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电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程


电动汽车用锂离子动力电池包和系统测试规程
1 范围 本标准规定了电动汽车用锂离子动力电池包和系统基本性能、可靠性和安全性的测试方法。 本标准适用于高功率驱动用电动汽车锂离子动力电池包和电池系统。 2 规范性引用文件(其中的一部分) 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, 仅所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。 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(12h+12h循环) (IEC 60068-2-30:2005,IDT) GB/T 2423.43-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 振动、冲击和类似动力学试验样 品的安装(IEC 60068-2-47:2005,IDT) GB/T 2423.56-2006 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fh:宽带随机振动(数字控 制)和导则(IEC 60068-2-64:1993,IDT) GB/T 18384.1-2001 电动汽车 安全要求 第1部分:车载储能装置(ISO/DIS 6469-1:2000,EQV) GB/T 18384.3-2001 电动汽车 安全要求 第3部分:人员触电防护(ISO/DIS 6469-3:2000,EQV) GB/T 19596-2004 电动汽车术语(ISO 8713:2002,NEQ) GB/T xxxx.1- xxxx 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第 1 部分 : 一般规定 (Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 1: General,MOD) GB/T xxxx.3- xxxx 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第 3 部分:机械负荷 (Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 3: Mechanical loads,MOD) GB/T xxxx.4- xxxx 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第 4 部分:气候负荷 (Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 4: Climatic loads,MOD) 3 术语和定义 3.1 蓄电池电子部件 采集或者同时监测蓄电池单体或模块的电和热数据的电子装置, 必要时可以包括用于蓄电池单体均 衡的电子部件。
注:蓄电池电子部件可以包括单体控制器。单体电池间的均衡可以由蓄电池电子部件控制,或者通过蓄电池控制单 元控制。

3.2 蓄电池控制单元 battery control unit (BCU) 控制、管理、检测或计算电池系统的电和热相关的参数,并提供电池系统和其他车辆控制器通讯的 电子装置。 3.3

额定容量 rated capacity of battery pack/syetem 制造商所宣称的电池包或系统按照6.2的方法确定的放电容量。 3.4 电池包 battery pack 能量存储装置,包括单体或单体的集成,单体电子(部件),高压电路,包含电连接的过流保护装 置,冷却接口,高压,辅助低压及通讯。见附录A。 3.5 电池系统 battery system 能量存储装置,包括单体或单体的集成,电池管理系统,高压电路(含电流接触器)、包含电连接 的过流保护装置,冷却接口,高压,辅助低压及通讯。见附录A。 3.6 高能量应用 high energy application 装置或应用特性, 电池包或电池系统的最大允许输出电功率和室温下其在1C倍率放电的能量比值低 于10。 注:高能量电池包和电池系统应用于BEVs。 3.7 高功率应用 high power application 装置或应用特性, 电池包或系统的最大允许输出电功率和室温下其在1C倍率放电的能量比值大于等 于10。 注:高功率电池包和电池系统应用于HEVs和FEVs。 3.8 蓄电池电流符号 leading sign of battery current 蓄电池放电电流符号为正,充电电流符号为负。 3.9 电池管理系统 battery management system(BMS) 控制或管理电池系统电气的或热性能的电子装置, 并提供电池系统和其他车辆控制器的通讯, 包括 单体电池电子部件和电池控制单元。

4 符号和缩略语 下列符号和缩略语适用于本文件。 BCU:蓄电池控制单元 nC:电流倍率,等于1小时放电容量的n倍(单位A) HV:高压(B级电压,大于60V且小于等于1000V的直流系统,参照GB/T 18384.3-2001) LV:低压(A级电压,不大于60V的直流系统,参照GB/T 18384.3-2001) PSD:功率谱密度 RMS:均方根 RT (room temperature):室温(25±2)℃

SOC:荷电状态 ? :效率
' :最大允许脉冲放电电流 I max

5 通用测试条件 5.1 一般条件 5.1.1 高压安全设计需参照 GB/T 18384.1 和 GB/T 18384.3 的相关进行测试和验证。 5.1.2 受试装置交付时需要包括完整的系统和用户手册,包括所有必要的操作的文件,以及和测试设 备相连的接口部件(如连接器,插头,包括冷却系统)。制造商需要提供电池包或系统的工作限值,以保 证整个测试过程的安全。 5.1.3 当测试的目标环境温度改变时,在进行测试前受试装置需要完成环境适应过程:受试装置在新 的试验环境温度下静置 12h。受试装置如果包含蓄电池控制单元,则环境适应过程需要将其关闭。如果 在 1h 内所有测试点的温度变化小于 4℃,则环境适应过程的静置时间可以缩短。 5.1.4 如果电池包或系统由于某些原因(如尺寸或重量)不适合进行某些测试,那么供需双方协商一 致后可以用电池包或电池系统的子系统代替作为受试装置, 进行全部或部分试验, 但是作为受试装置的 子系统应该包含和整车要求相关的所有部分,如进行机械性能测试所要求的机械或电连接的连接点。 5.1.5 调整 SOC 至试验目标值 n%的方法是: 按生产商提供的充电方式将电池包或系统充满电, 静置 1h, 以 1C 恒流放电(100-n)/100 h。每次 SOC 调整后,新的测试开始前受试装置需要静置 30min。 5.1.6 测试过程中,为了电池包或系统的内部反应及温度的平衡,某些测试步骤之间需要静置一定的 时间。静置过程中切断电池包或系统的主接触器,电池包或系统的低压电控单元正常工作,如蓄电池电 子部件和 BCU 等;冷却系统根据制造商的规定或 BCU 的指令工作。 5.1.7 测试过程中的放电倍率大小按照本标准的规定执行,充电机制和放电截至条件由制造商提供, 但是这些条件应前后统一, 如循环性能测试过程的充电机制和放电截至条件应该和循环寿命等其他试验 的规定相同。 5.1.8 电池包或系统的额定容量对于测试过程具有重要影响。如果蓄电池实际可用容量(7.1.2.2)与 蓄电池额定容量之差的绝对值超过额定容量的 5%,则在测试报告中要明确说明,并用实际可用容量代 替额定容量用于充放电电流及 SOC 计算的依据。 5.1.9 电池包和电池系统需要进行的测试项目、测试方法章条号、测试条件等信息见附录 B。 5.2 准确度要求 5.2.1 测量仪器、仪表准确度的要求如下: ——电压测量装置:不低于 0.5 级; ——电流测量装置:不低于 0.5 级; ——温度测量装置:±1K; ——时间测量装置:±0.1%; ——尺寸测量装置:±0.1%; ——质量测量装置:±0.1%。 5.2.2 测试过程中,控制值或测试值的总误差(相对于期望值或实际值)最低要求如下: ——电压:±1%; ——电流:±1%; ——容量:±1%; ——温度:±2K。 5.3 数据记录间隔

除非在某些具体测试项目中另有说明,否则在预计的充电或放电时间的每5%间隔处记录测试数据, 如时间、温度、电流和电压等。 5.4 试验准备 5.4.1 电池包的准备 除非特殊说明, 否则电池包的高压和低压要和测试平台设备相连。 根据电池包生产商的要求和实验 测试规程,由测试平台控制电流接触器、可获取的电压、电流和温度参数。电池包的被动过流保护需要 开启。测试平台需要保证主动过流保护,如果需要,可以通过断开电池包的主接触器来实现。冷却装置 可以连接到测试平台,根据电池包生产商的要求进行控制操作。 5.4.2 电池系统的准备 除非特殊说明,否则电池包的高压和低压要和测试平台设备相连。电池系统由BCU控制,平台测试 设备将遵循BCU通过总线通讯传递来的工作限值。平台测试设备要保证主接触器开关的工作,保证电压 电流和温度剖面和测试规程的要求一致。 电池系统冷却装置及平台测试设备相对应的冷却回路将根据测 试规程和BCU的控制而工作。 BCU要使平台测试设备能够在电池系统工作限值内完成规定的测试。 如果需 要,BCU的程序将根据测试规程由电池系统生产商进行更改。电池系统的主被动过流保护需要开启。主 动过流保护同时也需要由平台测试设备保证,如果需要的话通过断开电池系统的主接触器实现。
注1:电池包测试过程中,电池包和测试平台之间没有信息交换,电池包的参数限值由测试平台直接控制;而电池 系统测试过程中,电池系统通过总线和测试平台通讯,将蓄电池状态参数和工作限值实时传输给测试平台, 再由测试平台根据电池状态和工作限值控制测试过程。 注2:电池包和电池系统测试中,都是由测试平台控制受试装置的充电、静置、放电等过程的具体参数及其切换, 由测试平台检测电池包和电池系统电流、电压、容量或能量等参数,并将这些数据作为检测结果或计算依据。

6 通用测试循环 6.1 预处理循环 6.1.1 电池包的预处理循环 电池包的高压和低压要和测试平台设备相连, 在室温下进行测试, 电池充满电, 冷却系统保持工作, 电池处于正常的工作条件下(主电流接触器关闭,电池系统由测试平台控制)。使用被动电路保护的集 成设备完成实验。断开主动充电控制。 测试规程按如下要求进行: a) 室温下进行测试。 b) 除非制造商在交货前另有建议,否则使用2C放电。充电按照制造商的推荐进行。 c) 进行五次预处理循环。消费者和厂商之间还可以达成一致意见减少预处理循环次数。 d) 电池包或系统的放电截止电压不可低于生产商推荐的最小电压值 (最小电压是未造成不可恢 复损坏的放电电压最低值)。 e) 如果在连续两次电池包或系统的放电容量变化不高于额定容量的3% (高功率电池用2C放电倍 率,高能量电池用1C放电倍率,或都根据电池制造商的建议而采取的放电其他放电机制), 则认为电池包或电池系统完成了预处理。 如果对于同一个电池包或电池系统, 而且采用的放 电机制和电池厂内部测试相同,第二个循环可以直接和厂家的数据进行对比。 6.1.2 电池系统的预处理循环

电池包的高压和低压要和测试平台设备相连, 在室温下进行测试, 电池充满电, 冷却系统保持工作, 电池处于正常的工作条件下(主电流接触器关闭,电池系统由BCU控制)。使用被动电路保护的集成设 备完成实验。断开主动充电控制。 测试规程按如下要求进行: a) 室温下进行测试。 b) 除非制造商在交货前另有建议,否则使用2C放电。充电按照制造商的推荐进行。 c) 进行五次预处理循环。消费者和厂商之间还可以达成一致意见减少预处理循环次数。 d) 电池包或系统的放电截止电压不可低于生产商推荐的最小电压值 (最小电压是未造成不可恢 复损坏的放电电压最低值)。 如果在连续两次电池包或系统的放电容量变化不高于额定容量的3% (高功率电池用2C放电倍率, 高 能量电池用1C放电倍率,或都根据电池制造商的建议而采取的放电其他放电机制),则认为电池包或电 池系统完成了预处理。 如果对于同一个电池包或电池系统, 而且采用的放电机制和电池厂内部测试相同, 第二个循环可以直接和厂家的数据进行对比 6.2 标准循环 6.2.1 标准循环在测试过程中本标准指定的测试步骤进行,以确保电池包和系统在测试时处于相同的 状态。标准循环在室温下进行,按照先后顺序包括一个标准放电过程和标准充电过程,其步骤如下: a) 标准放电:使用 1C 放电至制造商规定的放电截至条件; b) 静置 30min; c) 标准充电:根据蓄电池制造商提供的充电机制充电; 6.2.2 如果标准循环和一个新的测试之间时间间隔长于 24 小时,则需要重新进行一次标准循环。 7 基本性能测试 7.1 容量和能量测试 7.1.1 通用条件 7.1.1.1 电池包或系统需要测试室温、高温和低温下的容量和能量。 7.1.1.2 每次充电前受试装置将静置 30min,或者达到室温。 7.1.1.3 测试过程使用恒流放电,放电过程在制造商制定的截至条件下停止。 7.1.1.4 放电电流对放电时间的积分为电池包或系统的容量,放电电流和电压的乘积对放电时间的积 分为电池包或系统的能量。 7.1.2 室温下的容量和能量测试 7.1.2.1 测试在室温下按照表 1 的测试步骤进行。 7.1.2.2 步骤 3 的放电容量为蓄电池的实际可用容量。如果实际可用容量与蓄电池额定容量之差的绝 对值超过额定容量的 5%,则在测试报告中要明确说明,并用实际可用容量代替额定容量用于充放电电 流及 SOC 计算的依据。 表1 室温下能量和容量 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 电池包或系统状态 环境适应
*

试验方法章条号

环境温度

5.1.3 6.2 7.1.1.3 6.2 C) 7.1.1.3

RT RT RT RT RT

标准循环 1C放电 标准充电 10C放电

7.1.3 高温下的能量和容量测试 电池包和系统需要测试 40℃环境温度下的能量和容量。试验在环境箱内完成,按照表 2 的测试步 骤进行试验。 表2 高温下能量和容量 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 电池包或系统状态 环境适应 标准充电 标准循环 环境适应 1C放电 试验方法章条号 5.1.3 6.2 C) 6.2 5.1.3 7.1.1.3 环境温度 RT RT RT 40℃ 40℃

7.1.4 低温下的能量和容量测试 电池包和系统需要测试 0℃和-18℃环境温度下的能量和容量。试验在环境箱内完成,按照表 3 的 测试步骤进行试验。 表3 低温下能量和容量 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 电池包或系统状态 环境适应 标准充电 标准循环 环境适应 1C放电 环境适应 标准充电 标准循环 环境适应 1C放电 试验方法章条号 5.1.3 6.2 C) 6.2 5.1.3 7.1.1.3 5.1.3 6.2 C) 6.2 5.1.3 7.1.1.3 环境温度 RT RT RT 0℃ 0℃ RT RT RT -18℃ -18℃

7.2 功率和内阻测试 7.2.1 通用条件 7.2.1.1 电池包或系统需要测试室温、高温和低温及不同 SOC 下的功率和内阻,某一具体环境温度和 SOC 下的功率和内阻测试工况见 7.2.2,整个测试过程按照 7.2.4 进行。 7.2.1.2 按照表 5 给定的时间测量电池包或系统的端电压,按 7.2.4 计算充放电功率和内阻。 7.2.2 功率和内阻测试工况 7.2.2.1 功率和内阻测试工况按照表 4 和图 1 进行,测试过程中需要记录的数据如表 5 和图 2 所示。

' 7.2.2.2 放电过程的放电电流保持为恒流,电流大小为电池包或系统的最大允许脉冲放电电流 I max 。 ' ' 不同环境温度和 SOC 下 I max 可以不同, I max 由制造商提供。如果放电过程电池包或系统端电压达到制 ' 造商指定的放电电压限值,停止放电,适当降低 I max 后重新进行试验。 ' 7.2.2.3 充电过程充电电压保持为恒流,电流大小为 0.75 I max 。如果电池包或系统的最大允许脉冲充 ' 电电流小于 0.75 I max ,则充电过程按照制造商规定的最大允许脉冲充电电流进行。如果充电过程中电 ' 池包或系统端电压达到制造商指定的充电电压限值,停止充电,适当降低 I max 后重新进行试验。

表4 功率和内阻测试工况 步骤时间
时间增加量 s 18 40 10 40 累计时间 s 18 58 68 108 电流 A
' I max

0 -0.75 I max 0
'

图1 脉冲功率特性曲线-电流 示例

图2 脉冲功率特性曲线-电压 示例 表5 需要测试的电压和电流
时间 S 0 0.1 2 10 18 58 58.1 60 68 108 电压 V 电流 A 对应电流值 A 0

U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9

I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9

Imax Imax Imax Imax
0 -0.75Imax -0.75Imax -0.75Imax 0

7.2.3 功率和内阻计算 7.2.3.1 放电内阻计算 放电内阻计算按式(1)-(5)计算: 0.1s放电内阻

R0.1, dch ?

U 0 ? U1 …………………………………………(1) I1
………………………………………(2)

2s放电内阻

R2,dch ?

U0 ? U2 I2

10s放电内阻

R10,dch ?

U0 ? U3 …………………………………………(3) I3 U0 ? U4 …………………………………………(4) I4

18s放电内阻

R18,dch ?

全过程放电内阻

Rdch ?

U 4 ? U5 I4

…………………………………………(5)

7.2.3.2 充电内阻计算 充电内阻计算按式(6)-(9)计算: 0.1s充电内阻

R0.1,cha ?

U5 ? U6 ………………………………………(6) I6

2s充电内阻

R2,cha ?

U5 ?U7 …………………………………………(7) I7 U5 ? U8 I8
………………………………………(8)

10s充电内阻

R10,cha ?

全过程充电内阻

Rcha ?

U 9 ? U8 I8

………………………………………(9)

7.2.3.3 放电功率计算 放电功率计算按式(10)-(13)计算: 0.1s放电功率 2s放电功率 10s放电功率 18s放电功率

P 0.1,dch ? U1 ? I1 ……………………………………(10)

P2,dch ? U 2 ? I 2 ……………………………………(11)
……………………………………(12) P 10,dch ? U3 ? I 3 ……………………………………(13) P 18,dch ? U 4 ? I 4

7.2.3.4 充电功率计算 充电功率计算按式(14)-(16)计算: 0.1s充电功率 2s充电功率 10s充电功率 7.2.4 测试步骤 室温、高温及低温下的功率和内阻测试分别按照表6、7、8进行,其中高温和低温下的测试在环境 箱内进行。 表6 室温下电池包或系统功率和内阻测试 测试步骤
序号 1. 2. 电池包或系统状态 环境适应 标准循环 试验方法章条号 5.1.3 6.2 环境温度 RT RT

P 0.1,cha ? U 6 ? I 6 ……………………………………(14) P2,cha ? U7 ? I 7 ………………………………………(15)
P 10,cha ? U8 ? I 8 … …………………………………(16)

3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

标准放电 静置30min 调整SOC至80%或制造商允许的最高SOC 静置30min 功率和内阻测试工况 标准循环 标准放电 静置30min 调整SOC至50% 静置30min 功率和内阻测试工况 标准循环 标准放电 静置30min 调整SOC至20%或制造商允许的最高SOC 静置30min 功率和内阻测试工况

6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.6 7.2.2 6.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.6 7.2.2 6.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.6 7.2.2

RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT

表7 高温下电池包或系统功率和内阻测试 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 电池包或系统状态 环境适应 标准循环 标准放电 静置30min 调整SOC至50% 环境适应 功率和内阻测试工况 试验方法章条号 5.1.3 6.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.3 7.2.2 环境温度 RT RT RT RT RT 40℃ 40℃

表8 低温下电池包或系统功率和内阻测试 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 电池包或系统状态 环境适应 标准循环 标准放电 静置30min 调整SOC至50% 环境适应 功率和内阻测试工况 环境适应 标准循环 标准放电 静置30min 调整SOC至50% 环境适应 试验方法章条号 5.1.3 6.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.3 7.2.2 5.1.3 6.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.3 环境温度 RT RT RT RT RT 0℃ 0℃ RT RT RT RT RT -18℃

14.

功率和内阻测试工况

7.2.2

-18℃

7.3 无负载容量损失 7.3.1 无负载容量损失是指电池系统长期搁置状态下的容量损失,包括可恢复容量损失和不可恢复容 量损失两部分。测试在室温下按照表 9 进行。 7.3.2 搁置过程中断开电池系统的高压连接、低压连接,关闭冷却系统及其他必要的连接装置。 7.3.3 搁置周期为 720h,容量损失计算如下: a) 步骤 4、8、11、15 的放电容量分别记为 C4 、 C8 、 C11 、 C15 ; b) 168h 搁置周期内的无负载容量损失率为:

C8 ? C11 ? 100% ; C8 C4 ? C15 ? 100% 。 C4

c) 168h 搁置周期内的不可恢复的无负载容量损失率为

表9 动力电池系统无负载容量损失 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 电池包或系统状态 环境适应 标准循环 静置30min 标准放电 C4 静置30min 调整SOC至80% 静置30min 标准放电,放电容量记为 C8 调整SOC至80% 搁置720h 标准放电,放电容量记为 C11 标准充电 标准循环 静置30min 标准放电 C15 试验方法章条号 5.1.3 6.2 5.1.6 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.6 6.2 a) 5.1.5 7.3.2 6.2 a) 6.2 c) 6.2 5.1.6 6.2 a) 环境温度 RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT RT

7.4 低温启动功率测试 7.4.1 低温启动功率测试高功率电池系统在低温和低 SOC 状态下的功率输出能力,测试按表 10 进行。 7.4.2 低温启动功率测试时,由制造商提供电池系统在给定条件下的放电截至电压,由测试平台控制 电池系统在此电压下恒压放电, 同时 BCU 将单体保证各单体参数在工作限值之内。 恒压放电过程的采样 率为 50ms。 7.4.3 采集恒压放电过程中的电池系统端电压 U 和电流 A,按照式(17-18)计算电池系统的低温启动 功率。

第 i 次恒压放电平均功率

Pi ' ?
P' ?

?U ? I
n

……………………………………(17)

低温启动功率

' ' ' P 1 ? P 2 ? P 3 ……………………………………(18) 3

表10 电池系统低温启动功率测试
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 电池包或系统状态 环境适应 标准循环 标准放电 静置30min 调整SOC至20%或制造商所允许的最低SOC 环境适应 恒压放电,持续5s 静置10s 重复步骤6-7两次

测试步骤
环境温度 RT RT RT RT -18℃ -18℃ -18℃ -18℃

试验方法章条号 5.1.3 6.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 5.1.3 7.4.2 5.1.6 /

7.5 能量效率测试 7.5.1 电池系统测试 80%SOC(或制造商允许的最高 SOC)、50%SOC 和 20%SOC(或制造商规定的最低 SOC)三种不同荷电状态下的能量效率,测试在室温下按表 16 进行。 7.5.2 给定 SOC 下电池系统的能量效率测试按照能量效率测试工况进行,能量效率测试工况由电量相 互中和的放电脉冲和充电脉冲及静置过程组成:
' a) 20C 或 I max 恒流(取两者之间较大值)放电,持续 12s;

b) 静置 40s;
' c) 15C 或 0.75 I max 恒流充电(取两者之间较大值),持续 16s;

d) 对步骤 a)和步骤 c)中的电流和电压的乘积对时间积分,分别计算出电池系统放电脉冲输出的 能量 Eo 和充电脉冲过程输入的能量 Ei ,单位为 Wh; e) 按式 19 计算高功率电池系统能量效率(%)。

? ? Eo E ?100% …………………………………………………………(19) i
表11 电池系统能量效率测试 测试步骤
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 电池包或系统状态 环境适应 标准放电 静置30min 调整SOC至80%或制造商允许的最高SOC 能量效率测试工况 标准放电 静置30min 试验方法章条号 5.1.3 6.2.1a) 5.1.6 5.1.5 7.5.2 6.2 a) 5.1.6 环境温度 RT RT RT RT RT RT RT

8. 9. 10. 11. 12. 13.

调整SOC至50%SOC 能量效率测试工况 标准放电 静置30min 调整SOC至20%或制造商所允许的最低SOC 能量效率测试工况

5.1.5 7.5.2 6.2 a) 5.1.6 5.1.5 7.5.2

RT RT RT RT RT RT

7.6 循环寿命测试 循环寿命测试按照GB/T× × × × 的要求进行。 8 可靠性测试 8.1 湿热循环 8.1.1 试验规程 8.1.1.1 试验前电池系统调整 SOC 至 50%。参考 GB/T 2423.4-2008 执行试验 Db,变量见图 3。其中最 高温度是+80℃,循环次数 5 次。在执行试验程序时,受试装置根据 GB/T × × × × .1—× × × × 的要求工作在 模式 2.1(低压供电,高压系统无电流通过)进行操作,或由供需双方协商确定。 8.1.1.2 测试过程中,采集受试装置的电压、温度;热冲击试验前后分别测量受试装置正极和壳体之 间,以及负极和壳体之间的绝缘电阻,绝缘电阻测量方法参考 18384.1。 8.1.1.3 热冲击循环后,按照 6.2 的要求进行两次标准循环,评估受试装置的容量。

Y:相对湿度,%RH;Y’:温度,℃;X:时间,h; a:降温开始;b:升温结束;C:1个循环结束。 图3 湿热度循环 8.1.2 要求 按照GB/T × × × × .1—× × × × 的规定功能状态为A级。 8.2 振动试验 8.2.1 电池包或系统的振动试验 8.2.1.1 在振动测试前,按照 6.2 执行两次标准循环,评估受试装置容量。然后按照 5.1.5 调整 SOC 到 50%。 8.2.1.2 参考受试装置车辆安装位置和 GB/T 2423.43-2008 的要求,将受试装置安装在振动台上。振 动测试在三个方向上进行, 测试从 Z 轴开始, 然后是 Y 轴, 最后是 X 轴。 测试过程参照 GB/T 2423.56-2006。 8.2.1.3 对于安装在车辆簧上(车身)的受试装置,测试参数按照表 17、18 和 20 进行;对于安装位 置在车辆乘员箱下部的受试装置,测试参数按照表 17、19 和 20 进行。 8.2.1.4 每个方向的测试时间是 21 小时,如果受试装置是两个,则可以减少到 15h,如果受试装置是 三个,则可以减少到 12h。振动过程中试验环境温度相应改变。测试时间及测试环境对应关系参照表 21 进行,其中 Tmin 取-40℃,Tmax 取 75℃,或者按照电池包或系统制造商和测试机构协议的其他温度。 8.2.1.5 由供需双方定义振动过程中的工作模式。推荐对电池包或电池系统进行反复的标准循环,标 准循环之间静置 30min。 8.2.1.6 振动测试后,根据 6.2 执行两次标准循环,评估振动试验对受试装置容量的影响。 8.2.1.7 振动试验台要保证如下控制参数: f) 控制频率误差:1.25±0.25Hz; g) 报警容差:±3dB h) 中断容差:±6dB。 表12 Z 轴 PSD 值
频率 Hz 5 10 20 200 RMS 功率谱密度(PSD) g?/Hz 0.05 0.06 0.06 0.0008 1.44 g 功率谱密度(PSD) (m/s?)?/Hz 4.81 5.77 5.77 0.08 14.13 m/s?

表13 Y 轴 PSD 值 电池包或电池系统的安装在车身上
频率 Hz 5 20 200 RMS 功率谱密度(PSD) g?/Hz 0.04 0.04 0.0008 1.23 g 功率谱密度(PSD) (m/s?)?/Hz 3.85 3.85 0.08 12.07 m/s?

表14 Y 轴 PSD 值 电池包或电池系统的安装在车身下
频率 Hz 5 10 20 50 200 RMS 功率谱密度(PSD) g?/Hz 0.01 0.015 0.015 0.01 0.0004 0.95 g 功率谱密度(PSD) (m/s?)?/Hz 0.96 1.44 1.44 0.96 0.04 9.32 m/s?

表15 X 轴 PSD 值
频率 Hz 功率谱密度(PSD) g?/Hz 功率谱密度(PSD) (m/s?)?/Hz

5 10 20 200
RMS

0.0125 0.03 0.03 0.00025 0.96 g

1.20 2.89 2.89 0.02 9.42 m/s?

图4 电池包或系统的振动测试功率谱密度曲线

表16 温度和时间
不同受试装置数量下的测试时间 1个 0 105 420 525 700 1085 1260 2个 0 75 300 375 500 775 900 3个 0 60 240 300 400 620 720 环境温度 RT RT RT RT RT RT RT

Σ =21h

Σ =15h

Σ =12h

/

8.2.2 电池包或系统的电子装置的振动试验 8.2.2.1 对于安装位置为车辆簧上(车身)的受试装置,按照图 5 和表 22 对电池包或系统的电子装置 进行随机振动试验;对于其他安装位置的受试装置,参照 GB/T × × × × .3—× × × × 的相关试验进行测试, 或者根据车辆实际运行过程的测试数据进行测试。 8.2.2.2 参照 GB/T 2423.56-2006 执行随机振动。受试装置的每个平面都进行 8 小时的振动测试。 8.2.2.3 振动试验台的控制参数满足 8.2.1.7 的要求。 8.2.2.4 振动过程中受试装置按照 GB/T × × × × .1—× × × × 的要求,工作在 3.2 模式。

图5 加速度 PSD 和频率对应关系

表17 PSD 值和频率
频率 Hz 10 55 180 300 360 1000 RMS 功率谱密度 (m/s?)?/Hz 20 6,5 0,25 0,25 0,14 0.14 27.8 m/s?

8.2.3 要求 8.2.3.1 按照 8.2.1 和 8.2.2 进行振动测试,不能发生机械破坏或电故障。 8.2.3.2 按照 GB/T × × × × .1—× × × × 的要求,操作模式 3.2 中的功能状态为 A 级,其他操作模式下的功 能状态为 C 级。 8.3 热冲击 8.3.1 测试规程 8.3.1.1 在开始测试前, 按照 6.2 的要求进行两次标准循环, 评估受试装置的容量。 并调整 SOC 至 50%。

8.3.1.2 停止受试装置所有的热控制功能,将受试装置放置在封闭空间内,使环境温度在 80~-40℃ 之间变化。到达温度极限值的时间要小于等于 30min,受试装置在任意极限温度下保持最小 1h 的时间, 循环 5 次。热冲击过程中的受试装置按照 GB/T × × × × .1—× × × × 的要求工作在模式 2.1,或者由由供需双 方协商确定。 8.3.1.3 如果设备允许, 可以按照试验时间要求将受试装置在两个设定在固定温度的环境箱之间转移。 8.3.1.4 测试过程中,采集受试装置的电压、温度;热冲击试验前后分别测量受试装置正极和壳体之 间,以及负极和壳体之间的绝缘电阻,绝缘电阻测量方法参考 18384.1。 8.3.1.5 热冲击循环后,按照 6.2 的要求进行两次标准循环,评估受试装置的容量。 8.3.2 要求 8.3.2.1 循环完成以后,受试装置不得有任何损坏,包括所有的密封;受试装置控制线路应完好。 8.3.2.2 按 GB/T × × × × .1—× × × × 的要求,功能状态为 A 级。 8.4 机械冲击 8.4.1 测试规程 8.4.1.1 8.4.1.2 8.4.1.3 8.4.1.4 测试前按照 6.2 的要求进行两次标准循环,评估受试装置的容量,调整 SOC 至 50%。 按照 GB/T × × × × .3—× × × × 4.2.2 的要求进行测试。 机械冲击过程中,对受试装置按照 6.2 的要求进行标准放电。 在机械冲击测试后,按照 6.2 的要求进行两次标准循环,评估受试装置的容量。

8.4.2 要求 功能状态应达到 GB/T××××.1 定义的 A 级。 9 安全性能测试 参照 GB/T××××的要求进行。

附 录 A (资料性附录) 电池包和电池系统的典型结构 A.1 电池包 电池包是能量存储装置,包括单体或模块,通常还包括蓄电池电子部件、高压电路、过流保护装置 及与其他外部系统的接口(如冷却、高压、辅助低压和通讯等)。对于高于60V d.c.的电池包,宜包括 手动切断功能。所有部件应该被安装在常用防撞蓄电池箱内。图 A.1 是一个电池包的典型结构。

图 A.1 电池包典型结构 A.2 电池系统 电池系统是能量存储装置,包括单体或模块或电池包,还包括电路和电控单元(如电池控制单元, 电流接触器)。对于高于60V d.c.的电池系统,应该包括手动切断功能。电池系统的典型结构有两种, 分别是集成了电池控制单元的电池系统和带外置电池控制单元的电池系统,分别如图 A.2和A.3所示。

图 A.2 含集成蓄电池控制单元的电池系统典型结构

图 A.3 外置蓄电池控制单元的电池系统典型结构

附 录 B (规范性附录) 电池包和电池系统的测试项目 B.1 电池包和系统需要进行的测试项目 高能量锂离子动力电池包和系统需要进行的测试项目如表 B.1 所示。

表 B.1 动力电池包和系统需要进行的测试项目
试验项目 室温下的容量和能量测试 高温下的能量和容量测试 基 本 性 能 试 验 低温启动功率测试 能量效率测试 循环寿命测试 湿热循环 可 靠 性 试 验 机械冲击 安 全 性 测 试 保护性安全测试 电池系统 9 GB/T 电池包,电池系统 8.4 热冲击 电池包,电池系统 8.3 电池系统 电池系统 电池系统 电池包,电池系统 7.4 7.5 7.6 8.1 无负载容量损失 电池系统 7.3 功率和内阻测试 电池包,电池系统 7.2 低温下的能量和容量测试 适用范围 电池包,电池系统 电池包,电池系统 电池包,电池系统 试验方法章条号 7.1.1 7.1.2 7.1.3 试验条件 RT,1C,10C 40℃,1C 0℃,-18℃,1C RT,80%,50%,20%。 40℃、0℃、-18℃,50% RT,80%SOC,1 个月,低压关断, BCU 不工作 20%SOC,-18℃。 RT,80%,50%,20% GB/T

X X X X

50%SOC,80℃,5 次,2.1 模式,A 状态。 高温阶段功能检查模式未定 50%SOC,RT,标准循环。 状态为 A 级

振动试验

电池包,电池系统

8.2

80~-40℃,变化时间不高于 30min。 在极限温度下保持 1h, 循环 5 次。工作模式未定义。
50%SOC,Z 轴,工作模式未定。 功能状态为 A 级。

X X X X

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