T/GDCKCJH 099-2024 电动摩托车换电柜技术要求

ICS 43.140
CCS T 85
T/GDCKCJH 099-2024
电动摩托车换电柜技术要求
Technical requirements for power swap cabinets of electricmotorcycles
2024-11-12 发布 2024-11-15 实施
广东省测量控制技术与装备应用促进会 发布

目 次
前言.. ............................................................................. Ⅱ
1 范围 ............................................................................. 1
2 规范性引用文件 ................................................................... 1
3 术语和定义 ....................................................................... 2
4 换电柜结构组成 ................................................................... 2
5 基本要求 ......................................................................... 3
6 性能功能要求 ..................................................................... 4
7 安全要求 ......................................................................... 7
8 环境适应性要求 ................................................................... 9
9 标志、包装、运输及贮存 .......................................................... 10
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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专利的责任。
本文件由广东省测量控制技术与装备应用促进会提出并归口。
本文件起草单位：广东省江门市质量计量监督检测所、国家摩托车及配件质量检验检测中心(广东)、台铃科技(广东)有限公司、江门市创新摩托车产业服务中心。
本文件主要起草人：林健标、胡学斌、区棋铭、欧阳柏添、卓春光、龚峦、禤建才、刘大磊。
本文件为首次发布。
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电动摩托车换电柜技术要求
1 范围
本文件规定了电动摩托车换电柜(以下简称换电柜)的术语和定义、换电柜结构组成、基本要求、性能功能要求、安全要求、环境适应性要求、标志、包装、运输及贮存等。
本文件适用于集中充电的电动摩托车智能换电柜。
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 191 包装储运图示标志
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B：高温
GB/T 2423.4—2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Db：交变湿热
GB/T 2423.17—2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ka：盐雾
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB 4706.1—2024 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求
GB/T 5169.16 电工电子产品着火危险试验 第16部分试验火焰50W 水平与垂直火焰试验方法
GB/T 9254 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件
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 18380.12 电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验 第12部分：单根绝缘电线电缆火焰垂直蔓延试验 1 kW 预混合型火焰试验方法
GB 18380.22 电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验 第22部分：单根绝缘细电线电缆火焰垂直蔓延试验 扩散型火焰试验方法
GB/T 20138 电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级(IK代码)
GB/T 36944—2018 电动自行车用充电器技术要求
GB 42296—2022 电动自行车用充电器安全技术要求
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3 术语和定义
GB/T 36944—2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
换电柜 charging cabinet
采用传导方式为电动摩托车蓄电池充电，集成了电源、充电管理系统及配套附件，提供更换电池服务的成套电器柜。
3.2
输出电压 output voltage
由制造商给电池电源规定的直流输出电压。
3.3
待机功耗 standby power
换电柜处于待机模式时的输入功率，称为待机功耗。
3.4
最大输出电流 maximum output current
充电单元在额定输出功率时的输出电流最大值。
3.5
额定输出功率 rated output power
充电单元额定输出电压与额定输出电流的乘积。
3.6
电池管理系统 battery management system (BMS)
实现管理电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电等状况的系统。
3.7
充电管理系统 charging management system (CMS)
实现对电池充电过程的有效管理，防止电池出现过度充电状况的系统。
3.8
充电单元 charging unit
安装于换电柜内，由电源、充电接口、控制器、传感器及充电槽位等所组成的单元，是换电柜的主要组成部分。
4 换电柜结构组成
图1为换电柜的结构示意图，换电柜由壳体、电气回路模块、充电器、安全控制、通信装置及显示屏等六部分组成。其中壳体用于支撑、连接其他部件，保护内部部件，确保使用者操作安全；电气回路用于实现各个电气部件连接及传输电流或者信号；充电器用于将电网电能转换，并能输入
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电池组的装置；安全控制用于通过检测电压、电流、温度、烟感、水浸等信号，判断危险情况，切断电路或启动应急程序；通信装置用于换电柜与外部的电池管理系统、运营管理系统、使用者之间通信；显示屏用于显示有关交互信息。
图1 换电柜的结构示意图
5 基本要求
5.1 外观要求
换电柜壳体所有金属零件应有良好的表面处理，不得有镀层脱落、锈蚀、霉斑等现象，也不应有划伤、沾污及尖锐可触及的棱角。塑料件表面光滑、色泽均匀，不得有裂纹、气泡，不得有明显的斑痕、划痕和其他影响机械强度的缺陷。电池仓内腔表面应光滑平整，保证电池组进出顺畅。商标、名称、型号和文字说明应清晰、端正。
5.2 结构要求
5.2.1 壳体结构设计应满足室内、室外环境下正常使用和运营的强度、防火、防水等要求。
5.2.2 电池仓应位于柜体前方(数量不超过16个)，并设有泄爆口，泄爆方向在柜体后方、上方。
5.2.3 换电柜应装有仓门，仓门可以采用滑盖、卷帘门或往外开门等结构；仓开锁／闭合功能正常，仓门应无自动弹出、无法开锁、吞电池等故障；故障状态下，非专业人士在不使用工具情况下应无法正常打开。
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5.2.4 换电柜设计与制造应保证即使使用者操作不当，也不足以对人身产生伤害或对周围环境造成破坏。
5.2.5 电池仓应满足如表1所示的多种外壳尺寸规格的电池组充电。同种规格的电池组具有通用性、互换性；电池组具有唯一编号的身份标识，以便于被换电柜或电动摩托车识别。
表1 电池组外壳尺寸代号及尺寸要求
单位：mm
尺寸代号
截面长度
截面宽度
总高度H
总高度系列
A1
165
110
≤350
350、300、280、260、210
A2
176
153
A3
180
130
6 性能功能要求
6.1 环境要求
使用环境要求如下：
a) 工作温度：-20℃～+60℃；
b) 存储温度：-30℃～+65℃；
c) 相对湿度：5%～95%；
d) 海拔高度：≤2000 m。
6.2 充电器要求
6.2.1 充电器性能功能
单独充电器的电气性能应达到如下要求：
a)
输入电压：(220±22)V，频率：(50±1)Hz；
b)
输入电流：在最大正常工作电压范围内与额定输入电压下测试,充电器的实际最大输入电流与额定输入电流的偏差,不应超过表2中给出的相应允许偏差值。
注：仅考核正偏差值,不考核负偏差值。
c)
输出电流：按 GB 42296—2022中6.2.7.2规定的方法进行测试,充电器的实际最大输出电流与额定输出电流的偏差不应超过±10%；
d)
充电电压应能根据电池类型、规格自动识别和调整，充电截止电压小于 DC 72 V；
e)
充满后应能自动断开。
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表2 输入电流允许偏差
充电器额定输入电流/A
允许偏差/%
≤1.5
＋20
＞1.5
＋10
6.2.2 热失控
充电器热失控性能应符合 GB/T 36944—2018中5.3.8相关要求。
6.2.3 充电器接口
充电器接口要求如下：
a) 换电柜中使用的充电器插头应由电源插孔和通信插孔(或配合无线通讯收发端)组合而成，且充电器插头应和换电柜配置的锂电池电池组插孔一致；
b) 充电器插头和锂电池组插孔应保持接触良好。充电连接器与电池组的插座应在完成插拔频率30次/min，不少于3000次的寿命试验后，插头接触阻抗应小于等于20 mΩ，充电端口无明显变形、开裂、破损，通电后功能正常。
6.3 换电柜充电效率与待机功耗要求
在额定输入电压下，调节电子负载(或阻性负载)至100%负载率及50%负载率。使用功率计测量换电柜充电效率。其中，换电柜单仓满载充电效率不低于92%，功率因数不低于0.92。半载充电效率不低于90%，功率因数不低于0.9。
在额定输入电压下，使用功率计测量换电柜的待机功耗不应大于 N×20 W。
注：N 表示充电单元数量。
6.4 噪声要求
换电柜正常工作并满仓条件下，在周围环境噪声不大于40 dB(A)的条件下，分别在换电柜四个方向，使用声级计距离地面1.2 m、距离充电柜水平方向1 m处测试噪声，其最大值应不大于 55 dB(A)。
6.5 通信与人机交互功能要求
6.5.1 换电柜与电池管理系统的通信
换电柜与电池管理系统的通信应包含如下或类似信息：
a) 电池组种类的提示；
b) 正在充电提示；
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c) 电池组SOC进度条、SOC数值；
d) 充满电提示；
e) 单体电池电压保护、温度保护提示；
f) 电池故障提示。
6.5.2 换电柜与远程服务(运营)管理平台通信
换电柜与远程服务(运营)管理平台通信应包含如下或类似信息：
a) 设备登录及实时信息上报；
b) 电池组种类的提示；
c) 停止充电提示；
d) 电池组故障提示；
e) 远程升级。
6.5.3 人机交互功能要求
换电柜应具有人机交互功能。功能包括但不限于以下的要求：
a) 具有识别二维码开启柜体的功能；
b) 显示各电池仓状态以及可更换的电池数量和电量状态；
c) 显示故障报修电话/客服电话；
d) 可通过用户终端小程序查看柜体位置、运行状态、可更换的电池数量和状态、客服电话等信息；
e) 具有手动充电控制功能的换电柜应显示人工输入信息。
6.6 保护及防盗功能要求
换电柜应具备如下保护及防盗功能：
a) 电池充满后自动断开功能；
b) 充电回路故障后自动切断电源输入和故障排除后电路自动恢复功能；
c) 温度控制及监控系统，可对柜内温度实时控制、追踪和预警；
d) 输出过电压保护；
e) 输出短路保护；
f) 漏电保护功能；
g) 雷电保护功能；
h) 当出现蓄电池反接、错接或接触不良的情况时，换电柜应停止启动过程，并发出告警信号；
i) 换电柜在充电过程中，当检测到与BMS发生通信中断时，换电柜应在10 s内断开停止充电，并发出告警信号；
j) 户外型换电柜应具有防盗监控及信息反馈措施。
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7 安全要求
7.1 机械安全
换电柜壳体机械碰撞防护等级应满足GB/T 20138中IK10相关要求。试验结束后性能不应降低，换电柜的IP防护等级不受影响，门的操作和锁止点不受损坏，不会因变形而使带电部分和外壳相接触。
7.2 电气安全
7.2.1 布线、结构与部件防护
换电柜内部布线、结构、对可触及带电部件防护应满足GB 4706.1—2024中第8章、第23章要求。
7.2.2 接地
换电柜接地，应符合如下要求：
a) 换电柜接地端子与易触及金属部件之间的接地电阻应≤0.1 Ω；柜体金属外壳应确保接地。接地端子与易触及金属部件之间的连接电阻应≤0.1 Ω；
b) 保护接地端子处应有明显的接地标志。
7.2.3 电气间隙和爬电距离
换电柜的电气间隙和爬电距离应符合GB 4706.1—2024中第29章要求。
7.2.4 绝缘电阻
按照表3的电压等级，换电柜非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与地(金属外壳)之间绝缘电阻应不小于10 MΩ。
7.2.5 电气强度
换电柜非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与接地端(金属外壳)之间，按其工作电压应能承受表3所规定历时1 min的工频交流电压(也可采用直流电压，试验电压为交流电压有效值的1.4倍)。
试验过程中，试验部位不应出现绝缘击穿和闪络现象。
7.2.6 温升
在正常试验条件下，输入为额定值，充电器在最大输出功率下稳定运行，柜内各发热元器件及各部位连接端子处的温升不应大于表4的规定。
试验过程中，电池组应充电正常，散热风扇(如有)正常工作。
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表3 绝缘电阻、电气强度试验等级
单位：V
额定绝缘电压Ui
绝缘电阻测试仪器的电压等级
电气强度试验电压
Ui≤60
250
1000(1400)
60＜Ui≤300
500
2000(2800)
300＜Ui≤700
1000
2400(3360)
700＜Ui≤950
1000
2×Ui+1000(2.8×Ui+1400)
注1：括号内数据为直流电气强度试验值。
注2：出厂试验时，电气强度试验允许试验电压高于表中规定值的10%，试验时间为1 s。
表4 换电柜内部温升
单位：K
内部测试点
极限温升
印制板(主板)
65
内置电源
65
电池组
15
接线端子
65
金属外壳
25
电源线
65
7.3 电磁兼容
7.3.1 浪涌试验
换电柜非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与接地端(金属外壳)之间的浪涌试验。按GB/T 17626.5—2019中的等级要求和方法执行，见表5。试验过程中，试验部位不应出现击穿放电或闪络。
7.3.2 无线电骚扰特性
按照GB/T 9254方法进行试验, 应满足A级ITE在测量距离R处(10 m)的辐射骚扰限制。
7.4 消防要求
每个电池仓均应安装独立的热气溶胶灭火装置，应能够实现火灾的自动探测、自动灭火等功能，并能够满足全天候换电柜的火灾防护。具体要求如下：
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a) 主控板应能控制电池仓散热风扇，当火灾抑制装置启动，风扇应停止工作；
b) 火灾抑制装置启动，换电柜应能显示一级告警,并启动接入的火警系统；
c) 换电柜应安装有烟感、水浸感应装置、声和/或光报警装置。
表5 试验等级
7.5 其他
7.5.1 用于支撑带电部件的非金属材料零部件的防火等级应满足GB/T 5169.16中V-0级的耐燃等级；电气导线应按照GB 18380.12或GB 18380.22的方法进行试验，所有电气回路导线垂直火焰蔓延应≤425 mm。
7.5.2 按照GB/T 4208要求，室内使用的柜体防护等级应不低于IP32，露天使用的柜体防护等级应不低于IP44；壳体结构应确保充电柜可在潮湿、含盐雾的环境下正常工作。柜体应采用金属壳体，其防锈性能应满足 GB/T 2423.17—2008中72 h盐雾试验要求。
注1：盐雾试验样品可使用模拟件代替。
注2：室内使用的换电柜应符合消防相关要求。
8 环境适应性要求
8.1 低温性能
按GB/T 2423.1—2008中试验Ad规定的方法执行，试验温度为4.3规定的正常工作温度下限值。试验温度持续工作2 h后，换电柜应能正常工作。
注：正常工作是指换电柜的充电、通信、显示及各项保护功能都应正常，不允许有功能丧失或降低，下同。
8.2 高温性能
等级
开路试验电压/kV
线-线
地-地b
1
—
0.5
2
0.5
1.0
3
1.0
2.0
4
2.0
4.0
×a
特定
特定
a “×”可以是高于、低于或在其他等级之间的任何等级。该等级应在产品标准中规定。
b 对于对称互连线，试验能够同时施加在多条线缆和地之间，例如“多线-地”。
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10
按GB/T 2423.2—2008中试验Bd规定的方法执行，试验温度为4.3规定的正常工作温度上限值。试验温度持续工作2 h后，换电柜应能正常工作。
8.3 交变湿热性能
按GB/T 2423.4—2008中试验Db规定的方法2执行，试验的高温温度为(45±2)℃，循环次数为2次。试验结束后放置2 h，通电后检查换电柜应能正常工作，绝缘电阻应符合初始要求。
9 标志、包装、运输及贮存
9.1 标志
9.1.1 换电柜应具有铭牌，并安装在明显位置，铭牌上应标明下列内容：
a) 生产厂家；
b) 产品型号；
c) 设备编号或序列号或生产批次号；
d) 生产日期；
e) 额定输入电压(交流或直流)；
f) 额定输出功率(kW)；
g) 输出电压范围(V)；
h) 最大输出电流(A)；
i) 室内使用或室外使用(外壳防护等级IP代码)。
注：如有多路充电接口输出时，应标明每路额定输出功率和最大输出电流。 换电柜上各种开关、指示灯、接线端子等应有相应的文字符号标志，并与接线图上的文字符号一致。
9.1.2 换电柜相应位置上应具有接线、接地极安全标志，要求字迹清晰易辨、不褪色、不脱落、布置均匀、便于查看。
9.2 包装
换电柜的包装应符合GB/T 13384中的规定，标识符合GB/T 191并应包含下列内容：
a) 产品名称；
b) 小心轻放；
c) 防雨；
d) 总质量；
e) 禁止倒置。
换电柜装箱资料应包含下列内容：
a) 装箱清单；
b) 出厂试验报告；
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c) 合格证；
d) 安装使用说明书；
e) 随机附件及备件清单。
9.3 运输
换电柜在运输过程中，不应有剧烈振动冲击、暴晒雨淋、倾倒放置情况发生。
9.4 贮存
换电柜应贮存在空气流通、温度处于-5℃～60℃、月平均相对湿度不大于90%、无腐蚀性和爆炸性气体的仓库内，在贮存期间不应淋雨、暴晒、凝露和霜冻。