T_SPSTS 010-2019 锂离子电池储能系统的功能安全规范.pdf-solarbe文库

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I C S 2 7 . 1 8 0 F 1 9 团体标准 T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 锂离子电池储能系统的功能安全规范 F u n c t i o n s a f e t y s p e c i f i c a t i o n f o r L i - i o n b a t t e r y e n e r g y s t o r a g e s y s t e m 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 2 0 1 9 - 1 2 - 3 0 发布 2 0 1 9 - 1 2 - 3 0 实施深圳市电源技术学会发布全国团体标准信息平台全国团体标准信息平台T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 I 目次目次 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I I 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I I I 1 范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 规范性引用文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语与定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 符号和缩略语 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 出厂前和出厂后的功能安全目标 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 . 1 风险等级水平和残余风险要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 . 2 设置典型的安全目标 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 出厂前功能安全设计验证 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 . 1 设定分析验证流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 . 2 验证电池单体和电池包安全测试项目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 . 3 补充典型的其他失效模式分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 . 4 开展 F T A 计算残余风险 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 . 5 补充安全措施再次核算残余风险 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 . 6 设计验证试验且交叉审核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 . 7 验证测试及评审报告 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 . 8 预测售后服务的测试和风险 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 . 9 告知相关方安全运输存储使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 出厂后功能安全保养验证 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 . 1 签订售后服务协议 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 . 2 开展售后服务检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 . 3 计算残余风险 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 . 4 修复更换升级措施 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 . 5 计算维修后残余风险 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 . 6 告知相关方使用和维护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 附录 A （资料性附录）安全目标确定案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 附录 B （资料性附录）串联系统和并联系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 附录 C （资料性附录）锂离子电池或电池组的安全测试类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 附录 D （资料性附录）进行 F T A 分析的例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 附录 E （资料性附录）锂离子电池消防风水法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 全国团体标准信息平台T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 I I 前言本标准按照 G B / T 1 . 1 2 0 0 9 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。本标准由深圳市电源技术学会提出并归口。本标准起草单位东莞新能源科技有限公司、深圳市尚亿芯科技有限公司、华测检测认证集团股份有限公司、深圳石墨烯创新中心有限公司、清华大学深圳国际研究生院、深圳普瑞赛思检测技术有限公司、深圳市电源技术学会本标准主要起草人陈朝阳、牛文斌、刘攀超、李宝华、罗丹、苏春华、张瑞芳、朱静、范亚飞、李康玉、蔡金、张美娟、王俪颖全国团体标准信息平台T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 I I I 引言锂离子电池构成的储能系统有热失控风险，在安装环境内还能引起火灾蔓延、受限空间的气体爆炸风险。现有相关标准体系有两大类，第一类是锂离子电池储能系统出厂前的安全检测，都是锂离子电池或电池包的电气滥用测试、机械滥用测试、环境滥用测试；第二类标准是功能安全标准，但是没有针对储能系统技术的功能安全。此外，现有标准未考虑售后服务的检测保养风险，没有将功能安全计算残余风险是多少年一遇用于锂离子电池储能系统的安全。本标准用全生命周期的观点，在出厂前进行测试和风险计算，增加售后服务的测试和风险计算；完善阶段风险因素，除锂离子电池和电池包的三类安全滥用测试外，还增加电解液泄漏、冷凝水、泡水、电解金属膜短路、表面高温火焰蔓延、适用灭火装置和灭火效能等；增加售后服务检测维护和风险计算，增加功能安全到锂离子电池储能系统中。本标准纳入售后服务的检测、保养、风险降低计算，实现在十年或十五年保质期内定期检测保养，实际验证和更新安全知识，确保残余风险真正可控。改变思维和商业模式，将锂离子电池储能系统就标准只有出厂检测的消费电子概念（如手机），转变为有售后服务长期跟进的工业品概念（如汽车），实现售后服务可增值和持续发展。将飞机、汽车用到的功能安全技术，首次用于锂离子电池储能系统，综合使用当前已知的知识，量化风险分析，控制残余风险。全国团体标准信息平台全国团体标准信息平台T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 1 锂离子电池储能系统的功能安全规范 1 范围本标准规定了锂离子电池储能系统的功能安全，包括出厂前和出厂后的功能安全目标、出厂前功能安全设计验证、出厂后功能安全保养验证、进行 F T A 分析的实施例、消防风水法等内容。本标准适用于家用储能、集装箱式移动储能、电网储能等锂离子电池储能系统。 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，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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。 G B / T 4 8 8 8 故障树名词术语和符号 G B / T 2 0 4 3 8 电气 / 电子 / 可编程电子安全相关系统的功能安全 [ I E C 6 1 5 0 8 （所有部分） ] G B / T 3 4 5 9 0 . 1 2 0 1 7 道路车辆功能安全第 1 部分术语 [ I S O 2 6 2 6 2 - 1 2 0 1 1 , M O D ] D B 1 1 / Z 7 2 8 电动汽车电能供给与保障技术规范充电站 I S O 1 3 8 4 9 （所有部分） S a f e t y o f m a c h i n e r y S a f e t y - r e l a t e d p a r t s o f c o n t r o l s y s t e m s P a r t 1 G e n e r a l p r i n c i p l e s f o r d e s i g n 3 术语与定义 3 . 1 锂离子电池单体 l i t h i u m i o n c e l l 含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的基本单元装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电。 3 . 2 锂离子电池模块 l i t h i u m i o n b a t t e r y m o d u l e 将一个以上锂离子电池按照串联、并联或串并联方式组合，且只有一对正负极输出端子，并作为电源使用的组合体。 3 . 3 锂离子电池包 l i t h i u m i o n b a t t e r y p a c k 通常包括锂离子电池模块、电池管理模块、电池箱以及相应附件，具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。注电池管理模块不包含蓄电池电子单元（ 3 . 6 ）。 3 . 4 锂离子电池系统 l i t h i u m i o n b a t t e r y s y s t e m 一个或一个以上锂离子电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成等）构成的能量存储装置。 3 . 5 电池储能系统 b a t t e r y e n e r g y s t o r a g e s y s t e m ; B E S S 全国团体标准信息平台T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 2 用电池构成的电能存储系统，依照规模大小包括大型电网用电池储能系统、集装箱式电池储能系统、企业用电池储能系统、家用小型电池储能系统。 3 . 6 蓄电池电子单元 b a t t e r y c o n t r o l u n i t ; B C U 管理若干个电池充电、放电、监控保护功能的电路板，监控保护功能通常包括过充、过放、过流、过压、过热等功能。 3 . 7 蓄电池管理系统 b a t t e r y m a n a g e m e n t s y s t e m ; B M S 管理若干个蓄电池电子单元（ 3 . 6 ）的电路板，在蓄电池电子单元（ 3 . 6 ）的监控保护功能上通常增加了绝缘检测、漏电检测、异常电池对比检测、充电循环寿命、放置日历寿命、容量估计等功能。 3 . 8 功能安全 f u n c t i o n a l s a f e t y 不存在由电子电气系统的功能异常表现引起的危害而导致不合理的风险。 [ G B / T 3 4 5 9 0 . 1 2 0 1 7 ，定义 2 . 5 1 ] 3 . 9 安全完整性等级 s a f e t y i n t e g r a t e l e v e l ; S I L 在规定的条件下，规定的时间内，安全相关系统成功实现所要求的安全功能的概率。 3 . 1 0 残余风险 r e s i d u a l r i s k 实施安全措施后剩余的风险。 [ G B / T 3 4 5 9 0 . 1 2 0 1 7 ，定义 2 . 9 7 ] 。 3 . 1 1 两次故障间平均生存时间 m e a n t i m e b e t w e e n f a i l u r e ; M T B F 指产品或系统在两相邻故障间隔期内正确工作的平均时间。 3 . 1 2 故障树 f a u l t t r e e 故障树是一种特殊的倒立树装逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的 “ 因 ” ，逻辑门的输出事件是输入事件的 “ 果 ” 。 [ 修改 G B / T 4 8 8 8 2 0 0 9 ，定义 5 ] 3 . 1 3 故障树分析法 f a u l t t r e e a n a l y s i s ; F T A 在系统设计过程中，通过对可能造成系统失败的各种因素（包括硬件、软件、环境、认为因素）进行分析，画出故障树（ 3 . 1 2 ），从而确定系统失败因素的各种组合可能方式或其发生概率，以计算系统失效概率，采用相应的措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。 3 . 1 4 安全诊断 s a f e t y d i a g n o i s e 在功能安全分析中写出发现失效的逻辑。 3 . 1 5 单点失效 s i n g l e - p o i n t f a i l u r e ; S P F 由单点故障引起并直接导致违背安全目标的失效。注 1 单点失效等同于诊断覆盖率为 0 的要素的残余失效。注 2 如果为一个硬件要素（例如，微控制器的看门狗）定义了至少一个安全机制，那么，所考虑的硬件要素的故障都不是单点故障。全国团体标准信息平台T / S P S T S 0 1 0 2 0 1 9 3 [ G B / T 3 4 5 9 0 . 1 2 0 1 7 ，定义 2 . 1 2 1 ] 3 . 1 6 多点失效 m u l t i p l e - p o i n t f a i l u r e ; M P F 在系统中多个独立故障失效共同作用才能引起整体（系统）失效。 4 符号和缩略语 S O C （室温电池）荷电状态（ S t a t e o f C h a r g e ） B E S S 电池储能系统（ B a t t e r

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