ICS43.040.60CCST40团体标准T/CSAE216－2021动力锂离子电池梯次利用储能系统火灾防控装置性能要求与试验方法RequirementsandtestmethodsofthefirepreventionandcontrolequipmentfortheechelonusedlithiumiontractionbatteryenergystoragesystemDraftingguidelinesforcommercialgradesstandardofChinesemedicinalmaterials2021-08-26发布2021-08-26实施中国汽车工程学会中国消防协会发布中国汽车工程学会标准（以下简称：CSAE标准），是由中国汽车工程学会按照明确的程序、规则，遵循公开、透明、协商一致原则组织制定的，供市场自由选择、自愿采用的规范性技术文件。CSAE标准旨在发挥市场自主制定标准优势，着眼企业竞争力提升，推动汽车产业创新技术的加速发展和广泛应用。CSAE标准版权归属中国汽车工程学会，除用于国家法律或事先得到中国汽车工程学会许可外，不得以任何形式复制该标准。在本标准实施过程中，如发现需要修改或补充之处，欢迎将意见反馈至中国汽车工程学会，以便修订时参考。中国汽车工程学会地址：北京市大兴亦庄开发区荣华南路13号院（中航国际广场H5座）；电话：010-50911954；邮编：100176；邮箱：wwq@sae-china.org。T/CSAE216—2021I目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语和定义........................................................................14型号编制方法......................................................................25要求..............................................................................25.1基本要求......................................................................25.2外观与标志....................................................................35.3启动运行......................................................................35.4探测报警......................................................................35.5供电..........................................................................35.6相容性........................................................................35.7故障报警......................................................................35.8喷射性能......................................................................35.9惰化性能......................................................................35.10灭火性能.....................................................................36试验方法..........................................................................46.1低温试验......................................................................46.2高温试验......................................................................46.3电磁兼容试验..................................................................46.4启动运行试验..................................................................46.5相容性试验....................................................................46.6故障报警试验..................................................................46.7喷射性能试验..................................................................46.8惰化性能试验..................................................................46.9灭火性能试验..................................................................5T/CSAE216—2021II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由电动汽车产业技术创新战略联盟提出。本文件起草单位：杭州中传消防设备有限公司、应急管理部上海消防研究所、宁波市消防救援支队、徐汇区消防救援支队、智慧蓝谷（北京）能源科技有限公司、嘉定区消防救援支队、中国第一汽车集团有限公司、武汉蔚来能源有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、吉利汽车研究院（宁波）有限公司、浙江吉智新能源汽车科技有限公司、地上铁租车（深圳）有限公司、安徽世纪凯旋消防科技有限公司、湖北及安盾消防科技有限公司、航天康达（北京）科技发展有限公司。本文件主要起草人：张春颖、张磊、黄昊、曹丽英、张小芹、刘炳文、杨宇威、刘道坦、张雪琳、李伟江、杨君涛、韩金磊、俞锡联、刘波、高阳、束永俊、鲍龙宅、娄本杰、郝凤琴、来安东、包任烈、何其泽、王伟、李文普、李福敏、高昊、张楠。T/CSAE216—20211动力锂离子电池梯次利用储能系统火灾防控装置性能要求与试验方法1范围本文件规定了动力锂离子电池梯次利用储能系统火灾防控装置的性能要求和试验方法。本文件适用于梯次利用动力锂离子电池储能系统火灾防控装置，非梯次利用动力锂离子电池储能系统可参照执行。本文件适用于电柜式、集装箱式储能系统，其他形式可参考执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T2423.1—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：高温GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.4—2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5—2019电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T17626.6—2017电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8—2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.12—2013电磁兼容试验和测量技术振铃波抗扰度试验GB/T19596电动汽车术语GB/T19666阻燃和耐火电线电缆或光缆通则QC/T413汽车电气设备基本技术条件3术语和定义GB/T19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1火灾防控装置firepreventionandcontroldevice动力锂离子电池梯次利用储能系统火灾防控装置（以下简称“火灾防控装置”）由抑制剂容器、管路管件、喷嘴、安全泄放部件、驱动部件、信号反馈部件、检漏装置、控制器、探测器等组成，能对储能系统内有可能引发火灾的危险源征兆进行探测，并发出报警信号，可自动/手动启动喷放抑制介质的装置。3.2动力锂离子电池梯次利用储能系统echelonutilizationpowerbatteryenergystoragesystem以电动汽车退役电池为储能载体，可进行电能存储、释放的系统，以下简称“储能系统”。T/CSAE216—202123.3电柜式储能系统electriccabinetenergystoragesystem安装有动力锂离子电池模组，由柜体、电池支架和热管理系统等辅助设施组成的储能系统，以下简称“储能电柜”。3.4集装箱式储能系统containerizedenergystoragesystem安装有动力锂离子电池模组，由集装箱舱体、电池支架和热管理系统等辅助设施组成的储能系统。3.5启动时间startingtime火灾防控装置从接收到报警信号，至灭火剂从喷嘴喷出的时间。3.6喷射时间dischargingtime火灾防控装置启动后，灭火剂从喷嘴喷出到停止喷出或达到灭火设计浓度的时间。3.7灭火时间extinguishingtime火灾防控装置启动后，灭火剂从喷嘴喷出到明火熄灭的时间。4型号编制方法示例：贮存压力为1.6MPa，灭火剂质量为20kg的七氟丙烷火灾防控装置的型号表示为SESSQ20/1.6。5要求5.1基本要求5.1.1气体火灾防控装置在0℃～＋50℃的环境中，细水雾火灾防控装置在4℃～＋50℃的环境中，应能正常工作。5.1.2火灾防控装置的电磁兼容性能应符合GB/T17626.2规定严酷等级为三级静电放电抗扰度、GB/T17626.4规定严酷等级为三级电快速瞬变脉冲群抗扰度、GB/T17626.5规定严酷等级为三级浪涌（冲击）抗扰度、GB/T17626.8规定严酷等级为四级工频磁场抗扰度、GB/T17626.12规定严酷等级为三级振荡波抗扰度试验的要求。5.1.3火灾防控装置使用的灭火剂应为国家允许使用或获得市场准入的合格产品。5.1.4火灾防控装置使用的电线电缆应为耐火电线电缆，且符合GB/T19666的规定。SESS□□/□-XXX自定义贮存压力，单位为兆帕（MPa）灭火剂质量，单位为千克（kg）灭火系统类型（Q代表七氟丙烷，F代表全氟己酮，S代表其他）动力电池梯次利用储能系统火灾防控装置T/CSAE216—202135.2外观与标志5.2.1火灾防控装置各构成部件应无明显加工缺陷或机械损伤，部件外表面应进行防腐处理，防腐涂层、镀层应完整、均匀。5.2.2火灾防控装置铭牌应牢固地设置在装置明显部位，注明：装置名称、型号规格、执行标准代号、工作温度范围、生产单位、设备编号、生产日期等内容。5.3启动运行5.3.1火灾防控装置应具有自动启动和手动启动功能。5.3.2火灾防控装置的启动时间不应超过3s。5.3.3手动启动应具有防止误动作的有效措施，并用文字或图形符号标明操作方法。5.3.4火灾防控装置应具有启动反馈功能，且启动反馈时间不超过10s。5.4探测报警5.4.1火灾防控装置探测器应符合相应国家标准或行业标准的规定。5.4.2火灾防控装置应能接收火灾探测器的火警信号，并发出声光报警。5.5供电5.5.1火灾防控装置工作标称电压范围应为DC12V～36V。5.5.2火灾防控装置应具有备用电源，备用电源容量应满足正常监视状态下连续工作24h，期间应保证系统可靠启动。5.5.3火灾防控装置主、备用电源均应有工作指示。5.6相容性灭火剂喷洒到动力锂离子电池单体后保持24h，电池表面无腐蚀现象，期间电池应能正常充放电。5.7故障报警5.7.1火灾防控装置的容器应具有压力泄漏故障报警功能，当压力损失达到报警阙值时，应能发出故障报警信号，压力损失报警阙值不应超过储存压力的10%。5.7.2火灾防控装置应具有线路连接故障、探测器故障报警功能。5.8喷射性能5.8.1细水雾火灾防控装置的喷射时间不应少于30min。5.8.2细水雾火灾防控装置的喷雾强度不应低于2.0L/min·m2。5.8.3气体火灾防控装置达到灭火设计浓度的喷射时间不应大于10s。5.9惰化性能气体型火灾防控装置按6.8所述的方法进行试验，期间动力锂离子电池不应出现明火，且试验箱内动力锂离子电池燃压不应超过20kPa。5.10灭火性能5.10.1火灾防控装置启动时，若有明火出现，装置从接收到施放信号至明火扑灭不应超过30s，之后30min内不复燃，且电池试验箱测温点温度不应大于150℃。T/CSAE216—202145.10.2火灾防控装置启动时，若无明火出现，装置从接收到施放信号30min内应无明火，且电池试验箱测温点温度不应大于150℃。5.10.3电池试验箱外应无明火出现。5.10.4电池试验箱不应出现明显变形。6试验方法6.1低温试验火灾防控装置按GB/T2423.1规定的方法进行低温试验，结果应符合5.1.1的要求。6.2高温试验火灾防控装置按GB/T2423.2规定的方法进行高温试验，结果应符合5.1.1的要求。6.3电磁兼容试验火灾防控装置按GB/T17626.2、GB/T17626.4、GB/T17626.5、GB/T17626.8、GB/T17626.12规定的方法进行电磁兼容试验，结果应符合5.1.2的要求。6.4启动运行试验启动火灾防控装置，通过秒表记录喷射时间，结果应符合5.3.2和5.3.4的要求。6.5相容性试验将火灾防控装置布置在动力锂离子电池单体正上方0.5米处，以1C的恒定电流对动力锂离子电池单体进行循环充放电，启动火灾防控装置，向正下方喷射灭火剂，观察24小时，然后停止充放电，结果应符合5.6的要求。6.6故障报警试验6.6.1将火灾防控装置的压力显示器与气压供给系统连接，输出端与报警器连接，将气压调至贮存压力后，缓慢降压至报警器报警，记录此时的压力值，结果应符合5.7.1的要求。6.6.2任意反接或混接电气线路，然后使火灾防控装置处于工作状态，结果应符合5.7.2的要求。6.7喷射性能试验6.7.1启动细水雾火灾防控装置，观测并记录喷射时间，结果应符合5.8.1的要求。6.7.2将细水雾火灾防控装置布置在离地2米处，在细水雾喷嘴正下方布置1.0m×1.0m×0.1m的容器，启动细水雾火灾防控装置，持续喷射30min，收集容器内的水量，并计算喷雾强度，结果应符合5.8.2的要求。6.7.3启动气体火灾防控装置，记录喷射时间，结果应符合5.8.3的要求。6.8惰化性能试验6.8.1将Φ（300-500）mm×h（400-500）mm的试验容器抽至真空度大于90%，停泵，5min内压降不得大于1kPa，确保试验容器具备良好的密封性能。6.8.2将动力锂离子电池单体放置于试验容器内，将电加热板电源线或动力锂离子电池过充电线路与诱导接线柱连接，将静电点火头布置在动力锂离子电池正上方100mm处，将热电偶布置于动力锂离子T/CSAE216—20215电池正极、侧面中心位置。6.8.3关闭试验容器，抽至真空度小于80kPa，停泵，通过灭火剂进样口加入灭火剂，通过真空表读数监测灭火剂的浓度。6.8.4待灭火剂浓度达到火灾防控装置设计浓度的80%，关闭灭火剂进样口，打开空气进气口，使试验容器恢复常压。6.8.5关闭空气进气口，启动温度与压力数据采集器，以30W至1000W的加热功率对动力锂离子电池进行加热，或以1C的恒定电流对动力锂离子电池进行充电。6.8.6待动力锂离子电池正极、侧面中心温度任意温度超过200℃或温度上升速率超过10℃/s，关闭加热器或停止充电，启动静电点火器，静电点火器的电压为10kV，以（1～2）s为周期持续点火。6.8.7观测30min，关闭静电点火器，关闭温度、压力数据采集器，结果应符合5.9的要求。6.9灭火性能试验除另有规定，试验应在温度为（25±5）℃，相对湿度为15%～90%，大气压力为86kPa～106kPa的环境中进行。6.9.1试验箱视情选择下述电柜式储能系统（a）或集装箱式储能系统（b）所述的试验箱，或厂家提供的试验箱进行试验，试验箱应进行尽可能小的改动以实现与火灾防控装置及静电点火器等装置的连接：a)电柜式储能系统灭火试验箱应为内部尺寸800mm×600mm×2100mm的动力锂离子电池箱模型，均分为7层；b)集装箱式储能系统灭火试验箱应为内部尺寸ƞmm×2400mm×2500mm的动力锂离子电池箱模型，调节试验箱长度为火灾防控装置最小保护单元的的长度，内部放置开式动力锂离子电池货架。6.9.2动力锂离子电池以磷酸铁锂电池模组和三元动力锂离子电池模组作为试验对象开展灭火试验，动力锂离子电池模组SOC不小于90%，采用12串2并的方式连接；或以厂家提供的动力锂离子电池作为试验对象开展灭火试验。6.9.3试验方法6.9.3.1将一个动力锂离子电池模组固定在电柜式储能系统试验箱中间层或集装箱式储能系统灭火试验箱货架的中间层，其他层应用动力锂离子电池模组假体填充，以尽可能地模拟真实动力锂离子电池储能系统；连接试验箱和火灾防控装置，集装箱式储能系统火灾防控装置应以最小保护单元作为测试对象。6.9.3.2确定火情触发对象：选择可通过6.9.3.3中其中一种方法实现火情触发的单体蓄电池作为触发对象，火情触发对象热失控产生的热量应非常容易传递至相邻单体蓄电池。例如，选择蓄电池包内最靠近中心位置的单体蓄电池，或者被其它单体蓄电池包围且很难产生热辐射的单体蓄电池。6.9.3.3应选择过充或加热作为灭火试验的触发模式。a)过充触发模式：在触发对象上连接额外的导线以实现过充，以最小1/3C、最大不超过电池厂商规定正常工作范围的最大电流对触发对象进行恒流充电。b)加热触发模式：使用平面状或者棒状加热装置，并且其表面应覆盖陶瓷、金属或绝缘层。对于尺寸与单体蓄电池相同的块状加热装置，可用该加热装置代替其中一个单体蓄电池；对于尺寸比单体蓄电池小的块状加热装置，则可将其安装在模块中，并与触发对象的表面直接接触；对于薄膜加热装置，则应将其始终附着在触发对象的表面；在任何可能的情况下，加热装置的加T/CSAE216—20216热面积都不应大于单体蓄电池的表面积；将加热装置的加热面与蓄电池表面直接接触；应以30W至1000W的加热功率对触发对象进行加热。6.9.3.4采用6.9.3.3规定的其中一种触发模式完成布置，将静电点火头布置在触发对象两极中点正上方20mm～100mm处，关闭试验箱。6.9.3.5启动加热装置或开始充电，待动力锂离子电池正极、侧面中心温度任意温度超过200℃或温度上升速率超过10℃/s时，启动静电点火器，静电点火器的电压为10kV，以（1～2）s为周期持续点火。6.9.3.6启动静电点火器且灭火剂施放结束后，关闭加热装置或停止充电（当触发对象电压降为0V时，可提前停止充电）试验箱应至少封闭30min，，关闭静电点火器，结果应符合5.10的要求。6.9.4温度监测按图1中的规定布置温度测点，温度数据的采样间隔应小于1s，准确度要求为±1℃，温度传感器尖端的直径应小于1mm。硬壳及软包电池圆柱形电池-I圆柱形电池-II图1加热触发时温度传感器的布置位置示意图_________________________________加热装置加热装置(电阻丝)温度监测器连接