2024隧道施工电机车锂电池系统技术规范

隧道施工电机车锂电池系统技术规范³pe×ifi×ation隧道施工电机车锂电池系统技术规范³pe×ifi×ationforLithiumIonBattery³y›tem†e×hnologyof隧道施工电机车锂电池系统技术规范1范围型式检验、标志、包装、运输、储存等。本标准适用于隧道施工电机车锂电池模组及其系统。²规范性引用文件用于本文件；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/T2423.102Fc）GB2894-2008安全标志及其使用导则GB/T2900.41-2008电工术语原电池和蓄电池GB4208-2008外壳防护等级GB/T18487.1-20151GB/T20234.3-20153隧道施工电机车锂电池系统技术规范1范围型式检验、标志、包装、运输、储存等。本标准适用于隧道施工电机车锂电池模组及其系统。²规范性引用文件用于本文件；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/T2423.102Fc）GB2894-2008安全标志及其使用导则GB/T2900.41-2008电工术语原电池和蓄电池GB4208-2008外壳防护等级GB/T18487.1-20151GB/T20234.3-20153GB/T24343工业机械电气设备绝缘电阻试验规范GB/T24344工业机械电气设备耐压试验规范GB26134乘用车顶部抗压强度GB/T27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议GB/T31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法GB/T31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法GB/T34014汽车动力蓄电池编码规则GB34655客车灭火装备配置要求GB/T35174-2017城市公共汽电车车载终端数据总线接口通信规范3术语和定义GB/T2900.41、GB/T19596中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1锂离子电池lithiumionbattery含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的装置。该装置包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等，并被设计成可充电。3.²lithiumionbatterymodule端子，并作为电源使用的组合体（可以带有或不带电池监控及保护装置）。3.3lithiumionbattery›y›tem（备、消防装置以及机械总成等）构成的能量存储装置。3.4batterymanagementy›tem（BM³）护电池防止过充放、过温欠温工作，为电池提供通信接口和保护的系统。3.‘端子，并作为电源使用的组合体（可以带有或不带电池监控及保护装置）。3.3lithiumionbattery›y›tem（备、消防装置以及机械总成等）构成的能量存储装置。3.4batterymanagementy›tem（BM³）护电池防止过充放、过温欠温工作，为电池提供通信接口和保护的系统。3.‘rated×apa×ity由制造商标明的有效放电容量，用C表示，单位为Ah。3.6漏液leakage电池内部液体泄漏到电池壳体外部。3.7起火fire1s3.8e×plo›ion电池壳体破裂，伴随着剧烈响声，且有固体物质等主要成分抛射。3.9热失控thermalrunaway由于单体电池的放热反应引发的不可控的电池温度剧烈升高现象。3.10e×tingui›hingequipment装有灭火剂并能驱动灭火剂实施灭火的装置。3.11in›ulationre›i›tan×e2压一定时间后电极间总电流之比。其值取决于试样的体积电阻和表面电阻。3.1²with›tandvoltage以给定参考概率，绝缘可耐受的且具有代表性电压波形的电压。3.13degreeofprote×tion供的保护程度。4试验条件4.1环境条件隧道施工电机车锂电池系统在以下环境条件应能正常使用：充电温度：0~45℃（箱体内部温度）；放电环境温度：-20~55℃；储存环境温度：-20~55℃；空气相对湿度：≤95%；大气压力：86kPa~106kPa；海拔高度：≤2000m。4.²参数测量公差相对于规定值或实际值，所有控制值或测量值的准确度应在下述公差范围内：a）电压：±0.5%；b）电流：±1%；c隧道施工电机车锂电池系统在以下环境条件应能正常使用：充电温度：0~45℃（箱体内部温度）；放电环境温度：-20~55℃；储存环境温度：-20~55℃；空气相对湿度：≤95%；大气压力：86kPa~106kPa；海拔高度：≤2000m。4.²参数测量公差相对于规定值或实际值，所有控制值或测量值的准确度应在下述公差范围内：a）电压：±0.5%；b）电流：±1%；c）温度：±0.5℃；d）时间：±0.1%；e）容量：±1%；f）尺寸：±0.1%；g）质量：±0.1%。总则可靠、少维护型设备；‘.1欠压断电要求BMSSOC10%时），以防止过放电；‘.²低温充电要求隧道施工电机车锂电池系统BMS应具有低温自加热功能（且加热功率应不低于10℃/h），防止低温充电；‘.3安全防护要求防护装置；‘.4IP等级要求隧道施工电机车锂电池系统应具有不低于IP65的外壳防护等级；‘.‘消防装置要求GB34655器从而具有消防主动保护功能，以及与BMS有智能通讯机制从而具有消防被动保护功能；‘.6退役要求SOC70%或整个电池系统。‘.7抗压强度要求隧道施工电机车锂电池系统应参考GB26134的要求，满足不低于1.5倍锂电池系统总重的抗压强度。‘.8充电设备要求‘.‘消防装置要求GB34655器从而具有消防主动保护功能，以及与BMS有智能通讯机制从而具有消防被动保护功能；‘.6退役要求SOC70%或整个电池系统。‘.7抗压强度要求隧道施工电机车锂电池系统应参考GB26134的要求，满足不低于1.5倍锂电池系统总重的抗压强度。‘.8充电设备要求500~950V；高于950V的直流供电设备由隧道施工电机车制造商和供电设备制造商协商决定，并满足GB/T18487.1的要求。‘.9充电接口要求能，并满足GB/T20234.3-2015的要求。‘.10充电设备通信协议要求隧道施工电机车锂电池系统与直流充电设备之间的通信协议应满足GB/T27930-2015的要求。‘.11整车通信协议要求GB/T35174-2017施工电机车制造商和锂电池系统制造商协商决定。6技术要求6.1隧道施工电机车锂电池模组的技术性能要求6.1.1外观7.1.1外伤，且排列整齐、连接可靠、标识清晰等。6.1.²极性7.1.26.1.3外形尺寸及质量7.1.36.1.4电压7.1.46.1.‘室温放电容量7.1.5。6.1.6充放电效率7.1.698%；6.1.7高温放电容量7.1.790%6.1.3外形尺寸及质量7.1.36.1.4电压7.1.46.1.‘室温放电容量7.1.5。6.1.6充放电效率7.1.698%；6.1.7高温放电容量7.1.790%。6.1.8低温放电容量7.1.870%。6.1.9室温倍率放电性能7.1.9。6.1.10室温倍率充电性能7.1.1095%。6.1.11室温循环寿命200080%。6.1.1²电池模组按照7.1.12检验时，其室温荷电保持率应不低于初始容量的85%，容量恢复。6.1.13高温荷电保持与容量恢复能力电池模组按照7.1.13检验时，其室温荷电保持率应不低于初始容量的85%，容量恢复。6.1.14储存性能7.1.1490%。6.1.1‘绝缘性能7.1.15100MΩ（DC500V/min）。6.1.16耐压性能电池模组按照7.1.16检验时，电池模块的外壳对地的耐压性能应满足在AC1000V/min下无击穿或闪烁等破坏性放电现象。6.1.17安全性6.1.17.1短路7.1.17.16.1.17.²过充7.1.17.26.1.17.3过放7.1.17.36.1.17.4挤压7.1.17.46.1.16耐压性能电池模组按照7.1.16检验时，电池模块的外壳对地的耐压性能应满足在AC1000V/min下无击穿或闪烁等破坏性放电现象。6.1.17安全性6.1.17.1短路7.1.17.16.1.17.²过充7.1.17.26.1.17.3过放7.1.17.36.1.17.4挤压7.1.17.46.1.17.振动7.1.17.56.1.17.6跌落7.1.17.66.1.17.7加热7.1.17.76.1.17.8温度循环7.1.17.86.²隧道施工电机车锂电池系统的技术性能要求6.².1外观7.2.1外伤，且排列整齐、连接可靠、标识清晰等。6.².²极性7.2.26.².3外形尺寸及质量7.2.36.².4电压7.2.46.².‘室温放电容量7.2.5。6.².6充放电效率7.2.695%。6.².7绝缘性能7.2.7100MΩ（DC1000V/min）。6.².8耐压性能电池系统按照7.2.8检验时，电池系统的外壳对地的耐压性能应满足在6.².‘室温放电容量7.2.5。6.².6充放电效率7.2.695%。6.².7绝缘性能7.2.7100MΩ（DC1000V/min）。6.².8耐压性能电池系统按照7.2.8检验时，电池系统的外壳对地的耐压性能应满足在AC2U+1000V/min（U=电池系统标称电压）下无击穿或闪烁等破坏性放电现象。7试验方法7.1隧道施工电机车锂电池模组的试验方法7.1.1外观6.1.17.1.²极性6.1.27.1.3外形尺寸及质量6.1.37.1.4电压6.1.47.1.‘室温放电容量0.5C0.05Cb）1h；0.5CAh）；6.1.5a）~c）7.1.6充放电效率0.5C0.05Cb）1h；c）0.5Cd）1h；0.5C0.05CAh计）；f）1hb）1h；c）0.5Cd）1h；0.5C0.05CAh计）；f）1h；0.5CAh）；h）6.1.67.1.7高温放电容量0.5C0.05Cb）55℃±2℃5h；c）55℃±2℃0.5C截止电压；Ah计）6.1.77.1.8低温放电容量0.5C0.05Cb）-20℃±2℃24h；c）电池模组在-20℃±2℃下，以以0.5C恒流放电至任一单体电池或电池模组达到放电截止电压；Ah计）6.1.87.1.9室温倍率放电性能0.5C0.05Cb）1h；c）1CAh计）6.1.97.1.10室温倍率充电性能a）0.5Cb）1h；c）电池模组以1C恒流充电至任一单体电池或电池模组达到充电截止电压时转恒压充0.05CAh计）6.1.107.1.11室温循环寿命a）0.5Ca）0.5Cb）1h；c）电池模组以1C恒流充电至任一单体电池或电池模组达到充电截止电压时转恒压充0.05CAh计）6.1.107.1.11室温循环寿命a）0.5Cb）1h；0.5C0.05Cd）1h；0.5CAh）；f）按照b）~e）连续循环2000次。6.1.117.1.1²0.5C0.05Cb）28d；c）0.5Cd）Ah）；0.5C0.05Cf）1h；g）0.5Ch）（Ah计。6.1.127.1.13高温荷电保持与容量恢复能力0.5C0.05Cb）55℃±2℃7d；c）5h；d）0.5Ce）Ah）；0.5Cb）55℃±2℃7d；c）5h；d）0.5Ce）Ah）；0.5C0.05Cg）1h；h）0.5Ci）Ah计。6.1.137.1.14储存性能0.5C0.05Cb）1h；c）0.5C1h；d）45℃±2℃28d；e）5h；0.5C0.05Cg）1h；h）0.5Ci）Ah计。6.1.147.1.1‘绝缘性能0.5C0.05Cb）将电池模组正、负极与外部装置断开，如电池模组内部有接触器应将其处于吸合状态；若电池模组附带绝缘电阻检测系统，应将其关闭；对于不能承受绝缘电压试验的元件，测量前应将其短接或拆除；DC500V/min模组正、负极与外部裸露可导电部分之间；d）记录测试结果。6.1.157.1.16耐压性能0.5C0.05Cb）将电池模组的电源断开，主电路的开关和控制设备应闭合或旁路；对半导体器件和电容器不应断开；试验开始时施加的电压不应大于1000V/min的50%，然后在几秒钟之内1000V/min5s；c模组正、负极与外部裸露可导电部分之间；d）记录测试结果。6.1.157.1.16耐压性能0.5C0.05Cb）将电池模组的电源断开，主电路的开关和控制设备应闭合或旁路；对半导体器件和电容器不应断开；试验开始时施加的电压不应大于1000V/min的50%，然后在几秒钟之内1000V/min5s；c）按下列条件试验：1）试验电压施加部位应包括电池模块正、负极与外部裸露可导电部分之间；2）1000V/min1000V/min5%；3）交流电压应具有足够的功率以维持试验电压，可不考虑漏电流，此试验电压应为正45Hz~62Hz；d）6.1.167.1.17安全性7.1.17.1短路0.5C0.05Cb）10min5mΩ；c）1h。6.1.17.17.1.17.²过充0.5C0.05Cb）0.5C1.51h后停止充电；c）1h。6.1.17.27.1.17.3过放0.5C0.05Cb）1C90min0Vc）6.1.17.27.1.17.3过放0.5C0.05Cb）1C90min0Vc）1h。6.1.17.37.1.17.4挤压0.5C0.05Cb）按下列条件进行试验：1）挤压方向：与电池模组在电池系统布局上最容易受到挤压的方向相同。如果最容易1）；图1电池模组挤压板和挤压示意图2）挤压板形式：半径为75mm的半圆柱体，半圆柱体的长度（L）大于被挤压电池的1m；3）挤压速度：（5±1）mm/s；4）挤压程度：电池模组变形量达到30%或挤压力达到电池模组重量的1000倍或任一0V；5）10min。c）1h。6.1.17.47.1.17.振动0.5C0.05Cb）按下列条件进行试验：1）振动频率：15Hz~55Hz；2）最大加速度：4G；3）X2h，Y0.5C0.05Cb）按下列条件进行试验：1）振动频率：15Hz~55Hz；2）最大加速度：4G；3）X2h，Y2h，Z4h；c）1h。6.1.17.57.1.17.6跌落0.5C0.05Cb）1.5m1次；c）1h。6.1.17.67.1.17.7加热0.5C0.05C5℃/min130℃±2℃，30minc）1h。6.1.17.77.1.17.8温度循环0.5C0.05Cb）15次；表1温度循环试验一次循环的温度和时间c）1h。6.1.17.87.²7.².1外观6.2.17.².²极性6.2.27.².3外形尺寸及质量6.2.37.².4电压6.2.47.².‘室温放电容量0.5C0.05Cb）1h；c）电池系统以0.5C表1温度循环试验一次循环的温度和时间c）1h。6.1.17.87.²7.².1外观6.2.17.².²极性6.2.27.².3外形尺寸及质量6.2.37.².4电压6.2.47.².‘室温放电容量0.5C0.05Cb）1h；c）电池系统以0.5C恒流放电至任一单体电池或任一模组或电池系统达到放电截止电以Ah计）；6.2.5a）~c）7.².6充放电效率0.5C温度/℃时间增量/min累计时间/min温度变化率/（℃/min）25000-40606013/12-40901500256021013/1285903002/385110410025704806/70.05Cb）1h；c）电池系统以0.5C恒流放电至任一单体电池或电池模组或电池系统达到放电截止电压；d）1h；0.5C0.05C（Ah计0.05Cb）1h；c）电池系统以0.5C恒流放电至任一单体电池或电池模组或电池系统达到放电截止电压；d）1h；0.5C0.05C（Ah计f）1h；g）电池系统以0.5C恒流放电至任一单体电池或电池模组或电池系统达到放电截止电以Ah计）；h）6.2.67.².7绝缘性能0.5C0.05Cb）将电池系统正、负极与外部装置断开，如电池系统内部有接触器应将其处于吸合状态；若电池系统附带绝缘电阻检测系统，应将其关闭；对于不能承受绝缘电压试验的元件，测量前应将其短接或拆除；c）选择DC1000V/min电压等级的绝缘电阻仪进行测试，试验电压施加部位应包括电池系统正、负极与外部裸露可导电部分之间；d）记录测试结果。6.2.77.².8耐压性能0.5C0.05Cb）将电池系统的电源断开，主电路的开关和控制设备应闭合或旁路；对半导体器件和电容器不应断开；试验开始时施加的电压不应大于AC2U+1000V/min的50%，然后在几秒钟之内将试验电压平稳增加至AC2U+1000V/min并保持5s；c）按下列条件试验：1）试验电压施加部位应包括电池系统正、负极与外部裸露可导电部分之间；AC2U+1000V/min电压或直流试验电压的有效值不应大于AC2U+1000V/min的5%；3）交流电压应具有足够的功率以维持试验电压，可不考虑漏电流，此试验电压应为正45Hz~62Hz；d）6.2.88检验规则8.1检验分类、检验项目、要求和样品数量8.1.1检验分类检验为型式试验和出厂检验。8.1.²检验项目2表2检验分类和检验项目试验样品序号试验项目出厂检验型式试验电池模组1外观√√2极性√√3外形尺寸及质量√√4电压√√5室温放电容量√√6充放电效率√7高温放电容量√8低温放电容量√9室温倍率放电性能√10室温倍率充电性能√11室温循环寿命AC2U+1000V/min电压或直流试验电压的有效值不应大于AC2U+1000V/min的5%；3）交流电压应具有足够的功率以维持试验电压，可不考虑漏电流，此试验电压应为正45Hz~62Hz；d）6.2.88检验规则8.1检验分类、检验项目、要求和样品数量8.1.1检验分类检验为型式试验和出厂检验。8.1.²检验项目2表2检验分类和检验项目试验样品序号试验项目出厂检验型式试验电池模组1外观√√2极性√√3外形尺寸及质量√√4电压√√5室温放电容量√√6充放电效率√7高温放电容量√8低温放电容量√9室温倍率放电性能√10室温倍率充电性能√11室温循环寿命√12室温荷电保持与容量恢复能力√13高温荷电保持与容量恢复能力√14储存性能√15绝缘性能√√8.²出厂检验3表3出厂检验要求和样品数量试验样品序号检验项目技术要求试验方法样品抽样比例电池模组1外观6.1.17.1.1100%2极性6.1.27.1.2100%3外形尺寸及质量6.1.37.1.3100%4电压6.1.47.1.4100%5室温放电容量6.1.57.1.5100%6绝缘性能6.1.147.1.14100%16耐压性能√17短路√18过充√19过放√20挤压√21振动√22跌落√23加热√24温度循环√电池系统1外观√√2极性√√3外形尺寸及质量√√4电压√√5室温放电容量√√6充放电效率√7绝缘性能√√8耐压性能√8.²出厂检验3表3出厂检验要求和样品数量试验样品序号检验项目技术要求试验方法样品抽样比例电池模组1外观6.1.17.1.1100%2极性6.1.27.1.2100%3外形尺寸及质量6.1.37.1.3100%4电压6.1.47.1.4100%5室温放电容量6.1.57.1.5100%6绝缘性能6.1.147.1.14100%16耐压性能√17短路√18过充√19过放√20挤压√21振动√22跌落√23加热√24温度循环√电池系统1外观√√2极性√√3外形尺寸及质量√√4电压√√5室温放电容量√√6充放电效率√7绝缘性能√√8耐压性能√在出厂检验中，若有一项或一项以上不合格时，产品不得出厂。8.3型式检验8.3.1需进行型式试验的情形有下列情况之一应进行型式试验：a）新产品投产和老产品转产；b）厂址变更；c）停产超过半年以上复产；d）结构、工艺或材料有重大改变；e）合同约定。8.3.²型式试验要求和样品数量4表4型式试验要求和样品数量试验样品序号试验项目技术要求试验方法样品数量及编号电池模组1外观6.1.17.1.11#~19#2极性6.1.27.1.21#~19#3外形尺寸及质量6.1.37.1.31#~19#4电压6.1.47.1.41#~19#5室温放电容量6.1.57.1.51#6充放电效率6.1.67.1.61#7高温放电容量6.1.77.1.72#8低温放电容量6.1.87.1.83#电池系统1外观6.2.17.2.1100%2极性6.2.27.2.2100%3外形尺寸及质量6.2.37.2.3100%4电压6.2.4在出厂检验中，若有一项或一项以上不合格时，产品不得出厂。8.3型式检验8.3.1需进行型式试验的情形有下列情况之一应进行型式试验：a）新产品投产和老产品转产；b）厂址变更；c）停产超过半年以上复产；d）结构、工艺或材料有重大改变；e）合同约定。8.3.²型式试验要求和样品数量4表4型式试验要求和样品数量试验样品序号试验项目技术要求试验方法样品数量及编号电池模组1外观6.1.17.1.11#~19#2极性6.1.27.1.21#~19#3外形尺寸及质量6.1.37.1.31#~19#4电压6.1.47.1.41#~19#5室温放电容量6.1.57.1.51#6充放电效率6.1.67.1.61#7高温放电容量6.1.77.1.72#8低温放电容量6.1.87.1.83#电池系统1外观6.2.17.2.1100%2极性6.2.27.2.2100%3外形尺寸及质量6.2.37.2.3100%4电压6.2.47.2.4100%5室温放电容量6.2.57.2.5100%6绝缘性能6.2.67.2.6100%8.3.3判定规则119标志、包装、运输与储存9室温倍率放电性能6.1.97.1.94#10室温倍率充电性能6.1.107.1.105#11室温循环寿命6.1.117.1.116#12室温荷电保持与容量恢复能力6.1.127.1.127#13高温荷电保持与容量恢复能力6.1.137.1.138#14储存性能6.1.147.1.149#15绝缘性能6.1.157.1.1510#16耐压性能6.1.167.1.1611#17短路6.1.17.17.1.17.112#18过充6.1.17.27.1.17.213#19过放6.1.17.37.1.17.314#20挤压6.1.17.47.1.17.415#21振动6.1.17.57.1.17.516#22跌落6.1.17.67.1.17.617#23加热6.1.17.77.1.17.718#24温度循环6.1.17.87.1.17.819#电池系统1外观6.2.17.2.11#2极性6.2.27.2.21#3外形尺寸及质量6.2.37.2.31#4电压6.2.47.2.41#5室温放电容量6.2.57.2.51#6充放电效率6.2.67.2.61#7绝缘性能6.2.77.2.71#88.3.3判定规则119标志、包装、运输与储存9室温倍率放电性能6.1.97.1.94#10室温倍率充电性能6.1.107.1.105#11室温循环寿命6.1.117.1.116#12室温荷电保持与容量恢复能力