电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程第2部分

1、电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程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。本部分适用于装载在电动汽车上，主要以高能量应用为目的的锂离子动力蓄电池包和蓄电池系统， 以高能量应用为目的的镍氢动力蓄电池包和系统等可参照执行。2 规范性引用文件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 19596 电动汽车术语3 术语和定GB/T19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件义3.1蓄电池电子部件 batt

2、ery electronics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

3、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

4、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 高能量蓄电池high energy traction battery设计目的为高能量应用的动力电池3.9 高功率蓄电池high prower traction battery设计目的为高功率应用的动力电池3.10 高压 high voltage最大工作电压大于30 V a.c.(rrns)且小于或等于.1000 V a.c.(rms)，或大于60 V d. c.且小于或等于1500 Vd.c.的电压。3.11 低压 low volCage 最大工作电压不30

5、V a.c.(rrns)， 或不大于60 V d. c.的电压。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5 通用测试条件5.1 一般条件除非在某些具体测试项目中另有说明，测试工作在温

6、度为室温25，湿度为15%90%除非在某些具体测试项目中另有说明，测试工作在温度为室温25，湿度为15%90%5.1.1 除非在某些具体测试项目中另有说明，测试工作在温度为室温25±2，湿度为15%90%环境下进行。5.1.2 测试样品交付时需要包括必要的操作文件，以及和测试设备相连所需的接口部件，如连接器、插 头，包括冷却接口，蓄电池包和蓄电池系统的典型结构参见附录A。制造商需要提供蓄电池包或系统的 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，在进行测试前测试样品需要完成环境适应过程：在低温下静置 不少于24H、在高温下静置不小于16H或单体电池温度

7、与目标环境温度差值不超过2。测试样品 如果包含蓄电池控制单元，则环境适应过程需要将其关闭。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.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

8、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.

9、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。5.1.10 蓄电池放电电流符号为正，充电电流为负。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%； 温度：±25.3 数据记录间隔除非在某些具体

10、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 电池包的准备蓄电池包的高压、低压及冷却装置要和测试平台设备相连，开启蓄电池包的被动保护功能。根据蓄 电池包制造商的要求和试验测试规程，测试平台检测和控制电池包的工作状态和工作参数，并保证主动 保护开启，必要时可以通过断开蓄电池包的主接触器来实现。冷却装置根据制造商的要求工作。蓄电 池包测试过程中，蓄电池包和测试平台之间没有信息交换，蓄电池包的参数限值由测试平台直接控制。 测试平台检测蓄电池包的电流、电压、容量或能量等参数，并将这些数据作为检测结果和计算依据。5.4.

11、2 电池系统的准备蓄电池系统的髙压、低压、冷却装置及要和测试平台设备相连，开启蓄电池系统的主动和被动保护。测试平台保证测试参数和条件与测试规程的要求一致，并保证电池系统工作在合理的限值之内，这些限值由BCU；通过总线传输至测试平台。BCU控制冷却装置的工作。必要时BCU的程序可以由蓄电池系统制造商根据测试规程进行更改。主动保护同时也需要由平台测试设备保证，必要时可以通过断开蓄电池系统的主接触器实现。蓄电池系统测试过程中，蓄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。测试平台检测蓄电池系统的电流、电压、容量或能量等

12、参数，并将这些数据作为检测结果和计算依据。蓄电池系统上传的参数不作为检测结果或测试依据5.4.3测试样品的质量和体积用量具测量测试样品的外形尺寸，计箅出测试样品的体积，单位L。用衡器测量测试样品的质量， 单位KG。如测试样品包含有强制冷却系统，则裇量或计算其质量和体积时，应将冷却系统包括在内，如 冷却管路等。如果冷却系统使用液冷方式，则冷却液的质量也应计算在内。若测试样品的冷却系统和 整车或其他系统冷却集成在一起，则仅考虑和测试样品相关部分的质量和体积。难以测量时，可采用制造商提供的数据和数据测试依据。6 通用测试循环6.1 预处理循环6.1.1 . 正式测试开始前，蓄电池包或系统需要先进行预

13、处理循环预处理循环在室温下进行，其步骤 如下：a) 以1C或按照制造商推荐的充电机制充电至制造商规定的充电截止条件；b) 静置30minc) 以1C或按照制造商推荐的充电机制放电至制造商规定的充电截止条件；d) 静置30mine) 充复步骤a)-d)5次6.1.2 电池系统的预处理循环如果蓄电池包或系统连续两次的放电容量变化不髙于额定容量的3，则认为蓄电池包或蓄电 池系统完成了预处理，预处理循环可以中止。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

14、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，静置30min；b) 标准充电：根据蓄电池制造商提供的充电机制充电，静置30min；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。6.2.3 本部分提到的“标准循环”的环境温度是室温（RT）而单独提到的“标准充电”的环境温度按照具体条款的规定执行。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

15、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。7.1.1.5 根据7.1.1.4计算1C、Imax(T)倍率下的放电容量和能量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的放电容量为测试对象的实际可用容量。7.1.2.3 记录步骤3和步骤5结束时测试样品的最小监控单元的电压。表1 室温下能量和容量 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应*5.1.3RT2.标准循环6.2RT3.1C放电7.1.1.3RT4.标准

16、充电6.2 b）RT5.Imax(T)放电7.1.1.3RT7.1.3 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 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应5.1.3RT2.标准充电6.2b）RT3.标准循环6.2RT4.环境适应5.1.3405.1C放电7.1.1.3406.环境适应5.1.3RT7.电池包或系统状态6.2.1b)RT8.标准充电6.2RT9.标准循环5.1.34010.Imax(T)放电7.1.1.3407.1.4 低温下的能量和容量测试电池包和系统需要测

17、试0和-20下的1/3C和Imax(T)能量和容量。按照表3的测试步骤进行试验。表3 低温下能量和容量 测试步骤电池系统能量效率测试 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1. 环境适应5.1.3RT2. 标准充电6.2.1b）RT3. 标准循环6.2RT4. 标准放电6.2.1b)0 5. 1/3C放电7.1.1.30 6.环境适应5.1.3RT7.标准充电6.2RT8.标准循环6.2RT9.适应环境5.1.30 10.1C放电7.1.1.30 11.环境适应5.1.3RT12.标准充电6.2.1b)RT13.标准循环6.2RT14.环境适应5.1.30 15.Imax(T)放电

18、7.1.1.30 16.环境适应5.1.3RT17.标准充电6.2.1b)RT18.标准循环6.2RT19.环境适应5.1.30 20.1/3C放电7.1.1.30 21.环境适应5.1.3RT22.标准充电6.2.1b)RT23.标准循环6.2.RT24.环境适应5.1.3-20 25.1C放电7.1.1.3-20 26.环境适应5.1.3RT27.标准充电6.2.1b)RT28.标准循环6.2RT29.环境适应5.1.3-20 30Imax(T)放电7.1.1.3-20 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

19、，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7.2.3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。不同环境温度和SOC下可以不同，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

20、0.75。如果电池包或系统的最大允许脉冲充电电流小于0.75，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，适当降低后重新进行试验。7.2.2.4 功率和内阻测试分别在4个不同温度下进行，分别为40、室温、0 、-20 。7.2.2.5 功率和内阻测试分别在3个不同SOC下进行，分别90%(或由制造商规定的最高允许状态)、50%、20%（或由制造商规定的最低允许状态）.表4 功率和内阻测试工况 步骤时间 图1 脉冲功率特性曲 表5 需要测试的电压和电流7.2.3 功率和内阻计算7.2.3.1 放电内阻计算：7.2.3

21、.2 充电内阻计算7.2.3.3 放电功率计算7.2.3.4 充电功率计算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 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应5.1.3RT2.标准放电6.2.1.bRT3.标准循环6.2 RT4.调整SOC至目标值5.1.5RT5.环境适应5.1.3RT6.功率和内阻测试工况7.2.2RT表7 高温下电池包或系统功率和内阻测试 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应5.1.3RT2.标准充电.6.2.1

22、.bRT3.标准循环6.2 RT4.调整SOC至目标值5.1.5RT5.环境适应5.1.3406.功率和内阻测试工况7.2.240表8 低温下电池包或系统功率和内阻测试 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应5.1.3RT2.标准充电6.2.1.bRT3.标准循环6.2 RT4.调整SOC至目标值5.1.5RT5.环境适应5.1.306.功率和内阻测试工况7.2.207.环境适应5.1.3RT8.标准充电6.2.1.bRT9.标准循环6.2RT10.调整SOC至目标值5.1.5RT11.环境适应5.1.3-2012.功率和内阻测试工况7.2.2-207.3 无负载容量损

23、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和10进行。7.3.2 。该测试仅适用于蓄电池系统7.3.3 ：搁置过程中蓄电池管理系统由辅助电源供电，工作状态由制造商规定。7.3.4 无负载容量损失测试中被测电池系统处于制造商规定的满电态。7.3.5 无负载容量损失在两个不同温度下测得，分别为室温和40。7.3.6 测试周期为 168 11(7 天、720 1(30 天）。7.3.7 搁置结束后，测试无负载容量和能量损失。表9 动力电池系统无负载容量损失 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环

24、境适应5.1.3RT2.标准充电6.2.1.bRT3.标准循环6.2RT4.搁置168H（7天）7.3.6RT5.标准循环2次6.2RT6.搁置720H（30天）73.6RT7.标准循环2次6.2RT7.4 储存中能量损失7.4.1 存储中容量损失是指蓄电池系统长期存储状态下的容量损失。测试在室温下按照表11进行.7.4.2 该测试仅适用于电池系统。7.4.3 存储过程中断开蓄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。7.4.4 低温启动功率 存储过程中，电池系统的S0C为50%(或由制造商和客户商定） 7.4.5 存储温度为45.7.4.6 存储周期为720H7.4.7

25、 存储结朿，测试电池系统的剩余容量。确定电池系统的容量损失率。表10 电池系统低温启动功率测试 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应5.1.3RT2.标准充电6.2 .1.bRT3.标准循环6.2 RT4.搁置168H（7天）7.3.6405.环境适应5.1.3RT6.标准循环两次6.2RT7.搁置720小时（30天）7.3.6408.环境适应5.1.3RT9.标准循环2次6.2-RT表11 动力蓄电池系统储存中容量损失测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环境温度1.环境适应5.1.3RT2.标准充电6.2.1b）RT3.标准循环6.2RT4.调整SOC至50%

26、或制造商和客户商定5.1.5RT5.储存720H（30天）7.4.6456.环境适应5.1.3RT7.标准循环2次6.2RT7.5 能量效率 7.5.1 能量效率测试旨在测试电池系统在不同温度不同倍率充电时的性能以及能量循环效率。7.5.2 该测试仅适用于蓄电池系统7.5.3 ：能量效率测试在三种不同温度下进行，分别为室温、0 和Tmin由制造商和客户商定。7.5.4 能量效率测试以二种不同倍率进行，分别为1C、Imax(T)。7.5.5 具体测试步骤如表12所示。7.5.6 根据公式来计算不同温度不同倍率下的能量效率.表12 电池系统能量效率测试 测试步骤序号电池包或系统状态试验方法章条号环

27、境温度1. 环境适应5.1.3RT2. 标准充电6.2.1b）RT3. 标准循环6.2RT4. 标准放电6.2.1a)RT5. 1C放电RT6.搁置1HRT7.标准循环6.2RT8.标准放电6.265666.2.1.aRT9.Imax（T）充电RT10.搁置1HRT11.标准循环6.2RT12.环境适应5.1.30 13.标准放电6.2.1a)0 14.1C充电0 15.环境适应5.1.3RT16.标准循环6.2RT17.环境适应5.1.30 18.标准放电6.1.2a)0 19.Imax（T）充电0 20.环境适应5.1.3RT21.标准循环6.2RT22.环境适应5.1.3Tmin23.标准放电6.2.1a)Tmin24.1C充电Tmin25