T-CSAE 255-2022 電動汽車運行過程電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警規(guī)范

ICS43.020CCST40團體標準Specificationforsafetyriskmonitoringandfaultearlywarningofelectricvehiclebatterysysteminoperationprocess中國汽車工程學會發(fā)布IT/CSAE255—2022前言 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4通用要求 4.1監(jiān)測數據字段 4.2監(jiān)測數據上傳和存儲要求 25預警方法 35.1離線超時預警 35.2數據有效率預警 35.3壓差異常預警 35.4溫差異常預警 45.5絕緣異常預警 55.6自放電速率異常預警 66預警的處置 76.1提交診斷報告 76.2提交檢修報告 7附錄A（資料性）百分位數與箱形圖 8A.1百分位數 8A.2箱形圖 8T/CSAE255—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本文件由電動汽車產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟提出。本文件起草單位：上海蔚來汽車有限公司、中國汽車技術研究中心有限公司、北京新能源汽車股份有限公司、武漢蔚來能源有限公司、武漢蔚能電池資產有限公司、中國第一汽車集團有限公司、重慶長安新能源汽車科技有限公司、奇瑞新能源汽車股份有限公司、比亞迪汽車工業(yè)有限公司、寧德時代新能源科技股份有限公司、天津力神電池股份有限公司、特來電新能源股份有限公司、南方電網電動汽車服務有限公司、蜂巢能源科技（無錫）有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、華中科技大學、浙江吉利汽車研究院有限公司、廣州小鵬汽車科技有限公司、普天新能源有限責任公司、國網廣匯（上海）電動汽車服務有限公司、深圳市計量質量檢測研究院、宇通客車股份有限公司、北京昇科能源科技有限責任公司、深圳格瑞安能科技有限公司。本文件主要起草人：趙建智、曾士哲、葉磊、黃源、劉仕強、穆寶、周子鈞、聶瑞超、王書洋、袁昌榮、楊輝前、曾祥兵、宋開通、黃華英、江佳鑫、馬全林、吳冠軍、桂洋、劉彩秋、尹玉鵬、黃鵬、張建彪、萬里平、李頂根、孫全、華卓立、鄧遲、夏巖松、周頔、王勇士、褚政宇、姜久春。1T/CSAE255—2022電動汽車運行過程電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警規(guī)范本文件規(guī)定了在車輛運行過程中，對電動汽車電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警的通用技術。本文件適用于對鋰離子動力電池系統(tǒng)進行故障預警的電動汽車監(jiān)測平臺。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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。GB16735道路車輛車輛識別代號(VIN)GB/T19596—2017電動汽車術語GB/T32960.3—2016電動汽車遠程服務與管理系統(tǒng)技術規(guī)范第3部分：通信協(xié)議及數據格式GB/T34014—2017汽車動力蓄電池編碼規(guī)則3術語和定義GB16735、GB/T19596—2017、GB/T32960.3—2016和GB/T34014—2017界定的以及下列術語和定義適用于本文件。監(jiān)測平臺monitorplatform用于監(jiān)測電動汽車動力電池，接收和處理車輛數據的管理平臺。行駛事件drivingevent一次完整車輛行駛過程。交流充電事件ACchargingevent一次完整車輛交流充電過程。直流充電事件DCchargingevent一次完整車輛直流充電過程。靜置事件idleevent一次完整車輛靜置過程。4通用要求監(jiān)測數據字段電動汽車在運行過程中，應對與電池系統(tǒng)相關的數據進行監(jiān)測。監(jiān)測數據字段見表1：2T/CSAE255—2022表1監(jiān)測數據字段0x01:行駛;0x02:交流充電;0x03:直流充電;0x04:靜置;0x05:其他;符合GB/T32960.3—2016有效值范圍：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—2016參考GB/T32960.3—2016B參考GB/T32960.3—2016B監(jiān)測數據上傳和存儲要求4.2.1車輛處于行駛事件、交流充電事件、直流充電事件時，應即時上傳信息，上傳周期宜小于等于4.2.2車輛在行駛事件、交流充電事件、直流充電事件結束后，上傳信息應持續(xù)大于等于10min，上3T/CSAE255—2022傳周期宜小于等于10s。4.2.3車輛處于靜置事件時，應間歇性的上傳信息。喚醒間隔宜小于等于3h，喚醒后在線時長宜大于等于2min，上傳周期宜小于等于10s。4.2.4監(jiān)測平臺對上傳的原始數據保存時間應大于等于8年。5預警方法離線超時預警5.1.1電池離線超時預警運行頻率為每日1次。5.1.2被監(jiān)測電池最后一次上傳數據的日期為電池離線日期。5.1.3若電池離線日與預警執(zhí)行日間隔大于等于n天（n由企業(yè)自定義，宜小于等于30天），則觸發(fā)離線超時預警。數據有效率預警5.2.1被監(jiān)測電池的數據有效率按公式(1)計算：pctvalid=×100%···············································(1)式中：pctvalid——數據有效率；Nvalid——有效數據幀數量；Nall——總數據幀數量。5.2.2有效數據幀同時滿足下列要求：a)本幀中必選項不為空；b)本幀中必選項不為初始化值、異常值、無效值；c)本幀中必選項字段值在有效值范圍內。5.2.3數據有效率預警運行頻率為每日1次。5.2.4若存在車輛當日數據幀數量大于等于72幀，且數據有效率小于等于80%時，則觸發(fā)數據有效率預警。壓差異常預警5.3.1壓差異常預警用于識別同一車型中電壓一致性不佳的電池系統(tǒng)，運行頻率為每日1次。5.3.2同一電池型號界定以工信部公告車型產品型號為依據，可在公告基礎上根據批次、壽命作進一5.3.3對滿足下列條件的數據幀計算壓差值，壓差為數據幀中最大單體電壓和最小單體電壓的差：a)SOC處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：30%～100%）；b)溫度處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：0℃~40℃);c)電流處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：-100A～100A）；d)電壓處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：2.5V～4.3V）；e)當日上傳數據的電池系統(tǒng)數量處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：大于500）；f)單個電池系統(tǒng)當日上傳的數據幀數量處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：大于500）；g)事件狀態(tài)（企業(yè)自定義，例：交流充電、靜置）。5.3.4獲取監(jiān)測平臺中同一型號所有電池系統(tǒng)的壓差，分別對每一電池系統(tǒng)計算當日的壓差分位數。對任一電池系統(tǒng)可得如下3項分位數：a)電池系統(tǒng)壓差第25百分位數V25，單位為伏特（V）；b)電池系統(tǒng)壓差第50百分位數V50，單位為伏特（V）；c)電池系統(tǒng)壓差第75百分位數V75，單位為伏特（V）。5.3.5電池型號壓差上邊緣值按公式(2)計算：4T/CSAE255—2022V0=V75total+1.5×V75total?V25total)·······································(1)式中：V0——電池型號壓差上邊緣值，單位為伏特（V）；V75total——以5.3.4得出的V50為樣本，計算得到該電池型號當日整體的壓差第75百分位數，單位為伏特（V）；V25total——以5.3.4得出的V50為樣本，計算得到該電池型號當日整體的壓差第25百分位數，單位為伏特（V）。5.3.6單個電池系統(tǒng)壓差下邊緣值按公式(3)計算：V1=V25?1.5×V75?V25)············································(2)式中：V1——單個電池系統(tǒng)壓差下邊緣值，單位為伏特（V）。5.3.7若存在電池系統(tǒng)V1>V0，則觸發(fā)壓差異常預警，如圖1所示：圖1壓差異常預警示意圖溫差異常預警5.4.1溫差異常預警用于識別同一車型中溫度一致性不佳的電池系統(tǒng)，運行頻率為每日1次。5.4.2同一電池型號界定以工信部公告車型產品型號為依據，可在公告基礎上根據批次、壽命作進一步劃分。5.4.3對滿足下列條件的數據幀計算溫差值，溫差為數據幀中最高溫度和最低溫度的差：a)SOC處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：30%～100%）；b)電流處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：-100A～100A）；c)電壓處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：2.5V～4.3V）；d)當日上傳數據的電池系統(tǒng)數量處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：大于500）；e)單個電池系統(tǒng)當日上傳的數據幀數量處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：大于500）；f)事件狀態(tài)（企業(yè)自定義，例：交流充電和靜置）。5.4.4獲取監(jiān)測平臺中同一型號所有電池系統(tǒng)的溫差，分別對每一電池系統(tǒng)計算當日的溫差分位數。對任一電池系統(tǒng)可得如下3項分位數：a)電池系統(tǒng)溫差第25百分位數T25，單位為攝氏度(oC）；b)電池系統(tǒng)溫差第50百分位數T50，單位為攝氏度(oC）；c)電池系統(tǒng)溫差第75百分位數T75，單位為攝氏度(oC）。5.4.5電池型號溫差上邊緣值按公式(4)計算：T0=T75total+1.5×T75total?T25total)······································(1)式中：T0——電池型號溫差上邊緣值，單位為攝氏度(oC）；5T/CSAE255—2022T75total——以5.4.4得出的T50為樣本，計算得到該電池型號當日整體的溫差第75百分位數，單位為攝氏度(oC）；T25total——以5.4.4得出的T50為樣本，計算得到該電池型號當日整體的溫差第25百分位數，單位為攝氏度(oC）。5.4.6單個電池系統(tǒng)溫差下邊緣值按公式(5)計算：T1=T25?1.5×T75?T25)············································(2)式中：T1——單個電池系統(tǒng)溫差下邊緣值，單位為攝氏度(oC）。5.4.7若存在電池系統(tǒng)T1>T0，則觸發(fā)溫差異常預警,如圖2所示：圖2溫差異常預警示意圖絕緣異常預警5.5.1絕緣異常預警用于識別同一車型中絕緣值過低的電池系統(tǒng)，運行頻率為每日1次。5.5.2同一電池型號界定以工信部公告車型產品型號為依據，可在公告基礎上根據批次、壽命作進一5.5.3對滿足下列條件的數據幀提取絕緣值：a)電流處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：0A～500A）；b)當日上傳數據的電池系統(tǒng)數量處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：大于500）；c)單個電池系統(tǒng)當日上傳的數據幀數量處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：大于500）；d)事件狀態(tài)（企業(yè)自定義，例：交流充電、靜置、行駛）。5.5.4獲取監(jiān)測平臺中同一型號所有電池系統(tǒng)的絕緣值，分別對每一電池系統(tǒng)計算當日的絕緣分位數。對任一電池系統(tǒng)可得如下3項分位數：a)絕緣第25百分位數R25，單位為千歐姆（kΩ);b)絕緣第50百分位數R50，單位為千歐姆（kΩ);c)絕緣第75百分位數R75，單位為千歐姆（kΩ)。5.5.5電池型號絕緣下邊緣值按公式(6)計算：R0=R25total?1.5×(R75total?R25total)······································(1)式中：R0——電池型號絕緣下邊緣值，單位為千歐姆（kΩ);R75total——以5.5.4得出的R50為樣本，計算得到該電池型號當日整體的絕緣第75百分位數，單位為千歐姆（kΩ);R25total——以5.5.4得出的R50為樣本，計算得到該電池型號當日整體的絕緣第25百分位數，單位為千歐姆（kΩ)。5.5.6單個電池系統(tǒng)絕緣上邊緣值按公式(7)計算：6T/CSAE255—2022R1=R75+1.5×R75?R25)············································(2)式中：R1——單個電池系統(tǒng)絕緣上邊緣值，單位為千歐姆（kΩ)。5.5.7若存在電池系統(tǒng)R1<R0，則觸發(fā)絕緣異常預警，如圖3所示：圖3絕緣異常預警示意圖自放電速率異常預警5.6.1自放電速率異常預警用于識別同一車型中自放電速率過快的電池系統(tǒng)，運行頻率為每日1次。5.6.2同一電池型號界定以工信部公告車型產品型號為依據，可在公告基礎上根據批次、壽命作進一步劃分。5.6.3獲取監(jiān)測平臺滿足下列條件的靜置事件：a)事件狀態(tài)為靜置；b)事件時長大于等于指定時長（企業(yè)自定義，例：8h）；c)事件起始SOC處于指定范圍（企業(yè)自定義，例：80%～100%）。5.6.4計算滿足5.6.3條件的事件的各項參數。a)提取去極化完成時刻t1的全量單體電壓列表vt1[i]，其中去極化完成時刻t1按公式(8)計算：t1=t0+tw·······················································(1)式中：t1——去極化完成時刻；t0——靜置事件起始時刻，單位為小時（h）；tw——去極化時長，單位為小時（h）（企業(yè)自定義，例：1h）。b)提取事件結束時刻t2的全量單體電壓列表vt2[i]。c)t1至t2期間全量單體電壓壓降按公式(9)計算：vdropi=vt1[i]?vt2[i]··············································(2)式中：vdropi——全量單體電壓壓降，單位為伏特（V）。d)全量單體中壓降速率最大的單體按公式(10)計算：vdmax=max(vdropi················································(3)式中：vdmax——全量單體中壓降速率最大的單體，單位為伏特（V）。e)全量單體平均壓降按公式(11)計算：vdavg=average(vdropIi)·············································(4)式中：7T/CSAE255—2022vdavg——全量單體平均壓降，單位為伏特（V）。f)自放電速率差按公式(12)計算：Ddiff=(vdmax–vdavg)/(t2?t1)··········································(5)式中：Ddiff——自放電速率差，單位為伏特每小時（V/h）。5.6.5若存在電池系統(tǒng)的自放電速率差Ddiff大于企業(yè)自定義值，則觸發(fā)自放電速率異常預警。6預警的處置6.1提交診斷報告企業(yè)監(jiān)控團隊應在觸發(fā)預警后24小時