工程师一句话总结：IEC 62619:2022 (Ed 2.0) Clause 7.2.1 外部短路测试模拟工业应用中最严重的短路事故——充满电电芯通过 30 mΩ ± 10 mΩ 外部电阻短接，承受千安级电流冲击，持续监测至壳体温度降至最大温升的 80% 或满 6 小时，核心判据为无火无爆。这是大容量工业电芯通过电安全认证的基础性验证项。
1. 适用范围
外部短路测试适用于**电芯(Cell)或电芯块(Cell Block)**级别,不适用于电池系统(Battery System)级别。
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 测试对象 | 电芯(Cell)/电芯块(Cell Block) |
| 样品数量 | 最少 1 个(R = Required) |
| 测试层级 | 仅电芯级(参见 Table 1) |
| 系统级测试 | 不适用(Table 1 中电芯行标记为 R,系统行无标记) |
Table 1 注 e: 若电芯端子不可触及,制造商可对样品进行改造以使端子可触及,但改造不得影响测试结果。
2. 试验条件
| 参数 | 要求 |
|---|---|
| 电芯荷电状态(SOC) | 充满电(Fully charged) |
| 环境温度 | 25°C ± 5°C |
| 外部总电阻 | 30 mΩ ± 10 mΩ |
| 连接方式 | 正极(Positive)与负极(Negative)端子直接短接 |
| 持续时间 | 6 小时,或壳体温度降至最大温升的 80%,以先到者为准 |
2.1 持续时间判定逻辑
- 优先判据: 壳体温度下降至最大温升(maximum temperature rise)的 80% 时即可终止
- 默认判据: 若温度未达到此下降幅度,则维持试验 6 小时
- 最大温升 = 试验期间壳体最高温度 − 试验起始温度
3. 测试电路
4. 试验流程
5. 验收标准
| 判据 | 要求 | 备注 |
|---|---|---|
| 起火(No Fire) | 不得发生 | 目视检查,全程录像 |
| 爆炸(No Explosion) | 不得发生 | 目视检查,全程录像 |
| 壳体温度 | 记录最大温升 | 用于判定何时终止试验 |
| 泄漏 | 无强制要求 | 但建议记录作为参考数据 |
6. 工程师操作要点
- 电阻精度: 外部总电阻(含导线、接触电阻、分流器)必须在 27~33 mΩ 范围内。使用毫欧表在正式试验前验证回路总电阻。
- 数据记录: 建议以 ≥ 1 Hz 采样率同步记录电流、电压及至少 2 个壳体温度测点。高速采集有助于捕捉短路瞬间的峰值数据。
- 安全防护: 即使本试验不允许起火/爆炸,仍须在防爆试验箱或具备防火隔离的专用区域执行,人员须保持安全距离。
- 端子改造: 若需按照 Table 1 注 e 进行端子改造,须在试验报告中详细记录改造方法,并论证其不影响试验结果。
- 终止判据确认: 实时计算 ΔT(壳体温度 - 试验初始温度),当 ΔT 降至峰值 ΔT_max 的 20% 以下时即可终止。若 6 小时内未出现此下降,则试验持续满 6 小时。
- 电芯预处理: 按照制造商指定的充电程序充满电,充电结束后的静置时间也应记录。
- 试验报告: 需记录环境温度曲线、壳体温度曲线、短路电流曲线、持续时间、结束判据及最终验收结论。
7. 与其他标准对比
| 对比项 | IEC 62619:2022 | UN 38.3 T.5 | UL 1642 |
|---|---|---|---|
| 测试对象 | 电芯/电芯块 | 电芯/电池 | 电芯 |
| 外部电阻 | 30 mΩ ± 10 mΩ | ≤ 100 mΩ | ≤ 100 mΩ |
| 环境温度 | 25°C ± 5°C | 55°C ± 5°C | 20°C ± 5°C |
| 持续时间 | 6h 或温度下降 80% | 至温度恢复 | 至温度恢复 |
| 短路方式 | 直接短接 | 直接短接 | 直接短接 |
8. 参考文献
- IEC 62619:2022 (Ed 2.0), Clause 7.2.1 — External short circuit test
- IEC 62619:2022 (Ed 2.0), Table 1 — Tests (Cell row, Test No. 7.2.1)
- IEC 62619:2022 (Ed 2.0), Note e (terminals not accessible)
- IEC 62619:2022 (Ed 2.0), Clause 7.1 — Charging procedure for test purposes
- UN 38.3, Test T.5: External short circuit
- UL 1642, Section 12: Short-Circuit Test
- GB/T 36276: 电力储能用锂离子电池 (中国国家标准参考)
关键事实
- 测试对象与层级：7.2.1 外部短路测试仅适用于电芯（Cell）或电芯块（Cell Block）级别，不适用于电池系统级别。样品数量最少 1 个（Table 1 标记为 R）。
- 测试条件：电芯按 Clause 7.1 充满电后在 25°C ± 5°C 环境下通过 30 mΩ ± 10 mΩ 外部电阻直接短接正负极，持续时间 6 小时或壳体温度降至最大温升的 80%（以先到者为准）。
- 合格判据：不得发生起火（Fire）与爆炸（Explosion）。火灾定义为燃烧火焰持续 > 1 秒（Clause 3.14），爆炸定义为外壳猛烈破裂并抛射内部组件（Clause 3.15）。
- 千安级电流特性：在低阻抗回路中，充满电的电芯短路瞬间可产生数百至数千安培的电流，这是评估电芯内部安全设计（如 PTC、CID、泄压阀）能否在极端电应力下保持完整性的关键验证场景。
- 端子改造豁免：若电芯端子不可触及（如焊接式 tab），可按 Table 1 注 e 对样品进行改造使端子可触及，但改造不得影响测试结果，且须在试验报告中详细记录改造方法。
常见问题
Q: IEC 62619 外部短路测试的电阻值为什么是 30 mΩ？与其他标准有什么不同？
A: IEC 62619:2022 Clause 7.2.1 规定外部总电阻为 30 mΩ ± 10 mΩ（范围 20–40 mΩ）。与其他标准对比：UN 38.3 T.5 使用 ≤ 100 mΩ（在 55°C 下），UL 1642 Section 12 使用 ≤ 100 mΩ（在 20°C 下）。IEC 62619 的 30 mΩ 更低，意味着短路电流更大，测试更严苛——这是针对工业大容量电芯的专门要求。
Q: 外部短路测试需要持续多长时间？什么条件下可以提前终止？
A: 默认持续时间为 6 小时。可提前终止的条件是：壳体温度下降至最大温升的 80%——即 ΔT 降至峰值 ΔT_max 的 20% 以下。最大温升定义为试验期间壳体最高温度减去试验起始温度。若 6 小时内未达到此下降幅度，则继续满 6 小时。
Q: IEC 62619 外部短路测试与 UL 1642 或 UN 38.3 短路测试能否互通？
A: 不能直接互通。IEC 62619 的外部电阻更低（30 mΩ vs 100 mΩ）、环境温度不同（25°C vs 55°C/20°C）、持续判定机制不同（温度下降 80% vs 温度恢复）。即便通过 UN 38.3 T.5 或 UL 1642，仍需独立执行 IEC 62619 的 7.2.1 短路测试以取得 IEC 62619 认证。
Q: 外部短路测试需要记录哪些关键数据？
A: 建议以 ≥ 1 Hz 采样率同步记录：外部短路电流 I(t)、电芯端电压 V(t)、至少 2 个壳体温度测点 T(t)、环境温度、试验持续时间、终止判据（时间或温度下降 80%）。高速采集（≥ 100 Hz）有助于捕捉短路瞬间峰值电流数据。