在用電動汽車動力電池檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范

Testingtechnicalspecificationofin-usepowerbatteryforelectricvehicle本文規(guī)定了在用電動汽車動力電池（以下簡稱電池）性能的評估方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于電動汽車的鋰離子動力電池系統(tǒng)在整車不拆解、不改變控制策略條件下的檢測，其它類型電池系統(tǒng)可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T19596-2017電動汽車術(shù)語GB/T38661-2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件GB/T38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求GB/T31486-2015電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法3術(shù)語和定義GB/T19596、GB/T38661、GB/T38031和GB/T31486界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1電池單體secondarycell將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本單元裝置，包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設(shè)計成可充電。3.2電芯組cellblock一組并聯(lián)連接的電池單體，可能包含檢測電路與保護(hù)裝置（如熔斷器等）。3.3電池模塊batterymodule將一個以上單體蓄電池按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體。3.4電池管理系統(tǒng)batterymanagementsystemBMS監(jiān)視電池的狀態(tài)（溫度、電壓、荷電狀態(tài)等），可以為電池提供通信、安全、電芯均衡及管理控制，并提供與應(yīng)用設(shè)備通信接口的系統(tǒng)。3.5電池箱tractionbatteryenclosure用于盛裝電池組、電池管理系統(tǒng)以及相應(yīng)的輔助元器件，并包含機(jī)械連接、電氣連接、防護(hù)等功能的總成。3.6電池包batterypack通常包括電池組、電池管理系統(tǒng)、電池箱及相應(yīng)附件（冷卻部件、連接線纜等），具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元。3.7電池系統(tǒng)batterysystem一個或一個以上電池包及相應(yīng)附件（管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設(shè)備及機(jī)械總成等）構(gòu)成的能量存儲裝置。3.8可用容量availablecapacity在規(guī)定條件下，從完全充電的電池中釋放的容量值。3.9內(nèi)阻internalresistance電池中電解質(zhì)、正負(fù)極群、隔膜等電阻的綜合。3.10荷電狀態(tài)stateofcharge，SOC當(dāng)前電池中按照規(guī)定放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。4檢測條件4.1線下檢測環(huán)境要求線下檢測環(huán)境溫度為-20℃~70℃,相對濕度為10%~90%，大氣壓力為86kPa~106kPa。4.2檢測儀器硬件組成、儀器參數(shù)要求4.2.1功率模塊額定輸出功率為0~100kW，輸出通道為1，波紋系數(shù)小于或等于0.5%。4.2.2功率控制模塊端口穩(wěn)壓、電壓和電流的控制精度均應(yīng)小于或等于±0.5%。以脈沖方式充電時，輸入沖擊電流范圍不超過額定輸入電流的120%，輸出的過沖電壓不超過穩(wěn)態(tài)輸出電壓的110%。4.2.3絕緣檢測模塊絕緣電阻檢測值不低于10MΩ,所檢測的漏電流不高于3.5MA。4.2.4數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入頻率為50Hz±2，震蕩抗干擾度為3級（1MHz和100kHz）。4.2.5電流檢測額定輸出電流范圍為0~160A，電流檢測精度小于等于±0.05%。4.2.6電壓檢測輸入電壓（超寬范圍）為AC380V±20%，額定輸出電壓范圍為DC150V~750V。在160A的最大輸出電流下，電壓不低于600V；電壓檢測精度小于或等于0.05%。4.2.7充電槍充電接口形式為國標(biāo)（GB/T20234.3-2015）9芯插座，需支持4G通信；啟動充電方式為設(shè)備手動輸入，若有條件可執(zhí)行掃碼啟動。充電槍應(yīng)具有急停開關(guān)和界面顯示，支持計量功能，直流輸出側(cè)計量；支持狀態(tài)以LED指示燈方式顯示，平均無故障時間應(yīng)大于等于6000h。充電檢測時溫度范圍為-20℃~70℃,濕度范圍為5%~95%，充電時散熱方式為強(qiáng)制風(fēng)冷。滿載充電效率在95%以上，靜電放電抗干擾度為3級。BMS供電電源為120W:24/12V，也可根據(jù)用戶車型自行選擇。在防護(hù)功能上，電氣設(shè)備外殼對異物侵入的防護(hù)即IP等級為IP54；需具有傾倒、水浸、絕緣檢測（輸出側(cè)）功能；此外，還應(yīng)有直流輸出短路、直流輸出反接、輸出限流、限壓的保護(hù)。4.3檢測儀器功能、儀表準(zhǔn)確度的要求動力電池檢測系統(tǒng)應(yīng)具備自檢功能，通過信號燈或顯示屏明確表示狀態(tài)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。如若出現(xiàn)故障，則通過顯示屏指示故障信息，存儲并上傳至數(shù)據(jù)處理平臺（通訊模塊故障除4.3.2通信功能動力電池檢測系統(tǒng)應(yīng)支持4G/5G及以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)通訊功能，實(shí)時上報設(shè)備檢測的數(shù)據(jù)以及OBD接口接收的數(shù)據(jù)（可選），并接收數(shù)據(jù)分析平臺的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。4.3.3BMS報文解析功能及數(shù)據(jù)設(shè)備端存儲動力電池快速檢測系統(tǒng)應(yīng)具備動力電池包BMS報文簡單快速的翻譯與解析功能，在網(wǎng)絡(luò)短時間出現(xiàn)故障時候數(shù)據(jù)暫時存儲與現(xiàn)場設(shè)備端，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳。4.3.4汽車診斷接口動力電池快速檢測系統(tǒng)應(yīng)具備與整車OBD數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（終端）的接口，在網(wǎng)絡(luò)短時間出現(xiàn)故障時候數(shù)據(jù)暫時存儲與現(xiàn)場設(shè)備端，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳。4.3.5故障急停功能動力電池快速檢測系統(tǒng)應(yīng)具備按鈕急停功能，在設(shè)備出現(xiàn)緊急故障的時候，可人為的通過拍擊急停按鈕，使設(shè)備停止工作。從而更好的保護(hù)檢測設(shè)備，避免出現(xiàn)不可恢復(fù)故障，降低意外事件的發(fā)生概率。4.3.6極性反接保護(hù)功能動力電池檢測系統(tǒng)要具備極性反接保護(hù)功能，降低異常使用發(fā)生的風(fēng)險，更好的保護(hù)設(shè)備使用人員的人身安全。4.3.7絕緣檢測功能依據(jù)GBT18487.1-2015具備絕緣自檢功能及車輛絕緣檢測功能。4.3.8BMS通信檢測功能BMS通訊功能檢測主要是通過分析車輛充電端口和檢測系統(tǒng)接口的交互數(shù)據(jù)，根據(jù)報文收發(fā)周期，報文的完整性，報文數(shù)據(jù)內(nèi)容的正確性等來判定車輛BMS通訊功能是否正常。4.3.9電壓精度檢測功能電壓/電流精度檢測注意是通過設(shè)備的電壓和電流采集儀器，采集電動汽車電池的輸出端電壓和電流參數(shù)，與電池BMS數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確認(rèn)BMS系統(tǒng)對電池運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性，提高電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.3.10電流精度檢測功能電壓/電流精度檢測注意是通過設(shè)備的電壓和電流采集儀器，采集電動汽車電池的輸出端電壓和電流參數(shù)，與電池BMS數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確認(rèn)BMS系統(tǒng)對電池運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性，提高電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.3.11電池單體一致性檢測功能（可選）電池單體一致性檢測主要是在充電過程中，通過車輛OBD端口實(shí)時采集電池單體數(shù)據(jù)，包括電池單體充電電壓、探針溫度等，計算單體的容量一致性、溫度探針一致性、電壓一致性等。4.3.12電池容量檢測功能動力電池檢測系統(tǒng)要具備快速容量檢測功能，支持預(yù)置和自定義充電工況（如充電倍率-時間曲線），在充電過程中通過車輛OBD端口實(shí)時采集電池單體數(shù)據(jù)（可選），快速評估車輛電池容量，判斷車輛動力電池的SOH。5檢驗(yàn)方法5.1絕緣檢測使用充電檢測設(shè)備對待測車輛進(jìn)行充電，依據(jù)GBT18487.1-2015進(jìn)行及車輛絕緣檢測。5.2電池系統(tǒng)總電壓精度測量使用充電檢測設(shè)備對待測車輛進(jìn)行充電，通過設(shè)備的電壓采集儀器，采集電動汽車電池的輸出端電壓參數(shù)，與電池BMS數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確認(rèn)BMS系統(tǒng)對電池運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性,精度應(yīng)≤±1%FS。5.3電池系統(tǒng)總電流精度測量使用充電檢測設(shè)備對待測車輛進(jìn)行充電，通過設(shè)備的電流采集儀器，采集電動汽車電池的輸出端電流參數(shù)，與電池BMS數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確認(rèn)BMS系統(tǒng)對電池運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性,精度應(yīng)≤±2%FS。5.4電池系統(tǒng)健康狀態(tài)測量方法標(biāo)準(zhǔn)測試方案：a)以國標(biāo)方法在25±2℃下放電至制造商規(guī)定的放電截止條件，放至下限截止SOC；截止電壓；b)靜置不低于30min或制造商規(guī)定的擱置時間（不高于60min）；c)按照制造商推薦的充電機(jī)制在25±2℃下充電至制造商規(guī)定的充電截止條件，充至上限截止SOC；。d)計算充電期間的充電容量；快速測試方案：將車輛充電或放電至20%-80%SOC區(qū)間內(nèi)，采用專用充電檢測設(shè)備按檢測工況對待測車輛進(jìn)行充電，獲取電壓及電流的測試數(shù)據(jù)，基于電化學(xué)參數(shù)識別方法，計算得到電池系統(tǒng)剩余容量；5.5電池單體內(nèi)阻一致性測量方法（單體數(shù)據(jù)源開放情況）使用充電檢測設(shè)備對待測車輛進(jìn)行充電，通過整車OBD數(shù)據(jù)接口，讀取充電期間電池系統(tǒng)各個電芯的電壓數(shù)據(jù)；5.6電池溫度探針一致性測量方法（單體數(shù)據(jù)源開放情況）使用充電檢測設(shè)備對待測車輛進(jìn)行充電，通過整車OBD數(shù)據(jù)接口，讀取充電期間電池系統(tǒng)各個溫度探針的數(shù)據(jù)；5.7電池單體內(nèi)阻一致性測量方法（單體數(shù)據(jù)源開放情況）使用充電檢測設(shè)備對待測車輛進(jìn)行充電，通過整車OBD數(shù)據(jù)接口，讀取充電期間電池系統(tǒng)各個電芯的電壓數(shù)據(jù)，并通過電流采集儀器，采集電動汽車電池的輸出端電流參數(shù)，基于電壓及電流數(shù)據(jù)進(jìn)行各單體（并聯(lián)模塊）的內(nèi)阻計算；6計算方法6.1電池系統(tǒng)總電壓測量精度在充電過程中，計算每一個采樣時刻對應(yīng)的檢測設(shè)備與電池管理系統(tǒng)之間的總電壓之差，把所有采樣時刻的平均電壓差作為總電壓測量精度的指標(biāo)，按公式（1）計算：式中：evolt總電壓精度檢測誤差；N——采樣點(diǎn)個數(shù)；j——采樣點(diǎn)時刻；vpack-j電池管理系統(tǒng)的總電壓測量值，V；——檢測設(shè)備總電壓測量值，V。6.2電池系統(tǒng)總電流測量精度在充電過程中，計算每一個采樣時刻對應(yīng)的檢測設(shè)備與電池管理系統(tǒng)之間的總電流之差，把所有采樣時刻的平均電流差作為總電流測量精度的指標(biāo)，按公式（2）計算：式中：ecurrent總電流精度檢測誤差；N——采樣點(diǎn)個數(shù)；j——采樣點(diǎn)時刻；Ipack-j電池管理系統(tǒng)的總電流測量值，A；——檢測設(shè)備總電流測量值，A。6.3電池系統(tǒng)健康狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)測試方案：（a）按照5.3方案一中所述的步驟，獲得電池組容量Qpack；快速測試方案：利用新能源汽車充電數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，具體計算步驟如下：a)基于車輛充電過程中電池單體電壓、溫度探針、電池系統(tǒng)的SOC進(jìn)行電池單體容量相關(guān)電化學(xué)參數(shù)的辨識，二者的映射關(guān)系?,見函數(shù)（3）：式中：cs,max,neg——負(fù)極活性物質(zhì)中最大可用鋰離子濃度；cs,max,pos——正極活性物質(zhì)中最大可用鋰離子濃度；εs,max,neg——負(fù)極活性物質(zhì)含量；εs,max,pos——正極活性物質(zhì)含量；Vi——電池系統(tǒng)中第i個電池單體的電壓；Ti——電池系統(tǒng)中第i個溫度探針的值；SOC——電池系統(tǒng)當(dāng)前的荷電狀態(tài)。b)按照公式（4-6）計算每個單體電池的實(shí)際可用容量Qi： (4) (5)Qi=min(QnegwQPOS)式中：A——電池正負(fù)極極板面積；F——為法拉第常數(shù)；L——電池的極板厚度；Δsocpos——電池正極的電化學(xué)當(dāng)量變化范圍；Δsocneg——電池負(fù)極的電化學(xué)當(dāng)量變化范圍。c)以電池系統(tǒng)的額定容量Q0為基準(zhǔn)，按公式（7）計算電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)：SOH=min(Qi)/QO6.4電池單體電壓一致性（單體數(shù)據(jù)源開放情況）在充電過程中，基于各最小監(jiān)控單元電壓值，計算每一個采樣時刻對應(yīng)的各最小監(jiān)控單元之間的極差電壓，把所有采樣時刻對應(yīng)的極差電壓的均方根作為評價電壓一致性的指標(biāo)，按公式（8）計算：式中：N——采樣點(diǎn)個數(shù)；j——采樣點(diǎn)時刻；——充電階段第j時刻各最小監(jiān)控單元電壓的最大值，V；vmtn-j充電階段第j時刻各最小監(jiān)控單元電壓的最小值，V；——所有采樣時刻對應(yīng)的各最小監(jiān)控單元之間的極差電壓的均方根，即電壓一致性指標(biāo)值。6.5電池溫度探針一致性（單體數(shù)據(jù)源開放情況）在充電過程中，基于各最小監(jiān)控單元溫度值，計算每一個采樣時刻對應(yīng)的各最小監(jiān)控單元之間的極差溫度，把所有采樣時刻對應(yīng)的極差溫度的均方根作為評價溫度一致性的指標(biāo)，按公式（9）計算：式中：N——采樣點(diǎn)個數(shù)；j——采樣點(diǎn)時刻；Tmax-j充電階段第j時刻各最小監(jiān)控單元溫度的最大值，℃;——充電階段第j時刻各最小監(jiān)控單元溫度的最小值，℃;rT所有采樣時刻對應(yīng)的各最小監(jiān)控單元之間的極差溫度的均方根，即溫度一致性指標(biāo)值。6.6電池單體內(nèi)阻一致性（單體數(shù)據(jù)源開放情況）在充電過程中，電流切換處的內(nèi)阻可基本代表電池內(nèi)阻的平均水平，在多階段恒流充電時，以第一個高恒流電流降到低恒流電流處作為切換點(diǎn)。切換點(diǎn)時刻的最小監(jiān)控單元電壓差與電流差之比作為估計各最小