動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)性能試驗方法

1、動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)性能試驗方法1范圍本標準規(guī)定了動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)性能的試驗方法。本標準適用于乘用車用動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，商用車用動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可以參考。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單） 適用于本文件。GB/T 2900.41-2008電工術(shù)語 原電池和蓄電池GB/T 19596-2017 電動汽車術(shù)語（ISO 8713:2002,NEQ ）GB/T 31467.2電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分：高能量應(yīng)用測試規(guī)程QC/T 468-2010汽車散熱器

2、GB/T 18386-2017電動汽車 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限制及測量方法（中國第六階段）3術(shù)語和定義GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)battery thermal management system綜合運用各種技術(shù)手段，具備動力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動力電 池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時，該系統(tǒng)可以在動力電池發(fā)生熱失控時提供報警信 號，具備安全防護功能。通常，動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括主動式熱管理系統(tǒng)和被動式熱管 理系統(tǒng)兩種。被動

3、式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因為溫度因素 緩慢流動自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于 5W勺電池。主動式熱管理系統(tǒng) active thermal management systems基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流等熱量傳輸原理，使用耗能部件消耗能量完成熱量輸入 輸出交換的系統(tǒng)。主動式熱管理系統(tǒng)包括主動空氣冷卻加熱系統(tǒng)和主動液體冷卻加熱系統(tǒng) 兩種，根據(jù)需要采用流體串行流動和并行流動兩種方式實現(xiàn)熱交換。主動式空氣冷卻加熱系統(tǒng)Active Air Coo

4、ling and Heating Systems又稱風(fēng)冷系統(tǒng)，利用空氣作為熱量交換載體控制分配動力電池系統(tǒng)內(nèi)部溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常使用風(fēng)扇和管道完成空氣在電池系統(tǒng)內(nèi)的流動，分為直接接觸式和間接接觸式 兩種?？諝饪梢詮碾姵叵到y(tǒng)外部進入并排出電池系統(tǒng)外，也可以在電池系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)實現(xiàn) 電池冷卻或加熱功能；若空氣僅在電池內(nèi)部循環(huán)，則電池系統(tǒng)內(nèi)部通常需要有空氣冷卻裝 置（通常為空調(diào)蒸發(fā)器）、空氣加熱裝置和空氣循環(huán)風(fēng)扇。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于10W勺電池。主動式液體冷卻加熱系統(tǒng)Active Liquid Cooling and Heating Systems又稱液冷系統(tǒng)，利用冷卻液作為熱量交換

5、載體控制分配動力電池系統(tǒng)內(nèi)部溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常使用水泵和管道完成冷卻液在電池系統(tǒng)內(nèi)的流動，分為直接接觸式和間接接觸式兩種。冷卻液可以通過低溫散熱器冷卻加熱，也可以通過整車冷卻系統(tǒng)內(nèi)的冷卻器冷卻和加熱器加熱。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于20W勺電池。制冷劑式冷卻系統(tǒng)Refrigerant Cooling Systems又稱氣液相變冷卻系統(tǒng)，利用制冷劑作為熱量交換載體控制分配動力電池系統(tǒng)內(nèi)部溫度的間接接觸式系統(tǒng)，也可稱為冷媒直冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常與整車空調(diào)系統(tǒng)集成。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于35W勺電池。相變材料系統(tǒng)Phase Change Materials Systems又稱固體相

6、變蓄熱系統(tǒng)，利用相變材料（通常為石蠟基或無機鹽基材料）在某個溫度下或溫度區(qū)間吸熱發(fā)生相變的特性，實現(xiàn)電池冷卻和保溫功能的被動式相變系統(tǒng)。阻燃隔熱系統(tǒng)flame retardant thermal insulation system利用特殊材料（通常為泡沫聚合物）實現(xiàn)單體電池間、模組間、電池包殼體內(nèi)或其他部位隔熱保溫和阻隔熱失控擴散作用的系統(tǒng)，此系統(tǒng)內(nèi)各個部件阻燃性能一般可以達到 V0級別（GB/T 24082008）,導(dǎo)熱系數(shù)w 0.06W/m.K （GB/T 10294-2008）且環(huán)保無鹵（IEC 61249-2-21 ） 。電池最高溫度 battery maximum temperatu

7、re動力電池的電池管理系統(tǒng)上報的單體最高溫度。電池最低溫度battery minimum temperature動力電池的電池管理系統(tǒng)上報 的單體最低溫度。電池平均溫度battery average temperature動力電池的電池管理系統(tǒng)上報的單體平均溫度。電池溫升 battery temperature rise動力電池系統(tǒng)在某個測試工況結(jié)束時電池最高溫度與測試開始時電池最低溫度的差值。電池溫差 battery temperature difference動力電池的電池管理系統(tǒng)某一時刻上報的電池最高溫度與電池最低溫度差值。流阻 pressure drop or flow resista

8、nce流體流過液冷板（液冷系統(tǒng)）或電池系統(tǒng)進出口（風(fēng)冷系統(tǒng)） ，從流體的入口到流體的出口靜壓力差。4 符號和縮略語下列符號和縮略語適用于本文件。RT:室溫（25 2） C。C3： 3小時率額定容量（Ah） 。I3： 3小時率放電電流（ A ） ，其數(shù)值等于1/3C3（A） 。5 試驗條件5.1 一般條件除另有規(guī)定外，試驗應(yīng)在溫度為25c5C,相對濕度為 25%90%,大氣壓力86kPa106kPa的環(huán)境中進行。測試樣品交付時需要包括必要的操作文件，以及和測試設(shè)備相連所需的接口部件，如連接器、冷卻系統(tǒng)等，制造商需要提供動力電池系統(tǒng)的工作限制，以保證整個測試過程的安全。當(dāng)測試的目標環(huán)境溫度改變時，

9、在進行測試前測試樣品需要完成環(huán)境適應(yīng)的過程：在低溫下靜置不少于24h;在高溫下靜置不小于16h;或單體電池溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2。測試樣品如果包含蓄電池控制單元，則環(huán)境適應(yīng)過程需要將其關(guān)閉。電池系統(tǒng)的額定容量對于測試過程具有重要影響。如果電池系統(tǒng)實際可用容量與額定容量之差的絕對值超過額定容量的5%則在測試報告中要明確說明，并用實際可用容量代,替額定容量用于充放電電流及SOC計算的依據(jù)。調(diào)整SOC至試驗?zāi)繕酥祅%勺方法：按制造商提供的充電方式將電池系統(tǒng)充滿電，靜置1h,以1I3恒流放電(100-n ) /100*3h ,或者采用制造商提供的方法調(diào)整SOC。每次SOC 調(diào)整后，在新的測試開

10、始前試驗對象應(yīng)靜置30 min 。測量儀器、儀表準確度測量儀器、儀表準確度應(yīng)滿足以下要求： TOC o 1-5 h z 電壓測量裝置：不低于0.5級；電流測量裝置：不低于0.5級；溫度測量裝置：0.5 ；時間測量裝置：0.1%；流量測量裝置：不低于0.5級；壓力測量裝置：不低于0.5級；尺寸測量裝置：0.1%；質(zhì)量測量裝置：0.1%。測量過程誤差控制值(實際值)和目標值之間的誤差要求如下：電壓：1%；電流：1%；溫度：1 ；流量：0.2L/min;壓力：0.1%FS。測試工質(zhì)說明測試工質(zhì)要求如下：冷卻液：50%純乙二醇，50%純水(體積比)，除非特殊說明，否則默認按此執(zhí)行；空氣：干球溫度25

11、1 ，50%RH 10%濕空氣。數(shù)據(jù)記錄和記錄間隔除非在某些具體測試項目中另有說明，否則測試數(shù)據(jù)的記錄間隔應(yīng)小于等于100s ，如 時間、溫度、電流、電壓和流量等。6試驗方法試驗準備正式開始測試前，電池系統(tǒng)的電子部件或BCU應(yīng)處于正常工作狀態(tài)。預(yù)處理正式測試開始前，電池系統(tǒng)需要先進行預(yù)處理循環(huán)，以確保測試時試驗對象的性能處于激活和穩(wěn)定的狀態(tài)，步驟如下：a）以不小于113（A）電流或按照制造商推薦的充電方法充電至制造商規(guī)定的充電截止條 件；b）靜置30 min或制造商規(guī)定的時間；c）以制造商規(guī)定的且不小于113（A）電流放電至制造商規(guī)定的放電截止條件；d）靜置30 min或制造商規(guī)定的時間；e）

12、重復(fù)步驟a）d）5次。如果電池系統(tǒng)連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%則認為電池系統(tǒng)完成了預(yù)處理，預(yù)處理循環(huán)可以中止。除某些具體測試項目中另有說明，否則若預(yù)處理循環(huán)并滿充后和一個新的測試項目之間時間間隔大于24h,則需要重新進行一次標準充電：使用不小于 1I 3（A）電流充電至制造商規(guī) 定的充電截止條件或按照制造商推薦的充電方法充電，靜置30分鐘或制造商規(guī)定的時間?；竟δ軠y試 6.3.1液冷系統(tǒng)阻力測試對于液冷系統(tǒng)，可直接測試其進、出口壓力差。連接水冷機與電池液冷系統(tǒng)進、出口，且進、出口需要預(yù)先安裝精密壓力傳感器（或其他精密壓力測量裝置）。調(diào)節(jié)水冷機出水口溫度為25c或制造商推薦值，流

13、量分別為8L/min、10L/min、12L/min或制造商推薦值，待溫度（變化不超過1C/min）、流速（變化不超過0.1L/min ）穩(wěn)定。記錄電池液冷系統(tǒng)進、出口壓力并計算流阻（Pa-s/m 2）。液冷系統(tǒng)密封性能測試對于液冷系統(tǒng)，試驗前后需要檢查其氣密性。通過氣密檢測裝置，從液冷系統(tǒng)的進水口通以 400kPa的壓縮空氣，保壓時間120s, 測試時間60s,排氣時間5s,按式（1）換算為滲漏量。F = 0.0006 ? V ? （?p）（1）式中：F滲漏量，cm3/min ;V一散熱器和測量回路總?cè)莘e，cm3;一壓力損失，Pa/s。氣液相變冷卻系統(tǒng)阻力測試對于氣液相變冷卻系統(tǒng)，可直接測試

14、蒸發(fā)器的流阻；選擇以下兩種方式中的一種進行試驗：a） 用 R134a 制冷劑或者客戶指定的制冷劑 （氣態(tài)， 0） 以 16g/s（57.6kg/h 或 1.13L/s） 的流量流過蒸發(fā)器；b）或采用干燥空氣（25C, 103kPa）,以3.89L/S或16.8kg/h的流量流過蒸發(fā)器；用精密壓力傳感器 （或其他精密壓力測量裝置） 測量蒸發(fā)器進出口的壓力， 壓力差值即為蒸發(fā)器在規(guī)定工況下的流阻（Pa-s/m 2）。固體相變蓄熱系統(tǒng)儲熱能力測試對于固體相變蓄熱系統(tǒng)在室溫下將電池系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC=100%,并靜置到電池最高溫度與設(shè)定目標溫度差值在 1之間。電池系統(tǒng)以1I3電流從SOC=100%放電至

15、SOC=0%,再根據(jù)制造商提供的電池系統(tǒng)快充策略，將電池系統(tǒng)充電至SOC=100%,停止試驗。記錄過程中電池系統(tǒng)最高溫度。6.4 冷卻性能測試高溫快充 - 電池系統(tǒng)層級在室溫下，將電池系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC=0%。將電池系統(tǒng)置于40環(huán)境下環(huán)境適應(yīng)，靜置 至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在 1之間 ，并連接冷卻輔助裝置（如水冷機等） 。在 40環(huán)境下，電池系統(tǒng)以制造商推薦的快充策略進行充電，同時主動開啟熱管理系統(tǒng)的冷卻功能（如是液冷系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水冷機出水口溫度25 或制造商推薦值、流量12L/min或制造商推薦值），直到充電至 SOC=100%或制造商推薦截止條件。靜置30 min或制造商規(guī)定的時間，電

16、池系統(tǒng)以1b（A）電流放電至單體達到最低截止電壓。記錄過程中電池系統(tǒng)電流、電壓、容量、能量、 電池最高溫度、最低溫度、溫差 和溫升。 6.4.2 高溫工況放電- 電池系統(tǒng)層級在室溫下，將電池系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC=100%。將電池系統(tǒng)置于40環(huán)境下環(huán)境適應(yīng)，靜置 至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在 1之間 ，并連接冷卻輔助裝置（如水冷機等） 。在 40 環(huán)境下，電池系統(tǒng)按照工況要求（由制造商提供具體試驗工況參數(shù)，包括30min 最高車速工況、 120 km/h 高速工況、爬坡工況或制造商推薦工況等）放電至制造商推薦 SOC 值，同時主動開啟熱管理系統(tǒng)的冷卻功能（如是液冷系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水冷機出水口溫度 2

17、5或制造商推薦值、流量12L/min 或制造商推薦值） 。記錄過程中電池系統(tǒng)電流、電壓、容量、能量、 電池最高溫度、最低溫度、溫差 和溫升。6.4.3 常溫冷卻 - 整車層級參照 GB/T 18386-2017 4.4.5 續(xù)駛里程試驗的試驗方法及車輛道路負荷的設(shè)定，試驗平臺規(guī)格與設(shè)定參照GB 18352.6-2016附件CD進行續(xù)駛里程試驗。試驗工況采用如下的復(fù)合工況形式，全程開啟熱管理系統(tǒng)的冷卻功能。表1復(fù)合工況階段工況運行時間1中國輕型汽車行駛工況1800s2高發(fā)熱功率工況（制造商提供）制迫商提供3中國輕型汽車行駛工況1800s記錄過程中電池系統(tǒng)電流、電壓、容量、能量、電池最高溫度、最低

18、溫度、溫差和 溫升。加熱性能測試低溫加熱放電-電池系統(tǒng)層級在室溫下，將電7系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC=100%,并靜置至電池溫度25C;將電池系統(tǒng)置于-20 C環(huán)境下進行環(huán)境適應(yīng)，靜置至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在土1C之間。在-20 C環(huán)境下，主動開啟熱管系統(tǒng)的加熱功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置加熱裝置或外部加熱裝置），加熱到電池最低溫度達到熱管理策略允許的最低放電溫度。靜置30 min或制造商規(guī)定的時間，電池系統(tǒng)以 113（A）電流從 SOC=100%放電至 SOC=0%o記錄電池系統(tǒng)從開啟加熱時至電池最低溫度升至熱管理策略允許的最低放電溫度所用的時間、電池最高溫度、最低溫度、溫差、放電容量。低溫加熱充

19、電-電池系統(tǒng)層級在室溫下，將電7系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC=0%并靜置至電池溫度25C;將電池系統(tǒng)置于-20c環(huán)境下進行環(huán)境適應(yīng)，靜置至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在土1C之間。在-20 C溫度下，根據(jù)制造商提供的低溫加熱充電策略進行充電，并按照制造商的 控制策略主動開啟熱管系統(tǒng)的加熱功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置加熱裝置或外部加熱裝置），充電至 SOC=100%靜置30 min或制造商規(guī)定的時間，電池系統(tǒng)以1L（A）電流從SOC=100%放電至 SOC=0%o記錄電池系統(tǒng)從開啟加熱時至關(guān)閉加熱時所用的時間、電池最高溫度、最低溫度、 溫差、容量、能量。保溫性能測試-電池系統(tǒng)層級在室溫下，將電池系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC

20、=100%,并靜置至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在1C之間，電池初始溫度為 25C。將電池系統(tǒng)置于-30 C或制造商推薦溫度環(huán)境下進行環(huán)境適應(yīng)，靜置至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在土 2c之間，整個過程中不啟動加熱功能。記錄電池系統(tǒng)從25c下降到-30 C的過程的時間、電池最高溫度、最低溫度、溫差。均溫性能測試-電池系統(tǒng)層級在室溫下，將電池系統(tǒng)調(diào)節(jié)至SOC=50%,靜置至電池單體溫度與設(shè)定目標溫度差值在 2C之間。將電池系統(tǒng)與熱管理輔助裝置連接， 選擇以下兩種工況中一種進行試驗， 并同時開啟熱管理系統(tǒng)的冷卻功能 （如是液冷系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水冷機出水口溫度19 1、流量12L/min 或制造商推薦

21、流量值） ：a）標準2c充電至SOC=70%, 1.5C放電至SOC=30%,進行充放電循環(huán) 10次；b） 1C脈沖充放電，脈沖時間 60s,充放電間隔為20s,進行充放電循環(huán)10次。6.7.3 記錄過程中電池系統(tǒng)的電池最高溫度、最低溫度、溫差、溫升、容量、能量。附錄A（資料性附錄）中國輕型汽車行駛工況A.1范圍中國輕型汽車行駛工況包括：中國乘用車行駛工況和中國輕型商用車行駛工況A.2工況構(gòu)成A.2.1中國乘用車行駛工況中國乘用車行駛工況（CLTC-P）包括低速（1部）、中速（2部）和高速（3部）3個速度 區(qū)間，工況時長共計1800秒，工況曲線如圖所示，工況曲線統(tǒng)計特征如表所示。1401800

22、 s1 部( 674 s)2部(693 s)3部(433 s)12010080i60 _4020 r0 020040060080010001200140016001800時間(s)圖A.1 CLTC-P工況曲線表A.1 CLTC-P工況曲線統(tǒng)計特征特征總體1部2部3部運行時間（s）1800674693433里程（km）14.482.455.916.12最大速度（km/h）114.0048.1071.20114.00最大加速度（m/s2）1.471.471.441.06最大減速度（m/s2）-1.47-1.42-1.47-1.46平均速度（km/h）28.9613.0930.6850.90運行平均速度（km/h）37.1820.2038.2453.89加速段平均加速度（m/s2）0.450.420.460.46減速段平均減速度（m/s