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| 标准编号 | GB/T 31467.1-2015 (GB/T31467.1-2015) | | 中文名称 | 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第1部分:高功率应用测试规程 | | 英文名称 | [Replaced by GB/T 31467-2023] Lithium-ion traction battery pack and system for electric vehicles -- Part 1: Test specification for high power applications | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | T47 | | 国际标准分类 | 43.080 | | 字数估计 | 14,112 | | 发布日期 | 2015-05-15 | | 实施日期 | 2015-05-15 | | 引用标准 | GB/T 19596 | | 采用标准 | ISO 12405-1-2011, NEQ | | 标准依据 | 国家标准公告2015年第15号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB/T 31467的本部分规定了电动汽车用高功率锂离子动力蓄电池包和系统电性能的测试方法。本部分适用于装载在电动汽车上, 主要以高功率应用为目的的锂离子动力蓄电池包和蓄电池系统, 以高功率应用为目的的镍氢动力蓄电池包和系统等可参照执行。 | GB/T 31467.1-2015
Lithium-ion traction battery pack and system for electric vehicles.Part 1: Test specification for high power applications
ICS 43.080
T47
中华人民共和国国家标准
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统
第1部分:高功率应用测试规程
2015-05-15发布
2015-05-15实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号和缩略语 2
5 通用测试条件 2
5.1 一般条件 2
5.2 测试仪器准确度要求 3
5.3 数据记录 3
5.4 试验准备 3
6 通用测试循环 4
6.1 预处理循环 4
6.2 标准循环 4
7 基本性能 5
7.1 容量和能量 5
7.2 功率和内阻 7
7.3 无负载容量损失 10
7.4 存储中容量损失 11
7.5 高低温启动功率 12
7.6 能量效率 12
附录A(资料性附录) 蓄电池包和蓄电池系统的典型结构 15
附录B(规范性附录) 蓄电池包和蓄电池系统的测试项目 17
前言
GB/T 31467《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统》分为以下3个部分:
---第1部分:高功率应用测试规程;
---第2部分:高能量应用测试规程;
---第3部分:安全性要求与测试方法。
本部分为GB/T 31467的第1部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分使用重新起草法参考ISO 12405-1:2011《电动道路车辆 锂离子动力蓄电池包和系统测试
规程 第1部分:高功率应用》编制,与ISO 12405-1:2011的一致性程度为非等效。
本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本部分由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归口。
本部分起草单位:北京卡达克科技中心、北京理工大学、中国电子科技集团公司第十八研究所、中国
北方车辆研究所、中国第一汽车股份有限公司、东风汽车集团股份有限公司技术中心、宁德时代新能源
科技有限公司、天津力神电池股份有限公司、中信国安盟固利动力科技有限公司、湖北骆驼蓄电池研究
院有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、上海机动车检测中心、观致汽车有限公司、浙江谷神能源科技
股份有限公司、江苏春兰清洁能源研究院有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、上海卡耐能源有限
公司。
本部分主要起草人:孟祥峰、王震坡、王成、肖成伟、王芳、蔡毅、胡道中、裴小娟、张娜、张建华、刘仕强、
刘晓康、和祥运、刘正耀、赵淑红、朱顺良、王红梅、朱成、孙建平、王蓓、孔令国、仇杰、郭岩。
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统
第1部分:高功率应用测试规程
1 范围
GB/T 31467的本部分规定了电动汽车用高功率锂离子动力蓄电池包和系统电性能的测试方法。
本部分适用于装载在电动汽车上,主要以高功率应用为目的的锂离子动力蓄电池包和蓄电池系统,
以高功率应用为目的的镍氢动力蓄电池包和系统等可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 19596 电动汽车术语
3 术语和定义
GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
蓄电池电子部件 batteryelectronics
采集或者同时监测蓄电池单体或模块的电和热数据的电子装置,必要时可以包括用于蓄电池单体
均衡的电子部件。
注:蓄电池电子部件可以包括单体控制器。单体电池间的均衡可以由蓄电池电子部件控制,或者通过蓄电池控制
单元控制。
3.2
蓄电池控制单元 batterycontrolunit;BCU
控制、管理、检测或计算蓄电池系统的电和热相关的参数,并提供蓄电池系统和其他车辆控制器通
讯的电子装置。
3.3
在规定条件下测得的并由制造商宣称的蓄电池包或系统的放电容量值。
3.4
蓄电池包 batterypack
通常包括蓄电池组、蓄电池管理模块(不包含BCU)、蓄电池箱以及相应附件,具有从外部获得电能
并可对外输出电能的单元。
3.5
蓄电池系统 batterysystem
一个或一个以上蓄电池包及相应附件(管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成
等)构成的能量存储装置。
3.6
室温下蓄电池包或系统的最大允许持续输出电功率(W)和其在1C倍率放电能量(W·h)的比值
低于10的装置特性或应用特性。
3.7
高功率应用 highpowerapplication
室温下蓄电池包或系统的最大允许持续输出电功率(W)和其在1C倍率放电能量(W·h)的比值
大于或等于10的装置特性或应用特性。
3.8
设计目的为高能量应用的动力蓄电池。
3.9
设计目的为高功率应用的动力蓄电池。
3.10
高压 highvoltage
最大工作电压大于30Va.c.(rms)且小于或等于1000Va.c.(rms),或大于60Vd.c.且小于或等
于1500Vd.c.的电压。
3.11
低压 lowvoltage
最大工作电压不大于30Va.c.(rms),或不大于60Vd.c.的电压。
4 符号和缩略语
下列符号和缩略语适用于本文件。
nC:电流倍率,等于1h放电容量的n倍
I'max(SOC,T,t):某SOC,试验环境温度T,脉冲持续时间t下的最大允许放电电流
Imax(T):某试验环境温度下最大允许持续放电电流
η:效率
RT:室温(roomtemperature)
SOC:荷电状态(stateofcharge)
5 通用测试条件
5.1 一般条件
5.1.1 除非在某些具体测试项目中另有说明,测试工作在温度为室温25℃±2℃,湿度为15%~90%
环境下进行。
5.1.2 测试样品交付时需要包括必要的操作文件,以及和测试设备相连所需的接口部件,如连接器、插
头,包括冷却接口,蓄电池包和蓄电池系统的典型结构参见附录A。制造商需要提供蓄电池包或系统的
工作限值,以保证整个测试过程的安全。
5.1.3 当测试的目标环境温度改变时,在进行测试前测试样品需要完成环境适应过程:在低温下静置
不少于24h;在高温下静置不小于16h;或单体电池温度与目标环境温度差值不超过2℃。测试样品
如果包含蓄电池控制单元,则环境适应过程需要将其关闭。
5.1.4 如果电池包或系统由于某些原因(如尺寸或重量)不适合进行某些测试,那么供需双方协商一致
后可以用电池包或电池系统的子系统代替作为测试样品,进行全部或部分试验,但是作为测试样品的子
系统应该包含和整车要求相关的所有部分。
5.1.5 调整SOC至试验目标值n%的方法是:按制造商提供的充电方式将蓄电池包或系统充满电,静
置1h,以1C恒流放电(100-n)/100h。每次SOC调整后,新的测试开始前测试样品需要静置
30min。
5.1.6 测试过程中,为了蓄电池包或系统的内部反应及温度的平衡,某些测试步骤之间需要静置一定
的时间。静置过程中蓄电池包或系统的低压电控单元正常工作,如蓄电池电子部件和BCU等;冷却系
统根据制造商的规定或BCU的指令工作。
5.1.7 测试过程中的放电倍率大小按照本部分的规定执行,充电机制和放电截止条件由制造商提供。
充电机制和放电截止条件应前后统一,如循环性能测试过程的充电机制和放电截止条件应该和循环寿
命等其他试验项目的规定相同。
5.1.8 蓄电池包或系统的额定容量对于测试过程具有重要影响。如果蓄电池实际可用容量(7.1.2.2)
与蓄电池额定容量之差的绝对值超过额定容量的5%,则在测试报告中要明确说明,并用实际可用容量
代替额定容量用于充放电电流及SOC计算的依据。
5.1.9 蓄电池包和蓄电池系统需要进行的测试项目、测试方法章条号、测试条件等信息见附录B。
5.1.10 蓄电池放电电流符号为正,充电电流符号为负。
5.2 测试仪器准确度要求
5.2.1 测量装置准确度的要求如下:
---电压测量装置:不低于0.5级;
---电流测量装置:不低于0.5级;
---温度测量装置:±0.5℃;
---时间测量装置:±0.1%;
---尺寸测量装置:±0.1%;
---质量测量装置:±0.1%。
5.2.2 测试过程中,对充放电装置、温控箱等控制仪器的控制精度要求如下:
---电压:±1%;
---电流:±1%;
---温度:±2℃。
5.3 数据记录
除非在某些具体测试项目中另有说明,否则在预计的充电或放电时间的至少每1%间隔处记录测
试数据,如时间、温度、电流和电压等。
5.4 试验准备
5.4.1 蓄电池包的准备
蓄电池包的高压、低压及冷却装置要和测试平台设备相连,开启蓄电池包的被动保护功能。根据蓄
电池包制造商的要求和试验测试规程,测试平台检测和控制电池包的工作状态和工作参数,并保证主动
保护开启,必要时可以通过断开蓄电池包的主接触器来实现。冷却装置根据制造商的要求工作。蓄电
池包测试过程中,蓄电池包和测试平台之间没有信息交换,蓄电池包的参数限值由测试平台直接控制。
测试平台检测蓄电池包的电流、电压、容量或能量等参数,并将这些数据作为检测结果和计算依据。
5.4.2 蓄电池系统的准备
蓄电池系统的高压、低压、冷却装置及BCU要和测试平台设备相连,开启蓄电池系统的主动和被
动保护。测试平台和BCU之间实现正常通讯,测试平台保证测试参数、条件与测试规程的要求一致,
并保证电池系统工作在合理的限值之内,这些限值由BCU通过总线传输至测试平台。BCU控制冷却
装置的工作。必要时BCU的程序可以由蓄电池系统制造商根据测试规程进行更改。主动保护同时也
需要由测试平台保证,必要时可以通过断开蓄电池系统的主接触器实现。蓄电池系统测试过程中,蓄电
池系统通过总线和测试平台通讯,将蓄电池状态参数和工作限值实时传输给测试平台,再由测试平台根
据电池状态和工作限值控制测试过程。测试平台检测蓄电池系统的电流、电压、容量或能量等参数,并
将这些数据作为检测结果和计算依据。蓄电池系统上传的参数不作为检测结果或测试依据。
5.4.3 测试样品的质量和体积
用量具测量测试样品的外形尺寸,计算出测试样品的体积,单位L。用衡器测量测试样品的质量,
单位kg。如测试样品包含有强制冷却系统,则测量或计算其质量和体积时,应将冷却系统包括在内,如
冷却管路等。如果冷却系统使用液冷方式,则冷却液的重量也应计算在内。若测试样品的冷却系统和
整车或其他系统冷却集成在一起,则仅考虑和测试样品相关部分的质量和体积。难以测量时,可采用制
造商提供的数据和数据测试依据。
6 通用测试循环
6.1 预处理循环
6.1.1 正式测试开始前,蓄电池包或系统需要先进行预处理循环,以确保测试时蓄电池包和系统的性
能处于激活和稳定的状态。预处理循环在室温下进行,其步骤如下:
a) 以1C或按照制造商推荐的充电机制充电至制造商规定的充电截止条件;
b) 静置30min;
c) 使用2C或按照制造商推荐的放电机制放电至制造商规定的放电截止条件;
d) 静置30min;
e) 重复步骤a)~d)5次。
6.1.2 如果蓄电池包或系统连续两次的放电容量变化不高于额定容量的3%,则认为蓄电池包或蓄电
池系统完成了预处理,预处理循环可以中止。
6.2 标准循环
6.2.1 标准循环在指定的测试步骤进行,以确保蓄电池包和系统在测试时处于相同的状态。标准循环
在室温下进行,按照先后顺序包括一个标准放电过程和标准充电过程,其步骤如下:
a) 标准放电:使用1C或按照制造商推荐的放电机制放电至制造商规定的放电截止条件,静置
30min;
b) 标准充电:使用1C充电至制造商规定的充电截止条件或按照制造商推荐的充电机制充电,静
置30min。
6.2.2 如果标准循环和一个新的测试之间时间间隔长于24h,则需要重新进行一次标准充电。
6.2.3 本部分所提到的“标准循环”的环境温度是室温(RT),而单独提到的“标准放电”和“标准充电”
的环境温度按具体条款的规定执行。
7 基本性能
7.1 容量和能量
7.1.1 通用条件
7.1.1.1 蓄电池包或系统宜测试室温、高温和低温下的容量和能量。
7.1.1.2 每次充电前测试样品将静置30min,或者达到室温。
7.1.1.3 测试过程使用恒流放电,放电过程在制造商制定的截止条件下停止。
7.1.1.4 放电电流对放电时间的积分为蓄电池包或系统的容量,放电电流和电压的乘积对放电时间的
积分为蓄电池包或系统的能量。
7.1.1.5 根据7.1.1.4计算1C、Imax(T)倍率下的放电容量和能量。
7.1.2 室温下的容量、能量测试
7.1.2.1 测试在室温下按照表1的测试步骤进行。
表1 室温下能量和容量测试步骤
序号 蓄电池包或系统状态 试验方法章条号 环境温度
1 环境适应 5.1.3 RT
2 标准循环 6.2 RT
3 1C放电 7.1.1.3 RT
4 标准充电 6.2.1b) RT
5 Imax(T)放电 7.1.1.3 RT
7.1.2.2 步骤3的放电容量为蓄电池的实际可用容量。
7.1.2.3 记录步骤3和步骤5结束时测试样品的最小监控单元的电压。
7.1.3 高温下的能量和容量测试
蓄电池包和系统应测试40℃环境温度下1C和Imax(T)的能量和容量。试验在环境箱内完成,按
照表2的测试步骤进行试验。
表2 高温下能量和容量测试步骤
序号 蓄电池包或系统状态 试验方法章条号 环境温度
1 环境适应 5.1.3 RT
2 标准充电 6.2.1b) RT
3 标准循环 6.2 RT
4 环境适应 5.1.3 40℃
5 1C放电 7.1.1.3 40℃
6 环境适应 5.1.3 RT
表2(续)
序号 蓄电池包或系统状态 试验方法章条号 环境温度
7 标准充电 6.2.1b) RT
8 标准循环 6.2 RT
9 环境适应 5.1.3 40℃
10 Imax(T)放电 7.1.1.3 40℃
7.1.4 低温下的能量和容量测试
蓄电池包和系统应测试0℃和-20℃环境温度下1C和Imax(T)的能量和容量。试验在环境箱内
完成,按照表3的测试步骤进行试验。
表3 低温下能量和容量测试步骤
序号 蓄电池包或系统状态 试验方法章条号 环境温度
1 环境适应 5.1.3 RT
2 标准充电 6.2.1b) RT
3 标准循环 6.2 RT
4 环境适应 5.1.3 0℃
5 1C放电 7.1.1.3 0℃
6 环境适应 5.1.3 RT
7 标准充电 6.2.1b) RT
8 标准循环 6.2 RT
9 环境适应 5.1.3 0℃
10 Imax(T)放电 7.1.1.3 0℃
11 环境适应 5.1.3 RT
12 标准充电 6.2.1b) RT
13 标准循环 6.2 RT
14 环境适应 5.1.3-20℃
15 1C放电 7.1.1.3-20℃
16 环境适应 5.1.3 RT
17 标准充电 6.2.1b) RT
18 标准循环 6.2 RT
19 环境适应 5.1.3-20℃
20 Imax(T)放电 7.1.1.3-20℃
7.2 功率和内阻
7.2.1 通用条件
7.2.1.1 蓄电池包或系统需要测试室温、高温和低温及不同SOC下的功率和内阻,某一具体环境温度
和SOC下的功率和内阻测试工况见7.2.2,整个测试过程按照7.2.4进行。
7.2.1.2 按照表5给定的时间测量测试样品的端电压,按7.2.3计算充放电功率和内阻。
7.2.2 功率和内阻测试工况
7.2.2.1 功率和内阻测试工况如表4和图1所示,测试过程中需要记录的数据如表5和图2所示。
表4 功率和内阻测试工况步骤时间
时间增加量
累计时间
电流
0 0 0
18 18 I'max(SOC,T,t)
40 58 0
10 68 -0.75I'max(SOC,T,t)
40 108 0
图1 脉冲功率特性曲线-电流示例
表5 需要测试的电压和电流
时间
电压
电流
对应电流值
0 U0 I0 0
0.1 U1 I1 I'max(SOC,T,t)
2 U2 I2 I'max(SOC,T,t)
10 U3 I3 I'max(SOC,T,t)
18 U4 I4 I'max(SOC,T,t)
58 U5 I5 0
表5(续)
时间
电压
电流
对应电流值
58.1 U6 I6 -0.75I'max(SOC,T,t)
60 U7 I7 -0.75I'max(SOC,T,t)
68 U8 I8 -0.75I'max(SOC,T,t)
108 U9 I9 0
图2 脉冲功率特性曲线-电压示例
7.2.2.2 充放电脉冲过程的电流保持为恒流,其中放电电流为测试样品的最大允许脉冲放电电流I'max
(SOC,T,t)。不同环境温度和SOC下I'max(SOC,T,t)可以不同,I'max(SOC,T,t)由制造商提供。充
电过程的电流大小为0.75I'max(SOC,T,t)或者由制造商提供的其他电流值。
7.2.2.3 如果进行某温度和SOC下的功率和内阻测试过程中时,测试样品电压达到制造商指定的放电
电压限值,则停止放电,应适当降低I'max(SOC,T,t)后重新进行该温度和SOC下的功率和内阻测试,
包括必要的试验准备和温度适应等。
7.2.2.4 功率和内阻测试分别在4个不同温度下进行,分别为40℃、室温、0℃、-20℃。
7.2.2.5 功率和内阻测试工况分别在3个不同SOC下进行,分别为80%(或制造商规定的最高允许状
态)、50%、20%(或制造商规定的最低允许状态)。
7.2.3 功率和内阻计算
7.2.3.1 放电内阻计算
放电内阻计算按式(1)~式(5)计算:
0.1s放电内阻 R0.1,dch=
U0-U1
I1
(1)
2s放电内阻 R2,dch=
U0-U2
I2
(2)
10s放电内阻 R10,dch=
U0-U3
I3
(3)
18s放电内阻 R18,dch=
U0-U4
I4
(4)
全过程放电内阻 Rdch=
U5-U4
I4
(5)
7.2.3.2 充电内阻计算
充电内阻计算按式(6)~式(9)计算:
0.1s充电内阻 R0.1,cha=
U5-U6
I6
(6)
2s充电内阻 R2,cha=
U5-U7
I7
(7)
10s充电内阻 R10,cha=
U5-U8
I8
(8)
全过程充电内阻 Rcha=
U9-U8
I8
(9)
7.2.3.3 放电功率计算
放电功率计算按式(10)~式(13)计算:
0.1s放电功率 P0.1,dch=U1×I1 (10)
2s放电功率 P2,dch=U2×I2 (11)
10s放电功率 P10,dch=U3×I3 (12......
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