JB/T 11142-2011 锂离子蓄电池充电设备通用要求

ICS 29.220K 81JB中华人民共和国机械行业标准JB/T11142- -2011锂离子蓄电池充电设备通用要求General requirement of charging equipments of lithium-ion battery2011-05-18发布2011-08-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布JB/T 11142- -2011目次2规范性引用文件.4型号和基本参数.4.1型号 ........24.3 基本参数5技术要求5.1正常使用条件..5.2非正常使用条件..5.4 性能5.s 安全充........5.6 充电模式.5.7通信网络.5.8 接口和通信协议....85.9 充电.5.10停止充电..95.12功率因数.5.13操作性能5.14 安全要求5.15噪声...115.16力 学性能.............................................................115.17.........1115.18配套电气件的 要求........5.19柜体和装配质量.5.20电磁兼容性.126试验 ...........6.1 - -般规则..46.2 出厂检验.......6.3 型式试验6.4 试验项目7标志、 包装、运输和贮存.7.2互 连标志.....JB/T 11142- -20117.3 污染物排放控制标志7.4 包装..............7.5运输.7.6 贮存0图1充电设备型号的组成.2表1蓄电池充电设备的分类和功能要求....表2网络电源 规范....表3充电设备内部通信网络物理层特性.......6表4充电机(站)监控系统通信网络物理层特性表5充电接口通 信网络物理层特性.........表6物理层与其他电路之间隔离电压的规定..........表7电缆:电源线.表8电缆: 通用规范.7表10电气规范.8表11接点保持 力和接触电阻表12电气距离 和爬电距离.表13绝缘强度 ..............10表14电源端子传导骚扰限值.表15电信端口的传导共模 (非对称)骚扰限值................................13表16辐射骚扰限值....................表17出厂 检验和型式试验项目.IJB/T 11142- -2011前言本标准按照GB/T1.1--2009给出的规则起草。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。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由机械科学研究总院归口。本标准负责起草单位:机械科学研究总院、中国电子商会电源专业委员会。本标准参加起草单位:机械科学研究总院先进制造技术研究中心、中信国安盟固利新能源科技有限公司、比亚迪股份有限公司、厦门科华恒盛股份有限公司、广东易事特电源股份有限公司、郑州日产汽车有限公司、日产(中国)投资有限公司、珠海泰坦科技股份有限公司、山东润峰电子科技有限公司、北京电源行业协会。本标准起草人:钱良国、毛永志、张建华、徐海波、肖亚玲、林清民、潘景宜、王玉民、郝永超、林道勇、刘正耀。本标准为首次发布。IIJB/T 11142- -2011锂离子蓄电池充电设备通用要求1i范围本标准规定了锂离子蓄电池充电设备的术语和定义、型号和基本参数、技术要求、试验、标志、包装、运输和贮存。本标准适用于由大于或等于6 A●h的锂离子蓄电池组成的锂离子蓄电池模块或锂离子蓄电池总成的充电设备，也可用于镍基蓄电池及铅酸蓄电池模块和总成的充电设备。本标准适用于采用电缆与蓄电池模块或总成连接，交流额定电压不超过660V、直流额定电压不超过1000V的充电设备。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注8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/T 156- -2007标准电压GB/T 2423.5- -1995电工电子产品环境试验第二部分: 试验方法试验 Ea和导则:冲击GB/T 2423.8- 1995 电工电子产 品环境试验第二部分:试验方法试验 Ed:自由跌落GB/T 3047.1- -1995高度 进制为20 mm的面板、架和柜的基本尺寸系列GB/T 3859.1- 1993半导体变流器 基本要求的规定GB/T 3859.3- 1993 半导体变流器变压器和电抗器GB 4208- 2008 外壳防护等级 (IP 代码)GB/T 6113.101- -2008 无线 电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-1 部分:无线电骚扰和抗扰度测量设备测量设备GB/T 9254- -2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T 13422- -1992 半导体电力变流器 电气试验 方法GB/T 14549- -1993电能质量公用电网谐波GB/Z 17625.6- -2003电磁兼容限值对额定电流大于16 A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制GB/T 17626.1- 2006电磁兼容 试验和测量技术抗扰度 试验总论GB/T 17626.3- 2006 电磁 兼容试验 和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.4- 2008 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/T 17626.5- -2008 电磁兼容 试验和测量技术浪涌 (冲击)抗扰度试验GB/T 17626.12- 1998 电磁兼容 试验和测量技术振荡波抗扰度试验GB/T 18858.3- -2002 低压开关设 备和控制设备、控制器设备接口(CDI) 第3部分: DeviceNetJB/T10095-1999蓄电池充电浮充电用晶闸管整流器JB/T11137- 2011 锂离子 蓄电池总成通用要求JB/T 1143- -2011 锂离子 蓄电池充电设备接口和通信协议SJ/T 11364- -2006电 子信息产品污染控制标识要求ISO 11898-5: 2007道路车辆控制器区 域网络JB/T 11142- -20113术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1极端单体蓄电池电压extreme cell voltage锂离子蓄电池组中电压最高或最低的单体蓄电池的电压。充电过程中特指电压最高的单体蓄电池的电压，放电过程中特指电压最低的单体蓄电池的电压。3.2充电接口charge interface锂离子蓄电池总成控制器(BECU)与充电设备连接的通信接口和电路接口的总称。其中除充电电源正极和负极连接接口外，还包括网络电源正极和负极连接接口、充电控制导引电路接口、充电控制电路接口、I/O充电控制电路接口的部分或全部。3.3机载充电设备on-board charge equipment安装在机动装置或机动车辆上的充电设备。3.4预充电pre-charge当最低单体蓄电池电压低于最低允许值时，在最低单体蓄电池电压上升到最低允许充电电压之前，采用的小于额定充电电流进行的电压恢复性充电过程。当最低单体蓄电池电压上升到最低允许电压之上后，预充电过程即可结束，转为正常充电。4型号和基本参数4.1型号型号由结构特征、冷却方式、额定输出电压和额定输出电流组成，其排列见图1。口口-口/口额定输出电流，单位为A额定输出电压，单位为v冷却方式(4.2.2)结构特征(4.2.1)图1充电设备型号的组成4.2型号表示方法4.2.1结 构特征的表述用字母:G:固定;Y:移动;-B: 便携;Z: 机载。4.2.2冷却方式的表述用字母:Z: 自然冷却;F: 强制风冷;Y:液体冷却。4.3 基本参数4.3.1交 流供电电源对充电设备供电的交流电源额定电压应符合GB/T 156- -2007中表 1的规定:a)充电设备三相交流供电电源电压为三相三线或三相四线制，频率为50 Hz/60 Hz, 额定电压为JB/T 11142- -2011AC220V/380V或AC380V/660V。.o)充电设备单相交流供电电源频率为50 Hz，额定电压为AC 110V、AC220V、AC 380 V。4.3.2充电设备输入电源连接器的额定电流值16A、32A、63A、80A、160A、 250A。4.3.3直流供 电电源充电设备直流供电电源电压的额定值应符合GB/T156--2007中4.6的规定，优选值为110V、220V、440V、600V、750V、1 000 V。4.3.4输出电压范围充电设备的最低输出直流电压应小于或等于额定输出电压的50%，最高输出电压应大于额定输出电压的110%。当输出电压范围要求大于上述规定时，应在合同中做出规定。充电设备直流输出额定电压优选值，应在下列数值中选取: 16V、 32V、48V、63V、95V、126V、200V、330V、420V、530V、630 V。4.3.5输出电流范围充电设备最大输出电流应大于或等于105%。若要求输出电流范围超出上述规定时，应在合同中作出规定。充电设备额定输出电流的优选，应在下列数值中选取: 2A、5A、10A、(16A)、20A、(30A)、(40A)、50A、(80A)、 100A、(125A)、 160A、200A、(250A)、 (300A)、 (400A)、 (500A)。注:带括号者为非优选值。4.3.6充电设备的负载等级充电设备的负载等级为GB/T 3859.1-1993规定的I级。4.3.7设备外形尺寸固定式或移动式设备采用柜体式或机箱式，外形尺寸是指骨架的外形尺寸，不包括附板、突出骨架的门板、手柄和吊环等的尺寸。外形尺寸应符合GB/T 3047.1- - 1995中的规定。机载式壳体由于受车辆空间的限制，由制造厂商与需求方协商，在技术协议中确定。5技术要求5.1正常使 用条件正常使用条件按JB/T 10095- -1999中 3.1的规定。5.2非正 常使用条件非正常使用是指超出正常使用条件范围或规定值之外的各种使用条件。非正常使用条件应由制造厂商与需求方在合同中取得协议。5.3分类.5.3.1分 类和功能蓄电池充电设备分为通用型、基本型和I/O型。分类和功能要求应符合表1的规定。表1蓄电池充电设 备的分类和功能要求功通用型基本型I/O型锂离子蓄电池镍基蓄电池适用蓄电池类型阀控铅酸蓄电池一普通铅酸蓄电池-CAN通信充电控制导引电路JB/T 11142- -2011表1 (续)功能通用型基本型1/O型.充电控制电路网络电源-I/O型I/O充电控制电路5.3.2充电控制导引 电路充电控制导引电路应符合JB/T 1143- 2011 中4.2.1.4的规定。5.3.3充电控制电路充电控制电路应符合JB/T 1143- -2011 中4.2.1.5的规定。5.3.4网络电源网络电源的电压和电流应符合表5的规定。网络电源的其他电气特性应符合GB/T 18858.3- 2002 中8.8的规定。表2网络电源规范规范参数标称电压12V; DC (13.8~14.8) V直流电源线电压范围标称电压24V: DC (27.6~29.6) V额定电流DC8A DC I5ADC25 A :蓄电池总成标称电压:绝缘电压≤DC 60V时为500 V在DC 60V~ DC 200V时为1 500V输出电压上升时间达到终值电压的95%时最大250 ms负载调整率最大0.3%输出纹波电压峰-峰值小于或等于250 mV容性负载能力最大7000 uF绝缘输入与输出隔离，输出与电底盘隔离稳定性0~ 100%负载(所有条件)输出短路保护限流保护极性相反保护用于组成蓄电池总成的产品应有输入电源极性相反保护5.3.5 I/O 充电控制电路I/O充电控制电路接口应符合JB/T 11143- 2011 中4.2.1.6的规定。5.4 性能充电装置应与安装在锂离子蓄电池模块或锂离子蓄电池总成内的蓄电池管理系统连接，组成基于极端单体蓄电池的自动充电系统，也可以作为独立充电设备对铅酸等蓄电池进行充电，本标准未给出的半导体变流器共性要求，应遵照GB/T 3859.1-1993中的规定。5.4.1输出 电压稳定精度(稳压精度)用于锂离子蓄电池的充电时，充电设备必须与锂离子蓄电池模块或锂离子蓄电池总成连接，组成基于极端单体蓄电池的充电系统。稳压充电时，最高单体蓄电池电压应不超过规定限压值的土1%，并小于或等于土30 mV，稳压精度应符合JB/T 10095- -1999 中3.5的规定。JB/T 11142- -20115.4.2输出电流稳定精度(稳流精度)当充电设备处于稳流充电状态时，输出电流稳定精度应符合JB/T 10095- - 1999中3.7的规定。5.4.3限压特性用于对锂离子蓄电池充电时，当充电设备处于稳流充电状态并且电压最高的单体蓄电池电压达到规定值时，充电电流应自动减小，使最高单体蓄电池电压应不超过规定限压值的土1%，并小于或等于士30mV。电压自动调整范围应不小于额定电压的40%。5.4.4限流特性用于对锂离子蓄电池充电时，当充电设备处于稳压充电状态并且充电电流达到规定值时，充电电压应自动减小，使充电电流不超过规定限压值的士2%。电流自动调整范围为10%~100%。5.4.5电路断开设备充电设备与蓄电池之间应设有电路断开设备。必要时，蓄电池模块或蓄电池总成可通过电路断开设备接通或断开充电设备与蓄电池的连接。5.4.6输出电压调整范围充电设备输出电压调整范围应大于或等于额定输出电压的40%~ 115%。当合同中有具体规定时，应符合合同的规定。5.4.7输出电流调整范围充电设备输出电流调整范围由产品技术条件确定，应满足电池(组)各种充电工况要求。如无特别说明，--般要求恒流充电电流范围为等于或小于额定直流电流的10%~100%。5.5 安全充电方法锂离子蓄电池应采用基于极端单体蓄电池电压的充电方法。具体充电方法是:a)充电过程中，极端单体蓄电池电压高于规定值时，减小充电设备的输出电压或输出电流，使极端单体蓄电池电压控制在规定值范围内。b)当不能通过热管理设备使蓄电池模块内温度控制在规定值范围内时，应减小充电设备输出电流，使蓄电池模块内的温度控制在允许值范围内。5.6 充电模式锂离子蓄电池充电模式分为恒流充电模式、恒压限流充电模式和预充电模式等多种充电模式。5.6.1恒流充电模式充电过程中，电流保持恒定，蓄电池电压随充电的进行逐步升高。当最高单体蓄电池电压大于或等于规定的电压值后，停止充电。恒流充电模式一-般用于 I/O型锂离子蓄电池模块和总成的充电，也可用于应急充电。5.6.2恒压限流充电模式充电过程中，最大充电电流限制在允许充电电流之内，当最高单体蓄电池电压等于设置值后，充电电流自动减小，以使最高单体蓄电池电压稳定在设定电压值的土1%，且不超过士30mV范围内。当充电电流下降到规定值后，停止充电。恒压限流充电模式用于标准型和基本型锂离子蓄电池模块和总成的充电，也可用于应急充电。5.6.3预充电模式当发生单体蓄电池的电压低于最低允许电压时，应采用预充电模式充电;当最低单体蓄电池的电压上升到最低允许电压以上时，预充电过程结束，转入正常充电模式。5.7 通信网络通用型充电设备应有符合JB/T 1143- 2011 规定的通信接口和通信协议。通信网络应符合以下规定。5.7.1物理 层特性物理层包括收发器、错线保护器、隔离电源、传输介质和隔离线路。JB/T 11142- -2011错线保护器是防止电源电压正极和负极连接错误而设置的保护电路。充电设备内部通信网络物理层特性见表3。表3充电设备内部通信网络物理层特性特生规范网络波特率500 kbit/s干线最大长度40 m言号符合ISO 11898-5: 2007网络电路输入电源电压范围标称电压DC 24 V/范围(20~36) V标称电压DC 24 V/范围(21~29.6) V网络电源电压范围和电流电源电流应大于网络电源峰值电流的20%网络电源电流优选值为(DC) 8A、15A、25A其他要求符合GB/T 18858.3- -2002 的规定充电机(站)监控系统通信网络物理层特性见表4。表4充电机(站)监控系统通信网络物理层特性125 kbit/s200 m信号标称电压DC24 V/范围(20~36) v充电接口通信网络物理层特性见表5。表5充电接口通信网络物理层特性特性250 kbit/s50 m符合IsO 11898-5; 2007标称电压DC 12 V/范围(10~18) V标称电压DC24V/范围(21~29.6) V网络电源电流优选值为(DC) 8A、15A、 25A符合GB/T 18858.3- -2002的规定JB/T 11142- -2011充电接口的网络电源标称电压由合同做出具体规定。物理层与其他电路之间应采用光电隔离。隔离电压的规定见表6。表6物理层与其他电路之 间隔 离电压的规定;锂离子蓄电池总成标称电压隔离电压≤DC 60VDC 500V充电接口物理层与充电接口其他电路之间DC 60 V~DC 200 VDC 1500V>DC200VDC2 500V物理层与充电设备输入电源之间DC2 500 V物理层与充电设备机壳之间;DC1 500 v5.7.2网络电缆网络电缆符合表7、表8的规定。表7电缆:电源线物理特性导线规范导线尺寸按实际工作电流计算，电流密度≤5 A/mm2颜色红(电源正)，黑(电源负)屏蔽层98%覆盖20°C时的电阻按每100m电压降不超过0.5V计算表8电缆: 通用规范特性粗缆规范细缆规范两对屏蔽线与位于中心的加屏蔽线同轴外层编制屏蔽65%覆盖，0.126 mm2镀锡铜编制屏蔽的引出线0.823 mm2铜(镀锡)0.326 mm2铜(镀锡)20'C时的阻抗(屏蔽和加屏蔽线)5.71 92/1 000 m5.7.3终端电阻通信网络终端电阻应符合JB/T 1143- -2011中4.1.2的规定。5.7.4连接器用于锂离子蓄电池充电设备的连接器可以是开放性的或者是密封性的。连接器的接点和电气规范应符合表9、表10、表11的规定。充电设备与锂离子蓄电池模块和总成连接器接点的电气性能应符合表10的要求。表9接点规范现插拔接点镀层在最低1.3um镍镀层上再镀最小0.76um的金或者在最小1.3μm镍镀层上加一-层0.51um的钯镍镀层。所有黄金都是24K的插拔接点寿命1000次插拔(不包括充电连接器)注:该规范适用于多次插拔的接点，不适用于硬连接与半永久的连接，如螺钉端子。7JB/T 11142- -2011表10电气规范电气特性规范锂离子蓄电池总成电压小于或等于DC 60V时，通信接口电压最小35 V工作电压.锂离子蓄电池总成电压大于DC 60V而小于或等于DC 200 V时，通信接口电压最小100 V锂离子蓄电池总成电压大于DC 200V时，通信接口电压最小500 V接点额定电流通信接口电源接点，额定电流应大于或等于额定电源电流通信和控制接点:额定电流≥3A接触电阻初始值:小于1m9，寿命期内小于5mS表11接点保持 力和接触电阻导线截面积保持力初始连接电阻周期结束后的最大连接电阻压降法测量电阻的试验电流mm2Nm9mQA≤1.01031.0~8)01(8~321501032~ .504500.50.00> 50).10.15.8 接口和通信协议充电设备接口和通信协议分为:a)充电控制导引电路接口和接口协议;b)充电控制电路接口和接口协议;c) IO充电控制电路接口和接口协议;d)充电通信接口和通信协议;e)充电设备监控系统通信接口和通信协议:f)内部通信接口和通信协议。接口和通信协议应符合JB/T 11143- -2011 的规定。5.9 充电5.9.1通用型充电设备的充电通用型充电设备的启动必须符合以下要求:a)充电设备自检系统正常，符合启动充电的条件:b)充电设备与蓄电池模块或总成的充电连接器连接牢固，并实现了连接;c)蓄电池模块或总成自检正常，符合充电的条件，并按通信协议的规定向充电设备发出了允许充电的控制指令;d)蓄电池模块和总成已经按规定的协议向充电设备发送了相关数据;e)充电设备根据蓄电池模块或总成发送的数据完成了充电的相关操作，并通过人机交户界面输出了用于用户确认的相关数据:f)经用户确认后发出启动充电指令后，充电过程才正式开始;g)在必要时，必须通过操作充电设备.上的特殊设备，才允许不需要上述部分或全部程序而启动充电设备。5.9.2基本型和I/O型充电设备的充电基本型和I/O型充电设备的启动应符合以下要求:a)充电设备与蓄电池模块或总成已经通过专用充电连接器实现了可靠连接;JB/T 11142- -2011b)蓄电池模块或总成内的单体蓄电池监测电路和充电控制电路处于正常状态;c)所有单体蓄电池符合允许充电的技术状态;d)在必要时，必须通过操作充电设备上的特殊设备，才允许不需要上述部分或全部程序而启动充电设备。5.10停止充电5.10.1正常停止充电在以下事件发生时，应自动停止充电，并断开充电设备与蓄电池的连接:a)蓄电池模块或总成达到充电结束条件时，应自动停止充电;b)蓄电池模块或总成的充电控制电路发生故障时; .c)充电连接器发生故障或连接不可靠时;d)充电设备发生故障时。5.10.2非正常停止充电非正常停止充电操作包括以下内容:a)在充电设备控制失效，无法通过充电设备正常操作而停止充电时，蓄电池模块或总成内的充电控制电路应可以自动控制充电设备停止充电，并断开充电设备与蓄电池的连接;b)充电设备应有非正常停止充电人工操作装置。必要时，可通过该操作装置停止充电，并断开充电设备与蓄电池的连接。5.11效率晶闸管充电设备的额定效率应符合JB/T 10095- -1999中3.14的规定。高频开关电源充电设备的额定效率应大于或等于90%。5.12功率因数功率因数的定义和计算按GB/T 3859.1- -1993中5.7.2规定。晶闸管相控充电设备的额定功率因数应符合制造厂商提供的产品技术文件中的规定。三相高频开关电源充电设备的额定功率因数应大于或等于90%。单相高频开关电源充电设备的额定功率因数应大于或等于84%。5.13操作性能操作性能应符合以下内容:a)充电设备投入运行(启动)，最高单体蓄电池电压瞬时值不应超过规定限压值的1%，并小于或等于30 mV;b)当最高单体蓄电池电压低于规定限压值时，启动充电设备，输出直流电压不应超过规定限压值的2%;c)若具有软启动性能，在投入运行时，输出电压应在3s~8s内连续升至额定值;d)数字化充电设备投入运行时，电压上升至额定值的时间应符合制造厂商在产品技术文件中的具体规定。5.14 安全要求5.14.1外壳防 护等级固定户内使用的设备外壳防护等级应不低于GB4208--2008中规定的IP20。户外固定使用的或移动使用的设备外壳防护等级应不低于GB 4208- -2008 中规定的IP56。机载设备外壳防护等级应不低于GB 4208- -2008 中规定的IP55。应在易于连接的位置设置安全接地端子，并设置明显的接地符号。装有电气元器件的门应有安全接地端子，并与柜体用导线连接。连接地线的螺钉和接地点不应用作其他任何机械紧固用途。5.14.2电 气距离和爬电距离母线等主电路的电气间隙和爬电距离应符合表12的规定。9JB/T 11142- -2011表12电气距离和爬电距离额定绝缘电压(U)额定电流≤63 A额定电流>63Av电气间隙爬电距离300