国内外起停用铅酸蓄电池测试标准浅析

陈耀

（无锡市产品质量监督检验中心，江苏 无锡 214101）

国内外起停用铅酸蓄电池测试标准浅析

陈耀

（无锡市产品质量监督检验中心，江苏 无锡 214101）

起停用铅酸蓄电池具有起动性能优异、使用寿命长、节能减排等特点，正被逐步应用于国内外乘用汽车。本文介绍了现阶段国内外起停用铅酸蓄电池标准情况，对国内外起停用铅酸蓄电池标准中主要测试项目和相应项目的主要差异进行了阐述。

起停；铅酸蓄电池；微混循环；起停循环；动态充电接受；制动能量回收；节能减排

0 前言

进入 21 世纪，随着汽车数量越来越多，使用范围越来越广，汽车污染日益成为全球性问题，特别是汽车怠速期间造成的燃油浪费和尾气污染，对世界能源和环境的负面效应尤为突出。近年来，汽车起停系统作为一种新的汽车节能减排手段，正在世界范围内蓬勃发展、广泛应用。安装起停系统的汽车可以达到 5 %～15 % 的节油减排功效，而起停电池，正是关系起停系统性能水平的关键部件。

1 起停电池概况

1.1 产品种类

近年来，起停系统在欧洲和日本都快速增长。日本的起停系统新车装配率从 2010 年的几万台迅速增长至 2012 年的 200 多万台，占其新车销量的40 % 以上。欧洲的起停系统新车装配率也从 2008年的 5 % 迅速增长至 2014 年的 60 % 左右，预计到2019 年该比例将提升至 90 %。国内 2014 年起停系统的新车装配率仅为 8 % 左右，预计 2019 年中国汽车年销量规模将达到 3000 万辆，其中 30 % 将配备起停系统，发展潜力巨大。随着起停系统的快速普及，起停电池市场将会迎来爆发式的增长，市场规模将达到百亿元。

当前，已广泛应用在汽车上的起停电池主要分为增强型富液式铅酸蓄电池 (EFB) 和吸附式玻璃纤维隔板（AGM）铅酸蓄电池两种。增强型富液式铅酸蓄电池与富液式铅酸蓄电池基本相同，主要在极板等方面作了改进，是性能改进、增强的富液式铅酸蓄电池。吸附式玻璃纤维隔板铅酸蓄电池也即阀控式铅酸（VRLA）蓄电池，其内部电解液都吸附在玻璃纤维隔板上，密封设计用于减少气体的排放，促进氧复合。它们的循环寿命分别比传统汽车起动用铅酸蓄电池高出 2 倍和 4 倍以上。

1.2 技术特性

汽车起停系统的工作模式：当车辆处于停止状态（非驻车状态）时，发动机暂停工作（非传统的怠速模式），但发动机内润滑油会持续运转，使发动机内部保持润滑，电池对车载电子系统及车内附属用电设备进行供电；当松开制动踏板的同时，起停系统将快速自动再次起动发动机。由于润滑油始终处于循环工作状态，即使频繁地停车和起步，也不会对发动机造成磨损。

图1 传统车辆起动用铅酸蓄电池充放电特征

图2 车辆起停用起动用铅酸蓄电池充放电特征

在车辆实际运行工况下，起停用铅酸蓄电池与传统起动用铅酸蓄电池的充放电特征差异较大[1]（图 1 和图 2）。传统起动用铅酸蓄电池在车辆起动后基本处于充电状态，而起停用铅酸蓄电池需经历频繁的起动、发动机熄火下的整车电力供应以及瞬时的能量回馈等工况，因此起停用铅酸蓄电池的主要性能要求如下：能承受频繁的大电流放电，支持发动机频繁快速重起；有优良的低温（-18℃、-29℃或更低）起动能力；可以频繁地充放电，具备更强的瞬时充电接受能力；有更好的深循环性能；有更好的热稳定性，可以在发动机室和炎热气候中长时间工作；电解液损耗低（微水损耗）；电池倒置或破裂时电解液溢出的风险低等。

2 国内外标准情况

国外对起停电池研究、生产起步较早，因此相关的标准也比较成熟（见表 1）。一直以来，IEC 60095 系列和 EN 50342 系列标准是起动用铅酸蓄电池的基础标准，规定了起动用铅酸蓄电池的通用性能和安全要求，也是起停用铅酸蓄电池首先要满足的基础要求，其中，EN 50342-6 是 EN 50342 系列标准中针对微混应用铅酸蓄电池制定的专门标准，主要项目有动态充电接受能力（DCA）、微混循环测试（MHT）等[2]。VDA 标准是由德国汽车工业协会制定的，分别用于考核 AGM 和 EFB 两种主流起停用铅酸蓄电池的性能[3-4]。SBA S0101则由日本电池工业会制定，是考核排气式起停用铅酸蓄电池的标准，不适用于汽车用阀控式铅酸蓄电池[5]。

国内起停电池标准制定工作相对滞后，但近年来，国内行业技术专家在研究吸收国外相关产品标准的基础上，制定发布了起停用铅酸蓄电池行业标准（见表 2），填补了该产品标准化工作的空白。GB/T 5008 系列标准采自 IEC 60095 系列标准，是国内起动用铅酸蓄电池产品的通用基础标准，也是铅酸蓄电池生产许可检验依据。JB/T 12666—2016标准由全国铅酸蓄电池标委会主持制定，其通用性能以 EN 50342-1 和 GB/T 5008 系列标准要求为基础，对于涉及起停用铅酸蓄电池特征性能的技术指标和试验方法，则综合吸收了 VDA Lastenheft AGM: 2011-12 和 SBA S0101: 2014 标准的要求[6]。该标准于 2016 年 6 月 1 日实施，是当前国内唯一专门考核起停用铅酸蓄电池产品质量的行业标准。

表1 主要国外标准

表2 主要国内标准

3 主要测试项目

3.1 微混循环测试（MHT）

微混循环测试（MHT）是 EN 50342-6 特有的测试项目，该项目主要考核电池能否提供充足电力供给汽车发动机频繁起动，以及经浅脉冲工作负载循环老化后恢复荷电状态的能力（见图 3 和图 4）。电池需完成起始荷电状态设定、微循环测试（80 个循环单元共 8000 次循环）、循环后容量检查三个测试阶段，最后通过综合分析各阶段、步骤的典型电流、电压、容量数据来评估电池的性能情况。

图3 循环中 300 A 放电步骤最低放电结束电压

图4 循环中 12 h 静置步骤结束电压

3.2 动态充电接受能力（DCA）

动态充电接受能力（DCA）也是 EN 50342-6标准特有的测试项目。车辆运行期间，由于需要提供发动机频繁起动所需的充足能量，相比较传统起动用铅酸蓄电池，起停用铅酸蓄电池需要在更短时间内充入足够多的电量（充电接受）以维持能量平衡。该项目主要考核不同荷电状态下电池在起停循环、制动能量回收（刹车充电）和普通充、放电环境下，有一样强大的脉冲电流（能量）接受能力。电池同样需完成预处理循环、动态充电接受测试、微循环测试三个测试阶段，最后通过分析、计算各阶段的典型电流数据得出动态充电接受指标（IDCA）, 并且要求 IDCA不得低于 0.1 A/Ah。同时，VDA、SBA S0101、JB/T 12666 标准均制定了动态充电接受能力的考核项目，但测试方法与 EN 50342-6 标准差异较大，方法相对简单，未考虑模拟起停循环、制动能量回收等实际环境的应用。3.3 起停循环测试（start-stop test）

起停测试是考核起停用铅酸蓄电池在发动机频繁、连续起动工况下的寿命耐久能力。VDA 标准规定在 25 ℃ 环境温度下，电池以 45 A 放电 59 s，接着以 300 A 放电 1 s（端电压低于 7.2 V 时循环终止），再恒压充电 60 s 组成一次循环，360 0 次循环为一个单元。VDA 标准规定蓄电池循环次数要求依据电池型号规格不同而确定；而 SBA S0101：2014 标准则要求排气式铅酸蓄电池循环次数不低于 30 000 次。

JB/T 12666 标准是在 VDA 标准和 SBA S0101: 2014 标准基础上综合制定的，但是对起停循环测试项目的测试温度、环境、放电电流等方面要求作了借鉴和修改提高。国内标准规定测试环境温度为40 ℃，且为水浴，59 s 放电步骤电流为 18.3I20，测试方法较国外标准反而更为严酷。起停循环测试见图 5。

图5 起停循环（36 次）

3.4 17.5 % DoD 循环耐久能力（25 ℃）

17.5 % DoD 循环耐久项目是考核起停用铅酸蓄电池在部分荷电和深循环状态下，提供能量的能力。相比传统的富液式铅酸蓄电池，用于起停系统的起停用铅酸蓄电池应具有更显著的充放电效率。EN 50342-6、VDA 和 JB/T 12666 标准都将该项目列为主要检验项目，且测试方法基本相同。它们之间主要差别在于 85 次循环中放电步骤结束端电压要求有所不同：VDA Lastenheft AGM 标准要求 85次循环中放电步骤结束端电压不得低于 11.5 V，其余标准规定不得低于 10.0 V。17.5 % DoD 循环耐久见图 6 和图 7。

图6 一个循环单元（85 次）

图7 18 个循环单元

3.5 50 % DoD 循环耐久能力（40 ℃）

用于微循环应用的电池，在发动机熄火期间，将独立提供车载电子系统及车内附属用电设备的电力供应，因此，相比传统起动用铅酸蓄电池，起停用铅酸蓄电池应能更好地承受深放电和长期深循环工况对自身性能、寿命的不利影响。在 EN 50342-6、VDA、JB/T 12666 标准中该项的测试方法基本相同：40 ℃ 水浴环境下，排气式蓄电池需要完成 120 次循环，而阀控式蓄电池需要完成 360次循环。差异主要为：VDA 标准要求 EFB 类型达到 240 次；VDA Lastenheft AGM 标准要求循环中放电步骤结束端电压不得低于 11.5 V，其余标准规定为 10.0 V。50 % DoD 循环耐久见图 8。

图8 50 % DoD 循环 (270 次)

4 结束语

起停用铅酸蓄电池标准的发展过程，不仅是标准技术的发展革新，更是汽车起动用铅酸蓄电池产品性能和技术革新发展的记录和见证。当前，中国已成为汽车生产大国和铅酸蓄电池生产大国，国内铅酸蓄电池行业通过研究、引进国外起停电池标准和国内标准化工作的应用，正在不断提升国内汽车起动用铅酸蓄电池产品的产品工艺和技术性能，缩小与国外产品的差距，从铅酸蓄电池制造大国向制造强国迈进。相信不远的将来，我们将用自己的标准引领世界汽车起动用铅酸蓄电池的发展。

[1] 山中健司. 日本汽车起停功能用增强型排气式铅酸蓄电池市场，技术开发动向及新技术标准（SBA S0101—2014）的介绍[P]. 2014年中国国际铅酸蓄电池高峰论坛.

[2] Lead-acid starter batteries: Part 6 Batteries for micro-cycle applications: EN 50342-6-2015[S].

[3] VRLA SLI-batteries (AGM) requirements, tests: VDA Lastenheft AGM: 2011-12[S].

[4] Enhanched flooded batteries (EFB) for microhybrid applications requirements, tests: VDA Lastenheft EFB: 2012-07[S].

[5] Lead-acid batteries for vehicles with idling-stop systems: SBA S0101: 2014 [S].

[6] 起停用铅酸蓄电池 技术条件: JB/T 12666—2016[S].

Analysis of the domestic and international standards of start-stop lead-acid batteries

CHEN Yao
(Wuxi Center of Supervision & Inspection on Product Quality, Wuxi Jiangsu 214101, China)

The start-stop lead-acid batteries are being gradually applied to domestic and international passenger cars because of their advantages of good cranking performance, longer service life, energysaving and emission-reduction. The currently domestic and international standards of start-stop lead-acid batteries are reviewed, and the main test items and their differences in these standards are summarized in this paper.

start-stop; lead-acid battery; micro-hybrid cycle; dynamic charge acceptance; braking energy recovery; energy-saving and emission-reduction

TM 912.9

B

1006-0847(2016)03-141-05

2016-05-13