassILocations WiringandequipmentabovetheClasslocationsasclassifiedin514 3shallcomplywith511 7 514 16GroundingandBonding Allmetalraceways themetalarmorormetallicsheathoncables andallnon current carryingmetalpartsoffixedportableelectricalequipment regardlessofvoltage shallbegroundedandbonded GroundingandbondinginClassIlocationsshallcomplywith501 30 69 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车基础设施牵涉标准繁多电动车基础设施投入厂商日渐增多快速充电不仅对电池是挑战 对充电设施更是挑战电动车基础设施的设立也受到电工法规的要求 结论 70 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电动车动力电池 71 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL1642LithiumBatteriesUL1989StandbyBatteriesUL2054HouseholdandCommercialBatteriesUL2591OutlineforBatterySeparatorsUL2575Subject2575Lithium1onBatterySystemsforPowerToolsandOtherAppliances UL电池标准发展史 72 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 锂电池锂离子电池锂离子聚合物电池 锂离子电池种类 73 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 典型的充放电特性曲线 74 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 因为电池本身有内电阻 所以电池充电时会发热 放电时也会发热电池的充放电就像人吃饭一样 电池本身的充放电安全性 剩余电量少的时候 充得快 快满的时候充的速度就慢了 充电过度时会有爆炸的危险 放电过度 电池会有报废的危险 工作电流大时 放电速度快 工作电流小时 放电速度慢 工作环境温度也会影响充放电的特性 充放电残余次数也与过去的充放电历史有关 良好的充放电 有赖于对电池充放电模式的掌握 以及对剩余电量的精确评估 精准的量测电压与电流与工作环境温度 75 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 一般锂离子电池芯结构 76 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属 体积小所以容量密度高 广受消费者与工程师欢迎 锂化学特性太活泼 则带来了极高的危险性 锂金属暴露在空气中时 会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸 为了提升安全性及电压 科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料一储存锂原子 这些材料的分子结构 形成了奈米等级的细小单元格子 可用来储存锂帮子 这样一来 即使是电池外壳破裂 氧气地入 也会因氧分子太大 进不了这些细小的单元格 使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸 锂离子电池的这种原理 使得人们在获得它高容量密度的同时 也达到安全的目的 锂金属电池VS锂离子电池 77 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 锂镍钴电池锂锰电池 CR123A伏特锂锰电池 锂镍电池磷酸锂铁电池 锂金属电池正极材料分类与安全关联性 锂镍钴电池是锂镍电池和锂钴电池的固溶体 综合体 兼具锂镍和锂钴的优点 一度被产业界认为是最有取代锂钴电池的新正极材料 但钴正极电池在放电的过程中往往会形成金属锂 因为金属具有易烯的特性 如果安全措施失效时 金属锂往往引发燃烧 所以安全性还是无法有更大突破 锂锰电池 Li MnO2 Li Mn CR 的成本低而且安全性比锂钴好很多 但循环寿命欠佳 且高温环境的循环寿命更差 高温时甚至会出现锰离子溶出的现象 高温造成自放电严重 以致储能特性差 锂镍电池的成本较低且电容量较高 不过 制作过程困难且材料性能的一致生和再现性差 最严重的是依然有安全性问题 则同时拥有锂钴 锂镍和锂锰的主要优点 但不含钴等贵重元素 原料价格低且磷 锂 铁存在于地球的资源含量丰富 不会有供料问题 而且 工作电压适中 3 2V 电容量大 170mAh g 高放电功率 可快速充电且循环寿命长 在高温与高热环境下的稳定性高 是目前产业界认为较符合环保 安全和高性能要求的锂离子电池 78 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 FAA的锂离子电池与锂聚合物电池的易燃性试验 DOT FAA AR 09 55January2010FinalReport Figure1 BatteryCellsUsedintheTests a 18650 b 26650 and c Li PoCell 79 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 四电池芯测试结果 Table3 FireExposureTestResult FourCells 80 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 八电池芯测试结果 Table4 FireExposureTestResult EightCells 81 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 内短路的失效分析 82 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 电池芯的爆炸 83 电动车充电系统与动力电池安全规范现况 UL1642电池芯测试 10Short CircuitTest11AbnormalChargingTest12Forced D