Certyfikacja bezpieczeństwa baterii IEC 62133: co potrzebują producenci elektroniki

IEC 62133 to standard bezpieczeństwa dla przenośnych szczelnych akumulatorów i baterii zawierających elektrolit zasadowy lub bezkwasowy. Dla baterii litowo-jonowych i LiPo — obecnych w praktycznie każdym urządzeniu do noszenia, czujniku IoT i urządzeniu elektroniki użytkowej — obowiązuje Część 2 (IEC 62133-2:2017). Zdanie testów IEC 62133 jest warunkiem wstępnym oznakowania CE w UE, jest przywołane przez UL 2054 i umożliwia korzystanie z schematu CB dla efektywnego wejścia na wiele rynków.

Przegląd

IEC 62133 jest publikowana przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC). Aktualne odpowiednie wydania:

IEC 62133-1:2017: Przenośne szczelne akumulatory i baterie — Część 1: Systemy niklowe (NiMH, NiCd)
IEC 62133-2:2017: Przenośne szczelne akumulatory i baterie — Część 2: Systemy litowe

Dla oznakowania CE w UE norma zharmonizowana to EN 62133-2:2017 (identyczna z IEC, z przedmową UE). Dla produktów w Wielkiej Brytanii obowiązuje BS EN 62133-2:2017. Gdy jest przywołana w Deklaracji Zgodności CE dla produktu używającego ładowalnej baterii litowej, EN 62133-2 spełnia zasadnicze wymaganie bezpieczeństwa wynikające z dyrektywy LVD lub RED.

Standard jest zarządzany w ramach schematu IECEE CB, który pozwala na uznanie raportu z testów jednego Krajowego Organu Certyfikującego (NCB) we wszystkich 57 krajach członkowskich IECEE, znacząco zmniejszając koszty certyfikacji na wiele rynków.

Zakres stosowania

IEC 62133-2 ma zastosowanie do:

Pojedynczych ogniw litowo-jonowych i LiPo (cylindryczne: 18650, 21700; pryzmatyczne; saszetka/LiPo)
Pakietów bateryjnych zmontowanych z wielu ogniw, w tym tych ze zintegrowanym BMS
Przeznaczonych do zastosowań przenośnych (elektronika użytkowa, urządzenia do noszenia, monitory medyczne, urządzenia przemysłowe przenośne)

Nie ma zastosowania do:

Ogniw stosowanych w pojazdach elektrycznych (EV), gdzie obowiązują IEC 62660 i ISO 12405
Stacjonarnego magazynowania energii (IEC 62619)
Baterii litowych pierwotnych (nieładowalnych) (IEC 60086-4)
Ogniw guzikowych do aparatów słuchowych (IEC 60086-3)

Jeśli Twój produkt ma wymienny pakiet baterii, którego użytkownicy mogą wymieniać, wymagana jest certyfikacja pakietu. Jeśli bateria jest zintegrowana (zamknięta w produkcie), certyfikacja na poziomie ogniwa może wystarczyć dla komponentu bateryjnego, przy certyfikacji bezpieczeństwa na poziomie produktu (EN 62368-1) obejmującej cały system.

Kluczowe wymagania

Zestaw testów IEC 62133-2 obejmuje warunki nadużycia mechanicznego, środowiskowego i elektrycznego:

Testy elektryczne:

Ciągłe ładowanie małym prądem (przeładowanie): 1,1× maks. napięcia ładowania przez 7 dni
Nieprawidłowe ładowanie: przy określonym wysokim prądzie
Wymuszone rozładowanie: dla wieloogniowych pakietów szeregowych
Zewnętrzne zwarcie: w 20°C i 55°C
Wibracje (sinusoidalne, 10–55 Hz)

Testy środowiskowe:

Nadużycie termiczne: test piekarnikowy 130°C (tylko ogniwa)
Test zgniatania: 13 kN
Test upadku: 1 metr na beton
Symulacja niskiego ciśnienia (wysokość)

Testy ochrony elektrycznej (poziom pakietu):

Weryfikacja układu ochrony przed przeładowaniem
Ochrona przed nadmiernym rozładowaniem
Ochrona temperaturowa ładowania
Ochrona temperaturowa rozładowania

Kryteria zdania wszystkich testów: brak ognia, brak wybuchu, brak wycieku przekraczającego określone limity, brak pęknięcia. Dla określonych testów obowiązują limity wzrostu temperatury.

Proces i harmonogram

Opcja 1: Schemat CB (zalecany dla wejścia na wiele rynków)

Wybierz Krajowy Organ Certyfikujący (NCB) akredytowany w ramach schematu IECEE CB dla IEC 62133. NCB wydaje Raport z Testów CB i Certyfikat CB.
Prześlij próbki i dokumentację techniczną (schemat BMS, specyfikacje ogniw, parametry ładowania/rozładowania).
NCB przeprowadza pełny zestaw testów lub przegląda dane z Krajowego Laboratorium Testowego (NTL), które przeprowadza testy w imieniu NCB.
Otrzymaj Certyfikat Testowy CB i Raport z Testów CB.
Użyj Raportu CB do uzyskania krajowych znaków certyfikacyjnych w krajach członkowskich — UL w USA, CE w UE (przez DoC), PSE w Japonii, KC w Korei — zazwyczaj z ograniczonymi lub zerowym dodatkowym testowaniem.

Chińskie NCB akredytowane dla IEC 62133:

CQC (China Quality Certification Centre): Największy chiński NCB w ramach IECEE. Laboratoria w Pekinie, Shenzhen, Guangzhou. Wydaje certyfikaty CB uznawane międzynarodowo.
CESI (China Electrical Equipment Testing Institute): NCB z siedzibą w Pekinie, również członek IECEE.

Inne akredytowane laboratoria stosowane dla IEC 62133 w Chinach: SGS (Shenzhen), Bureau Veritas, Intertek (Guangzhou), TÜV Rheinland (Guangzhou). Laboratoria te są NTL pracującymi pod nadzorem NCB; certyfikat jest wydawany przez NCB.

Harmonogram: 6–10 tygodni dla standardowego testowania ogniwa/pakietu. Złożone pakiety z niestandardowym BMS: 10–14 tygodni.

Koszt:

Test CB w CQC lub równoważnym chińskim NCB: $3 000–7 000 dla standardowego pakietu ogniwa LiPo saszetka
Recertyfikacja po drobnych zmianach pakietu (inny dostawca ogniw, ta sama chemia): $1 500–3 000
Jeśli ogniwa posiadają już certyfikat CB (od producenta ogniw), zakres testowania na poziomie pakietu jest ograniczony — testy ochrony elektrycznej pozostają, testy mechaniczne mogą być zwolnione: $1 500–3 000

Opcja 2: Samoocena (tylko UE)

Dla oznakowania CE producenci mogą używać raportów z testów EN 62133-2 z dowolnego laboratorium akredytowanego według ISO/IEC 17025 — certyfikat CB nie jest wymagany. Jest to tańsze, jeśli potrzebna jest tylko zgodność z UE. Jednak dla USA (UL 2054), Korei (KC) lub Japonii (PSE) i tak wymagane są oddzielne testy. Schemat CB jest bardziej opłacalny dla produktów przeznaczonych na wiele rynków.

Jak to zrobić z Chin

Przy sourcingu baterii od chińskich producentów elektroniki zasilającej i urządzeń przenośnych, najbardziej efektywna ścieżka to użycie ogniw z istniejącym certyfikatem CB od producenta ogniw, a następnie przeprowadzenie testów tylko na poziomie pakietu:

Zażądaj Certyfikatu Testowego CB od producenta ogniw (numer modelu, IEC 62133-2, nazwa wydającego NCB).
Zweryfikuj, czy certyfikat jest aktualny (certyfikaty zazwyczaj mają 5-letnią ważność, z zastrzeżeniem auditów fabrycznych).
Potwierdź, że BMS pakietu jest zaprojektowany do pracy w zakresie przetestowanych parametrów ogniwa.
Przeprowadź testy ochrony elektrycznej na poziomie pakietu: $1 500–3 000.

CATL (18650, pryzmatyczne), ATL (LiPo saszetka), EVE Energy i BYD utrzymują certyfikaty CB IEC 62133-2 dla swoich standardowych linii ogniw. Zapytaj dostawcę baterii o numer certyfikatu CB; następnie zweryfikuj go w bazie danych IECEE online (iecee.org), aby potwierdzić autentyczność.

Typowe błędy

Włączenie weryfikacji dokumentacji certyfikacji baterii do inspekcji przed wysyłką wychwytuje niedopasowane certyfikaty CB przed opuszczeniem towarów przez Chiny.

1. Traktowanie „baterii z certyfikatem CE” jako zgodnej z IEC 62133. Oznakowanie CE na produkcie bateryjnym zazwyczaj oznacza, że przeprowadzono tylko testy transportowe UN 38.3 — a nie testy bezpieczeństwa IEC 62133. Są to zupełnie różne wymagania. UN 38.3 = bezpieczny do transportu. IEC 62133 = bezpieczny w użytkowaniu końcowym. Oba są wymagane dla oznakowanych CE produktów elektroniki użytkowej z ładowalnymi bateriami.

2. Testowanie pakietu bez weryfikacji zakresu certyfikacji ogniwa. Jeśli certyfikat CB ogniwa obejmuje inną konfigurację (liczba ogniw, typ połączenia) niż Twój pakiet, certyfikat może nie mieć zastosowania. Uważnie przeczytaj zakres certyfikatu CB — określa on konfigurację testową.

3. Nieprzewidzenie zmian BMS. Zamiana układu scalonego BMS (np. z Texas Instruments BQ25895 na tańszą alternatywę) zmienia parametry ochrony. Jeśli zachowanie BMS wykracza poza parametry przetestowane w ramach IEC 62133-2, istniejący certyfikat przestaje obowiązywać i wymagane jest ponowne testowanie.

Powiązane zasoby

Testowanie transportowe baterii UN 38.3 — testy transportowe, wymagane równolegle z IEC 62133 przy transporcie lotniczym
Usługi inspekcji jakości
Sourcing elektroniki zasilającej i ładowania
Sourcing urządzeń do noszenia i technologii zdrowotnej
Studium przypadku: Smartwatch dla amerykańskiego startupu
Produkcja urządzeń do noszenia w Chinach