車用動力電池回收利用 梯次利用 第5部分：可梯次利用設計指南 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX車用動力電池回收利用梯次利用第5部分：可梯次利用設計指南本文件規(guī)定了車用動力電池可梯次利用設計的術(shù)語和定義、通用要求、可梯次利用設計要求。本文件適用于新品動力蓄電池單體、模塊和電池包的設計。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，僅該日期對應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。GB17761電動自行車安全技術(shù)規(guī)范GB/T19596電動汽車術(shù)語GB/T20861廢棄產(chǎn)品回收利用術(shù)語GB/T25978道路車輛標牌與標簽GB/T30512汽車禁用物質(zhì)要求GB/T32960.3電動汽車遠程服務與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)格式GB/T33598車用動力電池回收利用拆解規(guī)范GB/T33993-2017商品二維碼GB/T34013電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸GB/T34014-2017汽車動力蓄電池編碼規(guī)則GB/T36276電力儲能用鋰離子電池GB/T36672電動摩托車和電動輕便摩托車用鋰離子電池GB/T36972電動自行車用鋰離子蓄電池GB/T37133電動汽車用高壓連接系統(tǒng)GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求GB/T38661-2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件QB/T4428電動自行車用鋰離子電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸YD/T2344.1通信用磷酸鐵鋰電池PACK第1部分：集成式電池PACKYD/T2344.2通信用磷酸鐵鋰電池PACK第2部分：分立式電池PACK3術(shù)語和定義GB/T19596、GB/T34013、GB20861、GB/T33598和GB38031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secondarycell2GB/TXXXXX—XXXX將化學能與電能進行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設計成可充電。[來源：GB38031-2020，3.1]3.2電池模塊batterymodule將一個以上電池單體按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體。3.3電池包batterypack通常包括電池單體、電池管理模塊（不含BCU）、電池箱及相應附件（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。3.4電池系統(tǒng)batterysystem一個或一個以上的電池包及相應附件（管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路及機械總成等）構(gòu)成的能量存儲裝置。3.5拆卸remove將動力蓄電池從電動汽車上拆除并卸下的過程。3.6拆解dismantling將廢舊動力蓄電池包（組）、模塊進行解體的作業(yè)。3.7梯次利用echelonuse車用動力電池退役后，整體或經(jīng)過拆解、分類、檢測、重組與裝配等相關(guān)工藝，能夠以蓄電池包或蓄電池模塊或蓄電池單體的形式再次應用到包括但不限于基站備電、儲能、低速動力等相關(guān)目標領(lǐng)域的過程。[來源：GB/T34015.3—2021，3.1]3.8可梯次利用設計batterydesignforechelonuse在新品動力電池的設計和開發(fā)階段，使其在退役后易于梯次利用的系統(tǒng)設計。4一般要求4.1.1應在滿足電動汽車使用要求的前提下，按照優(yōu)先梯次利用、后再生利用的設計原則，在動力蓄電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、連接方式、使用壽命、工作電壓和數(shù)據(jù)分析等方面進行相應的可梯次利用設計。4.1.2應盡量減少動力蓄電池的尺寸規(guī)格型號種類，減少動力蓄電池模塊的尺寸規(guī)格種類。4.1.3采用多模塊組成的電池包時，設計動力蓄電池模塊時其額定電壓宜不高于60V。3GB/TXXXXX—XXXX4.1.4模塊額定電壓高于60V時，應在動力蓄電池模塊外表面標注模塊的額定電壓。4.1.5動力電池外殼應標示標牌與標簽，標牌與標簽性能應符合GB/T25978《道路車輛標牌與標簽》相關(guān)要求，并提供產(chǎn)品的電子標識。4.1.6電池包箱體的標牌和標簽宜注明的信息應包括但不限于下表1所規(guī)定的內(nèi)容。表1動力電池生產(chǎn)企業(yè)及主機廠應提供的信息與標識要求123456789含有超過0.002%鎘的電池，應標明有關(guān)金屬的含有超過0.004%鉛的電池，應標明有關(guān)金屬的含有超過0.005%汞的電池，應標明有關(guān)金屬的重量分數(shù)超過0.1%的重金屬及關(guān)鍵原材料名稱，請查閱使用說明書（安全標志參考GB1039當心高溫（安全標志參考GB2894-200禁止蹬踏（安全標志參考GB2894-20084.1.3表1編不可潮濕（安全標志參考GB/T191-2禁止觸摸（安全標志參考GB2894-20084.1.3表1編必須戴防護眼鏡（安全標志參考GB2894-20084.當心爆炸（安全標志參考GB2894-2當心腐蝕（安全標志參考GB2894-24GB/TXXXXX—XXXX禁止煙火（安全標志參考GB2894-20084.1.3表1二維碼標識應保證用戶可以根據(jù)分級訪問要求，允許用戶訪問對應動力蓄電池拆卸、拆解及電池管理系統(tǒng)的車載總線通來自跟蹤記錄的換電模式新能源汽車識別代號和動力蓄電池對于電池包，可以說明僅由合格技術(shù)人員提供服務。注意安全標志參考GB289420084.2.3表2，高壓警告標志5可梯次利用設計要求5.1基本要求5.1.1動力蓄電池設計時應考慮的梯次利用應用場景應包括但不限于以下三個應用場景：通信基站備用電源、低速電動車動力電源和電力儲能。5.1.2電池包生產(chǎn)企業(yè)宜向梯次利用企業(yè)開放其所使用的專用接插件信息，包括但不限于接插件型號、端子定義。5.1.3電池包及零部件材料有害物質(zhì)應滿足GB/T30512《汽車禁用物質(zhì)要求》的要求。5.1.4進行電池包設計時，零部件宜選擇具備可回收性的材料，進行電池包零部件選型時宜選擇化學元素易于分離的原材料。5.1.5電池包、模組宜使用一定條件下可溶解的粘性（膠類）物質(zhì)。5.2結(jié)構(gòu)設計要求5.2.1結(jié)構(gòu)設計時應遵循標準化、模塊化、通用性及易拆解的原則。5.2.2對電池內(nèi)部固定部件進行易拆解設計，包含但不限于以下設計方法：a）使不同材料的零部件之間便于拆分，尤其使金屬材料易于分離；b）使具有不同再生利用特性的零部件之間便于拆解；c）使含有有害物質(zhì)的零部件便于拆解；d）使含有貴重/稀有材料的零部件便于拆解；e）使易損壞、壽命相對較短的零部件便于拆解。5.2.3電池包及模塊的結(jié)構(gòu)設計需充分考慮拆解便利性。包括但不限于以下要求：a)單體在模塊內(nèi)的固定宜通過結(jié)構(gòu)和摩擦力實現(xiàn)；b)電池包上蓋與下箱體裝配宜選擇螺栓連接，不宜使用粘接膠進行密封，若需使用粘接膠，應滿足工裝工具拆解方便的要求；c)高壓接插件應使用GB/T37133中的標準件，插頭選擇快插接頭。5GB/TXXXXX—XXXX5.3電池包可整包梯次利用設計要求5.3.1電池包與車身連接固定的方式應易于將電池包無損拆卸，宜使用螺栓連接。5.3.2電池包設計時應便于通過檢測設備對模塊與單體進行一致性檢測。5.3.3電池包的設計應便于更換部分電池模塊和單體。5.3.4在電池包設計時，相關(guān)企業(yè)應及時報送、定向公開控制系統(tǒng)通信協(xié)議信息。5.3.5電池管理系統(tǒng)設計應滿足附錄A中的要求。5.4電池模塊可梯次利用設計要求5.4.1電池模塊應采用易從電池包中拆解取出的設計，電池模塊之間宜選用易于拆解的連接方式。5.4.2電池模塊設計時應便于通過檢測設備對單體進行一致性檢測。5.4.3電池模塊梯次利用于通信基站備電時應滿足以下要求：a）模塊規(guī)格尺寸宜按照通信基站備用電源的免維護標準箱尺寸設計；b）模塊電壓宜設計為48V，或容易串聯(lián)為48V的電壓等級系列；c）電池模塊的設計應在滿足電動汽車使用要求的前提下，宜把單體電壓、溫度的采集做成標準接口，模塊的正負極做成標準接口。5.4.4電池模塊梯次利用于低速電動車時應滿足下表2所示的要求：表2電池模塊梯次利用于低速電動車時應滿足的要求123求455.5電池單體可梯次利用設計要求5.5.1電池單體應采用易從電池模塊中拆解取出的設計，電池單體之間宜選用易于拆解的連接方式。5.5.2單體宜采用標準型號的電池。5.5.3電池單體的尺寸宜易于再重組后尺寸和電壓滿足5.4.3與5.4.4的相關(guān)要求。6GB/TXXXXX—XXXX整包利用電池管理系統(tǒng)及遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)設計要求A.1基于歷史數(shù)據(jù)估計動力電池的健康狀態(tài)A.1.1應基于新能源汽車終端上傳的電池充放電監(jiān)控數(shù)據(jù)，結(jié)合電動汽車多采用恒流充電的工況，獲取穩(wěn)定可靠的充電階段數(shù)據(jù)。A.1.2應將終端記錄的數(shù)據(jù)用于新能源整車廠和開放給梯次利用企業(yè)。梯次利用企業(yè)根據(jù)數(shù)據(jù)對電池的容量特征進行初步評估。該數(shù)據(jù)應可以支撐電池容量衰減特征分布的模擬計算過程。A.1.3監(jiān)控數(shù)據(jù)可分成2個層級進行利用：1）可優(yōu)先允許梯次利用企業(yè)提取充電過程有完整或近乎100%DOD充電的曲線；2）若無法獲取完整充電數(shù)據(jù)，梯次利用企業(yè)結(jié)合不同款電池電壓外特性，也可以選擇線性度好的片段對終端記錄數(shù)據(jù)進行提取和篩選，通過片段數(shù)據(jù)的充電容量與對應SOC的增量的比值，按照圖A.1的流程對電池的實際可用容量Qc進行估算。A.1.4充電階段的累計充電容量的計算公式見公式A.1：?Q=∫Idt..........................................(A.1)式中，?Q——充電階段的累計充電容量；I——恒流充電的電流；dt——充電數(shù)據(jù)片段的起始和結(jié)束記錄時間。A.1.5BMS應可以提供電池的SOC，若SOC來自于BMS的上報數(shù)據(jù)，其可能存在的偏差應按照下圖A.1的方式進行修正。圖A.1利用監(jiān)控數(shù)據(jù)估計電池容量計算流程圖7GB/TXXXXX—XXXXA.2電池管理系統(tǒng)可梯次利用設計功能要求電池管理系統(tǒng)設計應考慮可梯次利用過程，需要滿足的功能要求包括以下內(nèi)容：a)電池管理系統(tǒng)應滿足GB/T38661—2020中的要求；b)電池管理系統(tǒng)的標志應置于電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品的第一觀察面，清楚可見，并且標志不易脫落；電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品可以拆除、更換；c)電池管理系統(tǒng)宜具備SOH估算功能，其中SOH估算方法宜使用附錄A.1中的方法進行估算；d)電池管理系統(tǒng)應具有接觸器診斷和壽命統(tǒng)計功能，檢測高壓接觸器的開關(guān)次數(shù)并記錄到非易失存儲器中，帶載切斷情況下接觸器的壽命計數(shù)應折算成一個更大的循環(huán)次數(shù)；e)電池管理系統(tǒng)應具備單體、模組一致性識別功能，并能自動屏蔽異常電池，以利于后續(xù)模塊與單體的梯次利用；f)電池管理系統(tǒng)應包括軟件復位功能,以便梯次利用企業(yè)進行再使用準備、梯次利用準備、梯次利用和再制造時上傳不同的電池管理系統(tǒng)軟件；g)電池管理系統(tǒng)宜采用分布式架構(gòu)，主控制器與采集控制器在控制邏輯上可實現(xiàn)解耦，便于梯次利用時安裝新的電池管理系統(tǒng)；h)采集控制器采用標準化、模塊化、通用化、智能化、可重用化設計，便于梯次利用時重新安裝和維護；A.3電池管理系統(tǒng)可梯次利用設計通訊協(xié)議要求電池管理系統(tǒng)設計應考慮可梯次利用過程，需要滿足的通訊協(xié)議要求包括以下內(nèi)容：a)電池管理系統(tǒng)梯次利用通訊協(xié)議中應包含電動汽車梯次利用狀態(tài)識別碼,用于提示電池是否達到退役條件、是否符合后續(xù)梯次利用要求；b)電池管理系統(tǒng)采集控制器應具備地址自動分配功能，實現(xiàn)即插即用；c)電池管理系統(tǒng)應具備通過CAN總線實現(xiàn)本地程序刷寫和升級的功能；d)電池管理系統(tǒng)可通過通訊接口讀取相關(guān)信息；e)宜向梯次利用企業(yè)開放GB/T32960.3中定義的數(shù)據(jù)與表1中的數(shù)據(jù)；f)宜向梯次利用企業(yè)開放以下與BMS相關(guān)的信息如下表A.1所示。表A.1宜通過通信協(xié)議向梯次利用企業(yè)開放的數(shù)據(jù)12BMS硬件版本、BMS軟件版本、BMS系3456788GB/TXXXXX—XXXX9模塊單體電池最大電壓、模塊單體電池最