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ICS 43.040.60 CCS T 40 团 体 标 准 T/CSAE 216－ 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 Requirements and test methods of the fire prevention and control equipment for the echelon used lithium ion traction battery energy storage system Drafting guidelines for commercial grades standard of Chinese medicinal materials 2021-08-26 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 01-5914； 邮 编 076； 邮 箱 wqsae-china.org。 T/CSAE 216 2021 I 目 次 前言 II 1 范 围 1 2 规 范性 引用 文件 1 3 术 语和 定义 1 4 型 号编 制方 法 2 5 要 求 2 5.1 基本 要求 2 5.2 外观 与标 志 3 5.3 启动 运行 3 5.4 探测 报警 3 5.5 供电 3 5.6 相容 性 3 5.7 故障 报警 3 5.8 喷射 性能 3 5.9 惰化 性能 3 5.10 灭火 性能 . 3 6 试 验方 法 4 6.1 低温 试验 4 6.2 高温 试验 4 6.3 电磁 兼容 试验 4 6.4 启动 运行 试验 4 6.5 相容 性试 验 4 6.6 故障 报警 试验 4 6.7 喷射 性能 试验 4 6.8 惰化 性能 试验 4 6.9 灭火 性能 试验 5 T/CSAE 216 2021 II 前 言 本文件 按照 GB/T 1.1 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/CSAE 216 2021 1 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/T 2423.1 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/T 2423.2 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/T 17626.2 2018 电 磁兼容 试 验和 测量 技术 静电 放电 抗扰 度试 验 GB/T 17626.4 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/T 17626.5 2019 电 磁兼容 试 验和 测量 技术 浪涌 冲击 抗 扰度 试验 GB/T 17626.6 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/T 17626.8 2006 电 磁兼容 试 验和 测量 技术 工频 磁场 抗扰 度试 验 GB/T 17626.12 2013 电 磁兼容 试 验和 测量 技术 振铃 波抗 扰度 试验 GB/T 19596 电 动汽 车术 语 GB/T 19666 阻 燃和 耐火 电线电 缆或 光缆 通则 QC/T 413 汽车 电气 设备 基本技 术条 件 3 术语和 定义 GB/T 19596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 fire prevention and control device 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 echelon utilization power battery energy storage system 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/CSAE 216 2021 2 3.3 电柜式 储能 系统 electric cabinet energy storage system 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 containerized energy storage system 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 starting time 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 discharging time 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 extinguishing time 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 1.6 MPa，灭火剂质 量为 20 kg 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/T 17626.2 规定严 酷等 级为 三级 静电 放电抗 扰度 、 GB/T 17626.4 规定 严酷 等 级为三 级电 快速 瞬变 脉冲 群抗扰 度、 GB/T 17626.5 规定严 酷等 级为 三级 浪涌 （冲击 ）抗 扰度 、 GB/T 17626.8 规定 严酷 等级 为四 级工频 磁场 抗扰 度、 GB/T 17626.12 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/T 19666 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/CSAE 216 2021 3 5.2 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 3 s。 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 10 s。 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 DC12 V～ 36 V。 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 24 h，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 30 min。 5.8.2 细水雾 火灾 防控 装置 的喷 雾强度 不应 低 于 2.0 L/min·m 2 。 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 10 s。 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 20 kPa。 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 30 s， 之后 30 min 内不 复燃 ，且 电池 试验箱 测温 点温 度不 应大 于 150 ℃ 。 T/CSAE 216 2021 4 5.10.2 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 30 min 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/T 2423.1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/T 2423.2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/T 17626.2、 GB/T 17626.4、 GB/T 17626.5、 GB/T 17626.8、 GB/T 17626.12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 1.0 m 1.0 m0.1 m 的 容 器，启 动细 水雾 火灾 防控 装置， 持续 喷 射 30 min， 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） mmh（ 400-500） mm 的 试验 容器 抽至 真空度 大 于 90， 停泵 ， 5 min 内 压降 不得 大于 1 kPa，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 100 mm 处， 将 热电偶 布置 于动 力锂 离子 T/CSAE 216 2021 5 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 80 kPa， 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 30 W 至 1000 W 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 10 kV，以 （ 1～ 2） s 为 周期 持续 点火 。 6.8.7 观测 30 min，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 86 kPa～ 106 kPa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 800 mm6 00 mm 2100 mm 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 ƞ mm 2400 mm 2500 mm 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/CSAE 216 2021 6 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 30 W 至 1000 W 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 20 mm～ 100 mm 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 10 kV， 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 0 V 时，可 提前 停止 充电 ）试 验箱应 至少 封 闭 30 min， ，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 1 s，准 确度 要求为 ±1 ℃ ，温度 传感 器 尖端的 直径 应小 于 1 mm。 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
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