T-CSAE 241-2021 電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池剩余壽命評(píng)估導(dǎo)則

ICS43.120團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSAE241－2021Guidelinesforevaluatingtheresiduallifeofelectricvehiclestractionbattery2021-12-30發(fā)布2021-12-30實(shí)施中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布 2 2 2 4 5 6 8I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。浙江新時(shí)代中能循環(huán)科技有限公司、江西睿達(dá)新能源科技有電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池剩余壽命評(píng)估導(dǎo)則本文件適用于電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池在車載使用、梯次利用等工況下的剩余壽命評(píng)GB/T31467.1電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分：高功率應(yīng)用測試規(guī)程GB/T31467.2電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分：高能量應(yīng)用測試規(guī)程GB/T31484電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法GB/T31486電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法GB/T32960.3電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)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/T34015.3車用動(dòng)力電池回收利用梯次利用第3部分：梯次利用GB/T34631再制造機(jī)械零件剩余壽命4.1縮略語1BMS：蓄電池管理系統(tǒng)（batteryOCV：開路電壓（OpenCircuitV4.2符號(hào)），），a)對(duì)動(dòng)力蓄電池剩余壽命評(píng)估時(shí)應(yīng)綜合考慮其制造、服役及失效形式的影響，應(yīng)收集動(dòng)力蓄電池制造工藝、服役狀態(tài)和故障信息，為剩余壽命評(píng)估提供基礎(chǔ)b)剩余壽命評(píng)估方法分為以試驗(yàn)檢測建模為主的剩余壽命評(píng)估方法和以歷史數(shù)據(jù)建模為主的剩c)對(duì)動(dòng)力蓄電池剩余壽命評(píng)估時(shí)應(yīng)確定評(píng)估方案，并以該評(píng)估方案指導(dǎo)動(dòng)力蓄電池的使用；f)剩余壽命評(píng)估工作時(shí)，鼓勵(lì)采用以歷史數(shù)據(jù)建模為主的剩余壽命評(píng)估方法測算表征的壽命曲h)提倡企業(yè)間共享評(píng)估方法結(jié)果和模型。a)應(yīng)避免測試工藝對(duì)動(dòng)力蓄電池及測試設(shè)備造成損傷；b)壽命評(píng)估時(shí)動(dòng)力蓄電池的存放、周轉(zhuǎn)、安裝、調(diào)試等，應(yīng)避免再次損傷；c)評(píng)估設(shè)備應(yīng)符合國家規(guī)定的計(jì)量要求，保持設(shè)備精度穩(wěn)定；e)應(yīng)對(duì)壽命評(píng)估過程進(jìn)行記錄和存檔管理，作為后續(xù)處理的依據(jù)；2RLx,s=RLx,0?Lx,s····································································RLx,s——電池在對(duì)應(yīng)工況下使用，達(dá)到特定退役條件的剩余壽命，x指對(duì)應(yīng)工況，如車載工況、梯RLx,0——電池在對(duì)應(yīng)工況下使用，初始狀態(tài)的剩余壽命；Lx,s——已使用壽命在對(duì)應(yīng)工況下的評(píng)估值，對(duì)于新電池，Lx,s=0。a)建立某一型號(hào)電池單體、模組、包對(duì)應(yīng)的全生命周期循環(huán)壽命模型；b)對(duì)該型號(hào)電池單體、模組、包，試驗(yàn)測得一定充放電倍率、特征溫度下的內(nèi)阻、電池容量和c)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)全生命周期循環(huán)模型，評(píng)估對(duì)應(yīng)的剩余循環(huán)壽命。按照9.2所述車載工況、梯次儲(chǔ)能或低速動(dòng)力等工況的循環(huán)壽命測試方法，對(duì)新品的電池單體、模組、包進(jìn)行全生命周期循環(huán)壽命測試，或按附錄A.2所述加速循環(huán)壽命測試方法對(duì)新品的電池單體、模組、包進(jìn)行全生命周期循環(huán)壽命測試，并繪制電性能-循環(huán)次數(shù)曲線，建立全生命周期循按照9.3所述電性能狀態(tài)測試方法對(duì)退役電池單體、模組、包進(jìn)行一定充放電倍率、特征溫度下的基于動(dòng)力電池電性能狀態(tài)，參考式（1利用所a)獲得電池原始出廠參數(shù)、歷史運(yùn)行參數(shù)和基于實(shí)測的電性能狀態(tài)數(shù)據(jù)；7.3.2原始出廠參數(shù)、歷史運(yùn)行參數(shù)和電性獲取包括且不限于表1中的，基于GB/T32960.3的電31526374按照9.3所述方法對(duì)退役電池單體、模組、包進(jìn)行電性能狀態(tài)測試，或與容量、額定能量、初始容量、初始能量、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命、工況循環(huán)壽命等電性能企業(yè)應(yīng)按不少于5個(gè)電池單體/組/包進(jìn)行隨機(jī)抽樣，均按下文所述循環(huán)壽命測試方法對(duì)電池剩余循Acc——表示模型的整體準(zhǔn)確率，即在全部循環(huán)過程，評(píng)估剩余壽命和測定剩余壽命相對(duì)誤差的算yi——表示擬評(píng)估電池在某工況下測定的剩余壽命；n——表示進(jìn)行模型準(zhǔn)確率評(píng)估的試驗(yàn)次數(shù)。4評(píng)估剩余壽命的結(jié)果應(yīng)表示為RL±ε的形式，其中RL為模型測定的電9測試方法9.1一般條件除另有規(guī)定外，試驗(yàn)應(yīng)在溫度為25℃±5℃、相對(duì)濕度為15%～90%，大氣壓力為86kPa～106kPa9.2循環(huán)壽命測試9.2.1車載工況循環(huán)壽命測試9.2.2梯次工況循環(huán)壽命測試9.2.2.1儲(chǔ)能、基站備電領(lǐng)域梯次工況循環(huán)壽命測試9.2.2.2低速動(dòng)力領(lǐng)域梯次工況循環(huán)壽命測試59.3.1容量測試方法b)擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置時(shí)間（不高于60mind)擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置時(shí)間（不高于60min根據(jù)電池以高功率應(yīng)用或高能量應(yīng)用為目的，采用GB/T31467.1中7.2所述方法或GB/T31467.2中9.3.3其他電性能狀態(tài)測試方法6A.1測試循環(huán)壽命b)將裝好夾具的樣品電池置于恒溫試驗(yàn)箱中，測試A.2加速循環(huán)壽命的計(jì)算由加速溫度（40℃)條件下的試驗(yàn)循環(huán)壽命次數(shù)，推算出室溫（25℃)條件下的電池循環(huán)壽命。tz0=τ.tzi··············τ——加速因子，電池材料類型為磷酸鐵鋰參照T/CIAPS0012—2021計(jì)算，電池材料類型為三元材7電深度DOD四項(xiàng)影響因素，充分考慮高低溫環(huán)境下反應(yīng)速率、低溫析鋰，充電深度中過沖過放，不同材壽命，分析電池單體壽命與電池包壽命折算規(guī)律，進(jìn)而計(jì)算電池的剩余壽a)特征參數(shù)選?。簻囟缺O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包含動(dòng)力電池包內(nèi)部所有溫度探點(diǎn)的實(shí)施溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，用于b)評(píng)估指標(biāo)模型構(gòu)建：首先基于歷史充電片段監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用歸一化方法構(gòu)建已循環(huán)次數(shù)評(píng)估模型。通過行業(yè)調(diào)研與主要電池生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研，本例選取歸一化標(biāo)準(zhǔn)充電工況作為車載工況評(píng)用工況與標(biāo)準(zhǔn)工況存在差異情況下，針對(duì)3項(xiàng)影響因素，綜合考慮電池使用條件、衰老機(jī)理等因素構(gòu)建歸一化系數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系模型。實(shí)際充電片段所對(duì)應(yīng)的歸一化累計(jì)充電次數(shù)N，計(jì)算Lx,s（已循環(huán)工況次數(shù)）=ΣEQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(n),1)kiαTiαciαDODi·········································(B.1)αTi——表示第i次循環(huán)的環(huán)境溫度歸一化系數(shù)；αci——表示第i次循環(huán)的充電倍率歸一化系數(shù)；aDODi——表示第i次循環(huán)的充電片段的充電深度。說明：該式適用于評(píng)估前后工況相同的條件下進(jìn)行剩余壽命轉(zhuǎn)換評(píng)估方法，或車載剩余壽命與梯次工況剩余壽命的轉(zhuǎn)換評(píng)估方Lx,s=Ly,s·F（x,y）································8F（x,y）——表示已使用車載壽命與擬應(yīng)用梯次場景下已使用壽命RLx,s=RLy,s·F(x,y)=f(n,kx,i,ky,i,αx,Ti,αy,Ti,αx,ci,αy,ci,αx,DODi,αy,DODi,)··············(B.4)kx,i——表示梯次工況下第i次ky,i——表示車載工況下αx,Ti——表示梯次工況下第i次循環(huán)的環(huán)境溫度歸一化系