GB∕ T 40433-2021 电动汽车用混合电源技术要求（正式版）

ICS43.080GB/T40433—2021国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T40433—2021 I 5技术要求 4附录A(资料性)混合电源系统结构及应用 IGB/T40433—2021本文件按照GB/T1.1—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。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归口。本文件起草单位：万向一二三股份公司、中国汽车技术研究中心有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、上汽通用五菱汽车股份有限公司、中国第一汽车股份有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、重庆长安新能源汽车科技有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、湖南科霸汽车动力电池有限责任公司、比亚迪汽车工业有限公司、戴姆勒大中华区投资有限公司、沃尔沃汽车(亚太)投资控股有限公司、捷豹路虎(中国)投资有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、东风汽车有限公司东风日产乘用车公司、银隆新能源股份有限公司。1GB/T40433—2021电动汽车用混合电源技术要求本文件规定了电动汽车用混合电源系统的技术要求和试验方法。本文件适用于最高直流工作电压低于60V的混合电源系统。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GB/T2408—2008塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法GB/T19596电动汽车术语GB/T31467.1—2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程GB38031—2020电动汽车用动力蓄电池安全要求3术语和定义GB/T19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1由两个或两个以上不同种类或电压等级的可充电储能单元组成的电能供给系统。变换器以及相应附件(低压电路及机械总成等),其典型结构示意图见图A.1。3.2混合电源系统中提供主要电能供给的电源。3.3混合电源系统中辅助主电源提供电能供给的电源。3.4容量保持率capacityretentionrate蓄电池以某一初始荷电状态在一定温度下贮存一定时间后，放电容量与初始荷电状态对应的容量之比。3.54符号与缩略语下列符号和缩略语适用于本文件。2GB/T40433—2021FS:满量程(FullScale)I'max(SOC,T,t):某SOC,试验环境温度T,脉冲持续时间t下的最大允许放电电流RT:室温(RoomTemperature)5技术要求5.1.1混合电源系统典型应用及布置方式见附录A中图A.2。a)环境温度：-30℃~50℃;b)相对湿度：10%～95%;5.2功能要求5.2.1混合电源系统应具备充放电功能，可用于存储整车制动过程中回馈的电能，以及为整车动力输出提供辅助电能。息记录以及故障处理等功能。混合电源系统应满足A级电压电路最大工作电压要求。混合电源系统各部件外壳应符合GB/T2408—2008中规定的V-0级要求。对于包含12V铅酸蓄电池的混合电源系统，除12V铅酸蓄电池外的部件外壳应符合GB/T2408—2008中规定的V-0级要求。5.3.5.1向车辆动力系统提供能量的主电源安全性应符合GB38031—2020的要求。3GB/T40433—20215.3.5.2对于布置在乘客舱内的主电源，应至少满足以下一种要求：a)主电源应具备排气装置，在发生排气时通过整车排气管道将气体导出至乘客舱外；b)按照6.4.2.2进行排气安全试验，排气成分及浓度应不会对乘客造成伤害；c)制造商应提供安全性说明文件，证明主电源排气不会对乘客造成伤害。混合电源系统或主电源按照6.5.1进行试验，其-20℃放电容量应不低于室温放电容量的70%,0℃放电容量应不低于室温放电容量的90%,40℃放电容量应不低于室温放电容量的95%。5.4.2功率性能混合电源系统或主电源按照6.5.2进行试验，其室温10s最大脉冲充放电倍率应不低于20C,室温10s充放电功率密度应不低于1kW/kg。混合电源系统或主电源按照6.5.3进行试验，其无负载容量损失应不低于表1中的要求。表1混合电源系统无负载容量损失混合电源系统类型试验温度试验周期容量保持率容量恢复率主电源为锂离子蓄电池的混合电源系统主电源为镍氢蓄电池的混合电源系统5.4.4存储中容量损失混合电源系统或主电源按照6.5.4进行试验，其存储中容量损失应不低于表2中的要求。表2混合电源系统存储中容量损失混合电源系统类型试验温度试验周期容量保持率容量恢复率主电源为锂离子蓄电池的混合电源系统主电源为镍氢蓄电池的混合电源系统混合电源系统或主电源按照6.5.5进行试验，其高低温启动功率由供需双方协商确定。4GB/T40433—20215.5循环寿命混合电源系统或主电源按照6.6进行试验，其循环寿命由供需双方协商确定。6试验方法6.1试验条件6.1.1一般条件a)环境温度：22℃±5℃;b)相对湿度：10%～90%;6.1.1.2本文件所提到的室温，是指25℃±2℃。6.1.1.3混合电源系统交付时需要包括必要的操作文件，以及和试验设备相连所需的接口部件(如连接6.1.1.4当试验的目标环境温度改变时，在进行试验前试验对象需要完成环境适应过程：在低温下静置不小于24h;在高温下静置不小于16h。试验样品如果包含混合电源系统控制单元，则环境适应过程需要将其关闭。6.1.1.5调整SOC至试验目标值m%的方法：按制造商提供的充电方式将主电源充满电，静置1h,以1C恒流放电(100—m)/100h。每次SOC调整后，在新的试验开始前试验对象需要静置30min。6.1.1.6试验过程中的放电倍率大小按照本文件的规定执行，充电机制和放电截止条件由制造商提供。6.1.1.7如果主电源实际可用容量与额定容量之差的绝对值超过额定容量的5%,则在试验报告中要明确说明，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。6.1.1.8主电源放电电流符号为正，充电6.1.2试验仪器及仪表准确度6.1.2.1试验仪器、仪表准确度应不低于以下要求：a)电压测量装置：±0.5%FS;b)电流测量装置：±0.5%FS;c)温度测量装置：±0.5℃;d)时间测量装置：±0.1%FS;e)尺寸测量装置：±0.1%FS;f)质量测量装置：±0.1%FS。6.1.2.2试验过程中，充放电装置、温控箱等控制仪器的控制精度应不低于以下a)电压：±1%;b)电流：±1%;c)温度：±2℃。6.2数据记录除非另有要求，否则试验数据(如时间、温度6.3试验准备6.3.1混合电源系统的低压接口、充放电接口、冷却装置及电池管理系统要和试验平台设备相连，开启5GB/T40433—2021混合电源系统的主动和被动保护。试验平台和电池管理系统之间实现正常通信，试验平台保证试验参数、条件与试验规程的要求一致，并保证电池系统工作在合理的限值之内，这些限值由电池管理系统通过总线传输至试验平台。必要时电池管理系统的程序可以由混合电源系统制造商根据试验规程进行更改。主动保护同时也需要由试验平台保证，必要时可以通过断开混合电源系统的主接触器实现。6.3.2混合电源系统试验过程中，混合电源系统通过总线和试验平台通信，将混合电源系统状态参数和工作限值实时传输给试验平台，再由试验平台根据电池状态和工作限值控制试验过程。6.3.3试验平台检测混合电源系统的电流、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。混合电源系统上传的参数不作为检测结果或试验依据。6.4安全试验按照GB/T2408—2008的规定进行试验。6.4.2.1按照GB38031—2020的规定进行试验。6.4.2.2参照附录B或供需双方商定的方法进行排气安全试验。6.5电性能试验按照GB/T31467.1—2015中7.1的规定进行试验。6.5.2功率性能6.5.2.1功率性能试验在室温下进行，试验步骤如表3所示。表3功率性能试验步骤序号混合电源系统或主电源状态试验方法章条号1环境适应2标准充电按照GB/T31467.1—2015中6.2.1b)3标准循环按照GB/T31467.1—2015中6.245环境适应6功率性能试验78环境适应9功率性能试验环境适应功率性能试验66.5.2.2功率性能试验工况分别如表4、图1和图2所示，试验过程中需要记录的数据如表5所示。表4功率性能试验工况步骤时间时间增量s累计时间s电流00020C或I'max(SOC,RT,10),取两者绝对值之间较大值0—20C或一I'max(SOC,RT,10),取两者绝对值之间较大值0时间/s7GB/T40433—2021表5功率特性试验数据记录时间S电压V电流A对应电流值0U₀0U₁20C或I'max(SOC,RT,10),取两者绝对值之间较大值U₂20C或Imax(SOC,RT,10),取两者绝对值之间较大值U₃040.1U₄—20C或一I'mx(SOC,RT,10),取两者绝对值之间较大值U₅—20C或一I'max(SOC,RT,10),取两者绝对值之间较大值U₆0试验过程中，混合电源系统或主电源的电压不应超过压保护限值和欠压保护限值。6.5.2.3按照式(1)和式(2)分别计算10s充放电功率：P10.dch=U₂×I₂ (1)P10,che=U₅×I₅ (2)式中：P10.dch——10s放电功率，单位为千瓦(kW);P10.cha——10s充电功率，单位为千瓦(kW)。6.5.2.4用衡器测量混合电源系统或主电源的质量，然后按照式(3)和式(4)分别计算充放电功率密度。 (3)Pdn.cha=P10.cha/M (4)式中：放电功率密度，单位为千瓦每千克(kW/kg);Pden,cha——充电功率密度，单位为千瓦每千克(kW/kg);M——混合电源系统或主电源的质量，单位为千克(kg)。6.5.3无负载容量损失按照GB/T31467.1—2015中7.3的规定进行试验。6.5.4存储中容量损失按照GB/T31467.1—2015中7.4的规定进行试验。6.5.5高低温启动功率按照GB/T31467.1—2015中7.5的规定进行试验。6.6循环寿命试验6.6.1试验应在室温或供需双方商定的环境温度中进行。86.6.2试验应采用6.6.3或供需双方商定的试验工况进行。25-25-200200250300ASOC=—1.94%50图3主放电工况示意图表6主放电工况试验步骤时间增量s累计时间s电流倍率%55—2.778—5.556—10.000—10.0005—15C—7.917—10C—5.139—5C0.0000.0005—2.083—4.861—10.000—10.0005—12.5C—8.2647—7.5C—6.806—5C—1.944—1.944925F25F20-AS0C=+1.94%图4主充电工况示意图表7主充电工况试验步骤时间增量s累计时间S电流倍率%55—15C—10C4.861—5C54.4445—12.5C7—7.5C—5C5%1205GB/T40433—2021%1205表8混合电源系统循环寿命试验步骤步骤试验内容1按照6.5.1方法测试容量2按照GB/T31467.1—2015中7.2的规定或供需双方商定的方法测试直流内阻3按照6.1.1.5方法调整SOC至80%或供需方商定的主电源工作上限SOC4搁置30min5运行“主放电工况”直到：——30%SOC或者供需方商定的主电源工作下限SOC,或——企业规定的放电终止条件6运行“主充电工况”直到：——80%SOC或者供需方商定的主电源工作上限SOC,或——企业规定的充电终止条件7重复步骤5～6共50次8重复步骤1～7,直到以下任一条件达到：—电池可用容量衰减到出厂状态的50%;—直流内阻增加到出厂状态的150%;-——电池的功能性能不满足整车使用需求；——能量吞吐量达到设计要求；——供需双方商定的电池寿命终止条件9按照6.5.1方法测试容量按照GB/T31467.1—2015中7.2的规定或者供需方商定的方法测试直流内阻步骤3中调节SOC时，需要基于步骤1中测量得到的容量值进行调节。80-40-0020004000600080001000012000时间/s图5混合电源系统循环寿命试验SOC波动示意图GB/T40433—2021(资料性)混合电源系统结构及应用A.1混合电源系统结构一个典型的混合电源系统，如图A.1所示的48V混合电源系统，主要包括48V电源(主电源)、十-4十2356-6——12V电源；图A.1混合电源系统典型结构示意图A.2混合电源系统应用及布置方式双向DCDC电机主电源图A.2混合电源系统应用示意图GB/T40433—2021(资料性)B.1概述本方法用于主电源排气气体成分检测和危害分析。B.2试验对象试验对象为主电源。B.3试验方法B.3.1试验准备封气体收集装置。B.3.1.2气体收集装置内充入惰性保护气体，惰性保护气体体积分数应大于98%。B.3.1.3按照制造商提供的充电方法将试验对象充电至100%SOC。7632 图B.1试验平台示意图B.3.2触发排气B.3.2.1采用加热方式触发单体电芯排气时，可按照GB38031—2020中C.5.3的规定进行试验。B.3.2.2采用过充方式触发单体电芯排气时，以制造商规定且不小于1C的电流恒流充电至200%SOCGB/T40433—2021B.3.3气体收集并持续2b)当气体收集装置内气体温度恢复到环境温度且压强达到稳定状态(温度降低速率小于5℃/h,h以上),计算产气量：按照式(B.1)计算试验前气体收集装置内初始气体物质的量：…………(B.1)式中：n₁——气体收集装置内初始气体物质的量，单位为摩尔(mol);p₁——气体收集装置初始压强，单位为帕斯卡(Pa);V——气体收集装置体积，单位为升(L);R———理想气体常数，值为8.314,单位为焦耳每摩尔开尔文[J/(mol·K)];T₁——初始环境温度，单位为开尔文(K)。按照式(B.2)和式(B.3)计算排气后产生气体物质的量：式中：…………(B.2)n₂