T-CSAE 255-2022 电动汽车运行过程电池系统安全风险监测及故障预警规范

ICS43.020CCST40团体标准Specificationforsafetyriskmonitoringandfaultearlywarningofelectricvehiclebatterysysteminoperationprocess中国汽车工程学会发布IT/CSAE255—2022前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4通用要求 4.1监测数据字段 4.2监测数据上传和存储要求 25预警方法 35.1离线超时预警 35.2数据有效率预警 35.3压差异常预警 35.4温差异常预警 45.5绝缘异常预警 55.6自放电速率异常预警 66预警的处置 76.1提交诊断报告 76.2提交检修报告 7附录A（资料性）百分位数与箱形图 8A.1百分位数 8A.2箱形图 8T/CSAE255—2022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。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这些专利的责任。本文件由电动汽车产业技术创新战略联盟提出。本文件起草单位：上海蔚来汽车有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、武汉蔚来能源有限公司、武汉蔚能电池资产有限公司、中国第一汽车集团有限公司、重庆长安新能源汽车科技有限公司、奇瑞新能源汽车股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、天津力神电池股份有限公司、特来电新能源股份有限公司、南方电网电动汽车服务有限公司、蜂巢能源科技（无锡）有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司、华中科技大学、浙江吉利汽车研究院有限公司、广州小鹏汽车科技有限公司、普天新能源有限责任公司、国网广汇（上海）电动汽车服务有限公司、深圳市计量质量检测研究院、宇通客车股份有限公司、北京昇科能源科技有限责任公司、深圳格瑞安能科技有限公司。本文件主要起草人：赵建智、曾士哲、叶磊、黄源、刘仕强、穆宝、周子钧、聂瑞超、王书洋、袁昌荣、杨辉前、曾祥兵、宋开通、黄华英、江佳鑫、马全林、吴冠军、桂洋、刘彩秋、尹玉鹏、黄鹏、张建彪、万里平、李顶根、孙全、华卓立、邓迟、夏岩松、周頔、王勇士、褚政宇、姜久春。1T/CSAE255—2022电动汽车运行过程电池系统安全风险监测及故障预警规范本文件规定了在车辆运行过程中，对电动汽车电池系统安全风险监测及故障预警的通用技术。本文件适用于对锂离子动力电池系统进行故障预警的电动汽车监测平台。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，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。GB16735道路车辆车辆识别代号(VIN)GB/T19596—2017电动汽车术语GB/T32960.3—2016电动汽车远程服务与管理系统技术规范第3部分：通信协议及数据格式GB/T34014—2017汽车动力蓄电池编码规则3术语和定义GB16735、GB/T19596—2017、GB/T32960.3—2016和GB/T34014—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。监测平台monitorplatform用于监测电动汽车动力电池，接收和处理车辆数据的管理平台。行驶事件drivingevent一次完整车辆行驶过程。交流充电事件ACchargingevent一次完整车辆交流充电过程。直流充电事件DCchargingevent一次完整车辆直流充电过程。静置事件idleevent一次完整车辆静置过程。4通用要求监测数据字段电动汽车在运行过程中，应对与电池系统相关的数据进行监测。监测数据字段见表1：2T/CSAE255—2022表1监测数据字段0x01:行驶;0x02:交流充电;0x03:直流充电;0x04:静置;0x05:其他;符合GB/T32960.3—2016有效值范围：0～40000（偏移量2000A，表示-2000A～2000A最小符合GB/T32960.3—2016符合GB/T32960.3—2016符合GB/T32960.3—2016符合GB/T32960.3—2016符合GB/T32960.3—2016符合GB/T32960.3—2016参考GB/T32960.3—2016B参考GB/T32960.3—2016B监测数据上传和存储要求4.2.1车辆处于行驶事件、交流充电事件、直流充电事件时，应即时上传信息，上传周期宜小于等于4.2.2车辆在行驶事件、交流充电事件、直流充电事件结束后，上传信息应持续大于等于10min，上3T/CSAE255—2022传周期宜小于等于10s。4.2.3车辆处于静置事件时，应间歇性的上传信息。唤醒间隔宜小于等于3h，唤醒后在线时长宜大于等于2min，上传周期宜小于等于10s。4.2.4监测平台对上传的原始数据保存时间应大于等于8年。5预警方法离线超时预警5.1.1电池离线超时预警运行频率为每日1次。5.1.2被监测电池最后一次上传数据的日期为电池离线日期。5.1.3若电池离线日与预警执行日间隔大于等于n天（n由企业自定义，宜小于等于30天），则触发离线超时预警。数据有效率预警5.2.1被监测电池的数据有效率按公式(1)计算：pctvalid=×100%···············································(1)式中：pctvalid——数据有效率；Nvalid——有效数据帧数量；Nall——总数据帧数量。5.2.2有效数据帧同时满足下列要求：a)本帧中必选项不为空；b)本帧中必选项不为初始化值、异常值、无效值；c)本帧中必选项字段值在有效值范围内。5.2.3数据有效率预警运行频率为每日1次。5.2.4若存在车辆当日数据帧数量大于等于72帧，且数据有效率小于等于80%时，则触发数据有效率预警。压差异常预警5.3.1压差异常预警用于识别同一车型中电压一致性不佳的电池系统，运行频率为每日1次。5.3.2同一电池型号界定以工信部公告车型产品型号为依据，可在公告基础上根据批次、寿命作进一5.3.3对满足下列条件的数据帧计算压差值，压差为数据帧中最大单体电压和最小单体电压的差：a)SOC处于指定范围（企业自定义，例：30%～100%）；b)温度处于指定范围（企业自定义，例：0℃~40℃);c)电流处于指定范围（企业自定义，例：-100A～100A）；d)电压处于指定范围（企业自定义，例：2.5V～4.3V）；e)当日上传数据的电池系统数量处于指定范围（企业自定义，例：大于500）；f)单个电池系统当日上传的数据帧数量处于指定范围（企业自定义，例：大于500）；g)事件状态（企业自定义，例：交流充电、静置）。5.3.4获取监测平台中同一型号所有电池系统的压差，分别对每一电池系统计算当日的压差分位数。对任一电池系统可得如下3项分位数：a)电池系统压差第25百分位数V25，单位为伏特（V）；b)电池系统压差第50百分位数V50，单位为伏特（V）；c)电池系统压差第75百分位数V75，单位为伏特（V）。5.3.5电池型号压差上边缘值按公式(2)计算：4T/CSAE255—2022V0=V75total+1.5×V75total−V25total)·······································(1)式中：V0——电池型号压差上边缘值，单位为伏特（V）；V75total——以5.3.4得出的V50为样本，计算得到该电池型号当日整体的压差第75百分位数，单位为伏特（V）；V25total——以5.3.4得出的V50为样本，计算得到该电池型号当日整体的压差第25百分位数，单位为伏特（V）。5.3.6单个电池系统压差下边缘值按公式(3)计算：V1=V25−1.5×V75−V25)············································(2)式中：V1——单个电池系统压差下边缘值，单位为伏特（V）。5.3.7若存在电池系统V1>V0，则触发压差异常预警，如图1所示：图1压差异常预警示意图温差异常预警5.4.1温差异常预警用于识别同一车型中温度一致性不佳的电池系统，运行频率为每日1次。5.4.2同一电池型号界定以工信部公告车型产品型号为依据，可在公告基础上根据批次、寿命作进一步划分。5.4.3对满足下列条件的数据帧计算温差值，温差为数据帧中最高温度和最低温度的差：a)SOC处于指定范围（企业自定义，例：30%～100%）；b)电流处于指定范围（企业自定义，例：-100A～100A）；c)电压处于指定范围（企业自定义，例：2.5V～4.3V）；d)当日上传数据的电池系统数量处于指定范围（企业自定义，例：大于500）；e)单个电池系统当日上传的数据帧数量处于指定范围（企业自定义，例：大于500）；f)事件状态（企业自定义，例：交流充电和静置）。5.4.4获取监测平台中同一型号所有电池系统的温差，分别对每一电池系统计算当日的温差分位数。对任一电池系统可得如下3项分位数：a)电池系统温差第25百分位数T25，单位为摄氏度(ºC）；b)电池系统温差第50百分位数T50，单位为摄氏度(ºC）；c)电池系统温差第75百分位数T75，单位为摄氏度(ºC）。5.4.5电池型号温差上边缘值按公式(4)计算：T0=T75total+1.5×T75total−T25total)······································(1)式中：T0——电池型号温差上边缘值，单位为摄氏度(ºC）；5T/CSAE255—2022T75total——以5.4.4得出的T50为样本，计算得到该电池型号当日整体的温差第75百分位数，单位为摄氏度(ºC）；T25total——以5.4.4得出的T50为样本，计算得到该电池型号当日整体的温差第25百分位数，单位为摄氏度(ºC）。5.4.6单个电池系统温差下边缘值按公式(5)计算：T1=T25−1.5×T75−T25)············································(2)式中：T1——单个电池系统温差下边缘值，单位为摄氏度(ºC）。5.4.7若存在电池系统T1>T0，则触发温差异常预警,如图2所示：图2温差异常预警示意图绝缘异常预警5.5.1绝缘异常预警用于识别同一车型中绝缘值过低的电池系统，运行频率为每日1次。5.5.2同一电池型号界定以工信部公告车型产品型号为依据，可在公告基础上根据批次、寿命作进一5.5.3对满足下列条件的数据帧提取绝缘值：a)电流处于指定范围（企业自定义，例：0A～500A）；b)当日上传数据的电池系统数量处于指定范围（企业自定义，例：大于500）；c)单个电池系统当日上传的数据帧数量处于指定范围（企业自定义，例：大于500）；d)事件状态（企业自定义，例：交流充电、静置、行驶）。5.5.4获取监测平台中同一型号所有电池系统的绝缘值，分别对每一电池系统计算当日的绝缘分位数。对任一电池系统可得如下3项分位数：a)绝缘第25百分位数R25，单位为千欧姆（kΩ);b)绝缘第50百分位数R50，单位为千欧姆（kΩ);c)绝缘第75百分位数R75，单位为千欧姆（kΩ)。5.5.5电池型号绝缘下边缘值按公式(6)计算：R0=R25total−1.5×(R75total−R25total)······································(1)式中：R0——电池型号绝缘下边缘值，单位为千欧姆（kΩ);R75total——以5.5.4得出的R50为样本，计算得到该电池型号当日整体的绝缘第75百分位数，单位为千欧姆（kΩ);R25total——以5.5.4得出的R50为样本，计算得到该电池型号当日整体的绝缘第25百分位数，单位为千欧姆（kΩ)。5.5.6单个电池系统绝缘上边缘值按公式(7)计算：6T/CSAE255—2022R1=R75+1.5×R75−R25)············································(2)式中：R1——单个电池系统绝缘上边缘值，单位为千欧姆（kΩ)。5.5.7若存在电池系统R1<R0，则触发绝缘异常预警，如图3所示：图3绝缘异常预警示意图自放电速率异常预警5.6.1自放电速率异常预警用于识别同一车型中自放电速率过快的电池系统，运行频率为每日1次。5.6.2同一电池型号界定以工信部公告车型产品型号为依据，可在公告基础上根据批次、寿命作进一步划分。5.6.3获取监测平台满足下列条件的静置事件：a)事件状态为静置；b)事件时长大于等于指定时长（企业自定义，例：8h）；c)事件起始SOC处于指定范围（企业自定义，例：80%～100%）。5.6.4计算满足5.6.3条件的事件的各项参数。a)提取去极化完成时刻t1的全量单体电压列表vt1[i]，其中去极化完成时刻t1按公式(8)计算：t1=t0+tw·······················································(1)式中：t1——去极化完成时刻；t0——静置事件起始时刻，单位为小时（h）；tw——去极化时长，单位为小时（h）（企业自定义，例：1h）。b)提取事件结束时刻t2的全量单体电压列表vt2[i]。c)t1至t2期间全量单体电压压降按公式(9)计算：vdropi=vt1[i]−vt2[i]··············································(2)式中：vdropi——全量单体电压压降，单位为伏特（V）。d)全量单体中压降速率最大的单体按公式(10)计算：vdmax=max(vdropi················································(3)式中：vdmax——全量单体中压降速率最大的单体，单位为伏特（V）。e)全量单体平均压降按公式(11)计算：vdavg=average(vdropIi)·············································(4)式中：7T/CSAE255—2022vdavg——全量单体平均压降，单位为伏特（V）。f)自放电速率差按公式(12)计算：Ddiff=(vdmax–vdavg)/(t2−t1)··········································(5)式中：Ddiff——自放电速率差，单位为伏特每小时（V/h）。5.6.5若存在电池系统的自放电速率差Ddiff大于企业自定义值，则触发自放电速率异常预警。6预警的处置6.1提交诊断报告企业监控团队应在触发预警后24小时