IT与AV设备锂电池安全标准日趋严格,除需符合IEC/EN62133等电池标准外,整机认证还需通过过充电、反向充电、超放电速率等多项安全测试,并满足限功率源、高温及跌落等机械物理要求,确保电池在故障条件下不引发火灾、爆炸或化学泄漏风险。
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IT、AV设备中对其电池的安全标准要求

2011-09-29 16:07:52 栏目:关注安全
核心导读
文章脉络/关键词: 锂电池安全标准、IEC/EN62133认证、IT设备电池测试、AV设备电池要求、CE认证电池规范、限功率源测试
内容摘要: IT与AV设备锂电池安全标准日趋严格,除需符合IEC/EN62133等电池标准外,整机认证还需通过过充电、反向充电、超放电速率等多项安全测试,并满足限功率源、高温及跌落等机械物理要求,确保电池在故障条件下不引发火灾、爆炸或化学泄漏风险。
AI 深度解读
2011年欧盟CE认证体系对信息技术设备和音视频设备的电池安全要求显著升级,标志着消费电子安全监管从单一电池认证向整机系统安全转型。这一政策背景源于早期锂电池爆炸事故的频发,促使IEC/EN62133标准与整机安全标准形成双重约束机制。对企业而言,意味着产品设计阶段必须整合充电电路保护、故障模拟测试和机械防护等多重考量,研发成本与认证周期相应增加。从行业意义看,该标准推动了电池管理系统(BMS)技术的普及,并为后续新能源汽车电池安全标准提供了方法论参考。建议制造商在供应链端优先选择已通过IEC/EN62133认证的电芯,同时在整机设计中预留单一故障保护冗余,并建立从70℃高温到跌落测试的全流程质量管控体系,以应对日趋严格的全球市场准入要求。

    目前,电池(特别是锂电池)的安全要求,已经越发要求严格,不仅要求电池本身必须符合相关的安全标准,并且其作为各种整机产品的一部分,也需要符合整机标准中对电池的相应要求。带有锂电池的整机产品,在做CE等相关认证时,对电池方面的要求和测试指标逐渐的在增加和严格。例如信息技术设备(IT)及音视频设备(AV)的安全标准中,都特别有专门章节针对所使用电池的安全要求。

    在标准中其设备所使用的电池必须单独符合IEC/EN62133等相应电池标准,另外标准要求使用电池的设备在设计上应当保证在正常条件下和设备中出现单一的故障、包括设备电池组件内电路的故障后,能减少电池的着火、爆炸和化学泄漏的危险。下面我们就其中电池的测试做一些简介。

    安全标准中要求测试中使用随设备提供的或者制造厂商推荐用于设备的一个新的不可充电的电池或者一个充满电的可充电电池进行如下的试验:

    —— 可充电电池的过充电测试。电池依次按照下述每种条件进行充电:

    1) 断开电池, 调节充电电路到106%的充电额定输出电压, 或者是从充电装置(没有模拟故障)可得到的最大充电电压,选取其中较高的电压,使电池充电7小时。

    2) 断开电池,调节充电电路使充电装置额定输出电压的100%的输出电压。电池仅承受充电电路中可能发生的任何单一元器件模拟故障引起的电池过充电,为了使试验时间最短,选择能引起最大过充电电流的故障。使电池充电7小时。

    —— 不可充电电池的无意间充电。每次单一异常情况下电池无意间充电测试, 为了减少测试时间,异常情况是选择最大充电电流的故障。电池充电7小时。

    —— 可充电电池的反向充电。每次单一异常情况下电池无意间充电测试, 为了减少测试时间,异常情况是选择最大充电电流的故障。电池充电7小时。

    —— 任何电池的超放电速率。通过开路或短路受试电池的负载电路中的任何限流或限压元器件使电池承受快速放电。

    要求以上测试后电池不得导致以下任一情况:

    1) 由于电池封套的龟裂、断裂或爆裂引起的化学泄漏而严重地影响要求的绝缘;

    2) 从电池内的任何压力释放装置中溢出液体。除非这种溢出被设备容纳并且不会对绝缘造成损害或对操作人员造成伤害;

    3) 由于电池爆炸而导致人身伤害;

    4) 火焰蔓延到或熔融的金属掉落到设备外壳的外侧。

    另外,电池还需要符合限功率源的测试要求。对于无过流保护的电池,要在正常状态及单一失效状态时,以30V电压以下电池为例,要求其输出电流不超过8A,视在功率不超过100VA。对于有过流保护的电池,以20V以下电池为例,要求过流保护装置电流额定值不超过5A。

    除电气指标外,还要求电池能承受70℃/7h的高温测试,以及跌落测试等机械物理方面的要求。

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常见问题
Q: IT和AV设备中的锂电池需要通过哪些具体的安全测试?
A: 主要包括四大类测试:一是可充电电池的过充电测试(含正常充电和单一故障模拟);二是不可充电电池的无意识充电测试;三是可充电电池的反向充电测试;四是超放电速率测试。此外还需通过限功率源测试(无过流保护电池输出电流不超过8A、视在功率不超过100VA)、70℃/7h高温测试以及跌落测试等机械物理测试。
Q: IEC/EN62133标准与整机安全标准是什么关系?
A: 两者是互补关系而非替代关系。IEC/EN62133针对电池单体本身的安全性能,而IT/AV整机标准(如IEC/EN 60950、IEC/EN 60065)则额外要求电池作为整机组件时,在设备单一故障条件下仍能保证安全。因此电池需先通过IEC/EN62133认证,再接受整机层面的集成安全验证。
Q: 限功率源测试对电池设计有什么实际影响?
A: 该测试直接影响保护电路的设计策略。对于无过流保护电池,需在30V以下电压将输出电流限制在8A以内、视在功率控制在100VA以下;对于有过流保护的电池,20V以下时保护装置额定值不得超过5A。这要求工程师在PCB布局中合理配置限流电阻、保险丝或电子保护元件,并考虑正常与单一失效两种状态的最坏情况。
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