電池及管理系統設計技術規(guī)范

1、電池及管理系統設計技術規(guī)范編制：校對：審核：批準：有限公司2015年9月目錄前言3一、鋰離子電池選型41、范圍42、規(guī)范性引用文件43、術語和定義44、符號45、動力蓄電池循環(huán)壽命要求56、動力蓄電池安全要求57、動力蓄電池電性能要求68、電池組匹配89、電池組使用其他注意事項9二、電池管理系統選型101、術語定義102、要求103、試驗方法124、標志13前言 動力電池作為純電動汽車的唯一能量來源，動力電池的匹配對整車動力性和經 濟性都有較大影響。動力電池的容量、比功率等參數選擇越大，汽車儲能能力就越 強，純電動行駛里程越大。但是參數選擇越大，勢必使得電池質量增大，而又影響了整車性能且大大增

2、加了成本，因此動力電池匹配優(yōu)化非常重要。本規(guī)范將指導在本公司純電動汽車設計中使用的動力蓄電池及電池管理系統的技術要求、試驗方法，試驗規(guī)則、標志、包裝、運輸、儲存的方法。本技術條件由有限公司提出。本技術條件由技術中心起草。一、 鋰離子電池選型1、范圍本標準規(guī)定了本公司對電動汽車用動力蓄電池及管理系統的壽命、安全性、新能的要求和規(guī)范。2、規(guī)范性引用文件GB/T 314842015 電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法GB/T 314852015 電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法GB/T 314862015 電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法GB/T 2900.41 電工術語原電池

3、和蓄電池GB/T 19596 電動汽車術語3、術語和定義GB/T 2900.41,GB/T 19596中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。1.1能量型蓄電池：以高能量密度為特點，主要用于高能量輸出的蓄電池。1.2功率型蓄電池：以高功率密度為特點，主要用于瞬間高功率輸出、輸入的蓄電池。1.3 容量恢復能力：蓄電池在一定的溫度條件下，儲存一段時間后再充電，其后放電容量與額定容量之比。 1.4 充電終止電流：在指定恒壓充電時，蓄電池終止充電時的電流。1.5爆炸：蓄電池外殼破裂，內部有固體物質從蓄電池中沖出，并發(fā)出聲音1.6起火：蓄電池殼體中冒火1.7 I3 放電能量：蓄電池在 20°C

4、±5°C 溫度下，以 1I3（A）電流放電，達到終止電壓是所放出的能量（(Wh)。）此值可從電壓-容量曲線的覆蓋面積分求得，要求至少50個等值時間間隔點，或用積分儀直接求得。4、符號C11小時額定容量(Ah)I11小時放電電流其數值等于C3/3(A)Cn1:1小時率實際放電容量(Ah)In1:1小時率實際放電電流，其數值等于Cn1 (A)。5、動力蓄電池循環(huán)壽命要求5.1室溫放電容量(初始容量)5.1.1蓄電池單體按照GB/T 31484-2015中6.2試驗時，其放電容斡應不低于額定容皺，并且不超過額定容110%，同時所有測試樣品初始容量極差不大于初始容量平均值的5%。5

5、.1.2蓄電池模塊和系統按照GB/T 31484-2015中6.2試驗時，其放電容量應不低于額定容量，并且不超過額定容量的110%，同時所有測試樣品初始容量極差不大于初始容量平均值的7%。5.2標準循環(huán)壽命測試樣品按照GB/T 31484-2015中6.4進行標準循環(huán)壽命測試時，循環(huán)次數達到500次時放電容量應不低于初始容量的90%，或者循環(huán)次數達到100。次時放電容量應不低于初始容量的80%。5.3工況循環(huán)壽命5.3.1合動力乘用車用功率型蓄電池按照GB/T 31484-2015中6.5.1進行工況循環(huán)測試時，總放電能量與電池初始能量的比值達500時，計量放電容量和5s放電功率。5.3。2混

6、合動力商用車用功率型蓄電池按照GB/T 31484-2015中6.5.2進行工況循環(huán)測試時，總放電能量與電池初始能量的比值達500時，計量放電容量和55放電功率。5.3.3純電動乘用車用能量型蓄電池按照GB/T 31484-2015中6.5.3進行工況循環(huán)測試時，總放電能量與電池初始能量的比值達500時，計量放電容量。5.3.4_純電動商用車用能量型蓄電池按照GB/T 31484-2015中6. 5.4進行工況循環(huán)測試時，總放電能量與電池初始能量的比值達500時，計量放電容量。5，3.5插電式和增程式電動汽車用蓄電池參照GB/T 31484-2015中6.5.3或6.5.4進行工況循環(huán)測試時，

7、總放電能量與電池初始能量的比值達500時，計量放電容量。 6、動力蓄電池安全要求6.1 單體蓄電池6.1.1 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.2進行過放電試驗時，應不爆炸、不起火、不漏液。6.1.2 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2. 3進行過充電試驗時，應不爆炸、不起火。6.1.3 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.4進行短路試驗時，應不爆炸、不起火。6.1.4 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.5進行跌落試驗時 a) 對于鋰離子蓄電池，應不爆炸、不起火、不瀉漏液;b) 對于金屬氫化物鎳蓄電池，應不爆炸、不起火。6.1

8、.5 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.6進行加熱試驗時，應不爆炸、不起火。6.1.6 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.7進行擠幾試驗時，應不爆炸、不起火。6.1.7 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.8進行針刺試驗時，應不爆炸、不起火。6.1.8 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.9進行海水浸泡試驗時，應不爆炸、不起火6.1.9 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.10進行溫度循環(huán)試驗時，應不爆炸、不起火、不瀉漏液6.1.10 單體蓄電池按GB/T 31485-2015中6.2.11進子了低氣壓試驗時，

9、應不爆炸、不起火、不瀉漏液6.2 蓄電池模塊6.2.1蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.2進行過放電試驗時，應不爆炸、不起火、不漏液。6.2.2蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.3進行過充電試驗時，應不爆炸、不起火。6.2.3蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.1進行短路試驗時，應不爆炸、不起火。6.2.4蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.5進行跌落試驗時: a)對于鋰離子蓄電池，應不爆炸、不起火、不瀉漏液; b)對于金屬氫化物鎳蓄電池，應不爆炸、不起火。6.2.5蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.6進行加

10、熱試驗時，應不爆炸、不起火。6.2.6蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.7進行擠壓試驗時，應不爆炸、不起火。6.2.7蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.8進行針刺試驗時，應不爆炸、不起火。6.2.8蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.9進行海水浸泡試驗時，應不爆炸、不起火。6.2.9蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.10進行溫度循環(huán)試驗時，應不爆炸、不起火、不瀉漏液。6.2.10蓄電池模塊按GB/T 31485-2015中6.3.11進行低氣壓試驗時，應不爆炸、不起火、不瀉漏液。7、動力蓄電池電性能要求7.1單體蓄電池7.1

11、.1外觀單體蓄電池按GB/T 314862015中6.2.1檢驗時，外觀不得有變形及裂紋，表面無毛刺、于燥、無外傷、無污物，且宜有清晰正確的標志。7.1.2極性單體蓄電池按GB/T 314862015中6.2.2檢驗時，端子極性標識應正確、清晰。7.1 .3外形尺寸及質單體蓄電池按GB/T 314862015中6.2.3檢驗時，蓄電池外形尺寸、質量應符合企業(yè)提供的產品技術條件。7.1.4室溫放電容量 單體蓄電池按GB/T 314862015中6.2.5試驗時，其放電容量應不低于額定容量，并且不超過額定容量的110%，同時所一有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值的5%。注:極差是所有樣本的

12、最大值和最小值之差。7.2蓄電池模塊5.2，1外觀蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.1檢驗時，外觀不得有變形及裂紋，表面干燥、無外傷，且排列整齊、連接可靠、標志清晰等。7.2.2極性蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.2檢驗時，端子極性標識應正確、清晰。7.2.3外形尺寸及質量蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.3檢驗時，外形尺寸及質量應符合企業(yè)提供的產品技術條件。7.2.4室溫放電容量蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.5試驗時，其放電容量應不低于額定容量，并且不超過額定容量的110%，同時所有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值

13、的7%。7.2.5室溫倍率放電容量(按照廠家提供電池類型分別進行試驗)高能量蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.6.1試驗時其放電容量應不低于初始容量的90%高功率蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.6.2試驗時其放電容量應不低于初始容量的80%7.2.6室溫倍率充電性能蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.8.7試驗時，其放電容量應不低于初始容量的80%。7.2.7低溫放電容量鋰離子蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.8試驗時，其放電容量應不低于初始容量的70%寫。金屬氫化物鎳蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.8試驗時，其放電

14、容量應不低于初始容量的80% 。7.2.8高溫放電容量蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.9試驗時，其放電容量應不低于初始容量的90腸。7.2.9荷電保持與容量恢復能力鋰離子蓄電池模塊按6.3.10試驗時，其室溫及高溫荷電保持率應不低于初始容量的85%，容量恢復應不低于初始容量的90%。金屬氫化物鎳蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.10試驗時，其室溫荷電保持率應不低于初始容量的85%，高溫荷電保持率應不低于初始容量的70%，容量恢復應不低于初始容量的95%。7.2.10耐振動性蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.11試驗時，不允許出現放電電流銳變、電

15、壓異常、蓄電池殼變形、電解液溢出等異?，F象，并保持連接可靠、結構完好。7.2.11儲存蓄電池模塊按GB/T 314862015中6.3.12試驗時，其容量恢復應不低于初始容量的90%。8、電池組匹配8.1 電池組總容量的確定電池組的總容量決定了整車的續(xù)駛里程，匹配大容量的電池組可以增加續(xù)駛里 程，但同時會增加整車重量并大大增加成本，所以合理的匹配電池容量對提升整車 性能非常重要。計算整車的續(xù)駛里程引用 GB/T 18386 電動汽車 能量消耗率和續(xù)航里程標準，即采用等速法（40Km/h）和續(xù)航里程設計目標值反向計算電池容量。具體計算方法如下：設：續(xù)駛里程設計目標值 D（Km），整車形式傳動效率

16、T，電機工作效率e，電 池放電效率b，電池組總容量 E（Kw/h），整車在 40Km/h 負載穩(wěn)定行駛輸出功率為 P4（Kw）由能量平衡可得下方程式：E×T×e×b= P40×（D/40）則電池總容量為注：整車負載按 GB/T 18386 電動汽車能量消耗率和續(xù)航里程標準加載，即：a) 如果最大允許裝載質量小于或等于 180Kg，按最大裝載質量加載； b) 如果最大允許裝載質量大于 180Kg，但小于 360Kg，按 180Kg 加載； c) 如果最大允許裝載質量大于 360Kg，按最大裝載質量的一半加載；8.2 電池組的連接形式單體電池的工作電壓較低，

17、一般不會直接并聯供電，故電池組連接可分為串聯 和串聯后并聯的混連兩種方式。根據電動車電機的最大電壓和最大電流確定，一般 原則是串聯后電池組的輸出電壓與電機最大電壓接近，以匹配功率驅動元件的性能。 根據電池組的總容量和驅動電機的最大工作電流確定并聯組數（參考下 4.3 述）。8.3 單體電池最大放電電流設驅動電機最大工作電流為 Im，電池組并聯組數為 n，則單體電池最大放電電流為：Id=*Im/n（2） 其中，為放電安全系數，取 1.1-1.4 。求出的單體電池最大放電電流 Id 數值也即單體電池的標稱容量，等于 1CA 放電工況下電池的放電電流。8.4 單體電池的個數由式（1）和式（2）分別求

18、出電池組總容量和單體電池容量后，可以簡單計算出單體電池的個數 n：9、電池組使用其他注意事項9.1 電池管理系統配置方案（參考）：=9.1.1 電池管理系統設置單體電池充電報警電壓為 3.60V，切斷電壓為 3.65V。磷酸鐵鋰9.1.2 電池管理系統設置單體電池放電報警電壓為 3.0V（80%DOD），切斷電壓為 2.5V。9.1.3 必須做好 BMS 與充電機和電機控制器之間的通訊連接，確保電池不過充電、不過放電。9.2 充電機配置方案：為保證電池安全使用，必須根據電池廠商提出的電池各項保護參數要求確定充電機最終選型。充電機必須在管理系統實時監(jiān)控下完成充電工作。推薦充電機廠家與電源管理系統

19、廠家配套。二、電池管理系統選型1、術語定義1.1電池電子部件采集電池單體（集成）或電池模塊（集成）的與電和熱相關數據，并將這些數據提供給 電池控制單元的電子裝置 1.2電池控制單元 控制或管理電池系統電和熱性能，并可以在輛上的其他控制單元進行信息交互的電子控制部件。1.3電池管理系統有電池電子部件和電池控制單元組成的電子裝置1.4電池包能量儲存裝置，包括電池單體或電池模塊的集成、電池電子部件、高壓電路，低壓電路，冷卻裝置及機械總成。1.5電池系統能量儲存裝置，包括電池單體或電池模塊的集成，電池管理系統、高壓電路、低壓電路、冷卻裝置以及機械總成。2、要求2.1一般要求2.1.1電池管理系統能檢測

20、電池電和熱的相關數據，至少應包括電池單體或者電池模塊的電壓、電池組回路電流和電池包內部溫度等參數。2.1.2電池管理系統應能對動力電池的荷電狀態(tài)（SOC）、最大充放電電流（或者功率）等狀態(tài)參數進行實時估算。2.1.3電池管理系統應能對電池系統進行故障診斷，并可以根據具體故障內容進行相應的故障處理，入故障碼上報、實時警示和故障保護等2.1.4電池管理系統應有與車輛的其他控制器基于總線通信方式的信息交互功能。2.1.5電池管理系統應用在具有可外接充電功能的電動汽車上時，應能通過與車載充電機或者非車載充電機的實時通信或者其他信號交互方式實現對充電過程的控制和管理。2.2技術要求2.2.1絕緣電阻電池

21、管理系統與動力電池相連的帶電部件和其殼體之間的絕緣電阻值應不小于2M2.2.2絕緣耐壓性能電池管理系統應能受絕緣耐壓性能試驗，在試驗過程中應無擊穿或閃絡等破壞性放電現象。2.2.3狀態(tài)參數測量精度電池管理系統書檢測狀態(tài)參數的測量精度要求見表1表1狀態(tài)參數測量精度要求參數總電壓值電流值溫度值單體（模塊）電壓值精度要求±2% FS±3% FS±2% FS±0.5% FS應用在具有可外接充電功能的電動汽車上時，電流值精密度同時應滿足小于或等于±1.0A(當電流值小于30A時)2.2.4 SOC估算精度 SOC估算精度要求不大于10%。進行試驗后，分別

22、比價在不同SOC范圍內電池管理系統上報的SOC值與SOC測試真值得偏差。2.2.5電池故障診斷電池管理系統對于電池系統進行故障診斷的基本項目和可擴展項目分別見表2和表3.表2中所列的故障診斷項目是基本要求。根據整車功能設計和電池系統的具體需要，電池管理系統的具體診斷內容可以不限于表2和表3所列項目。表2 電池系統故障正定基本要求項目序號故障狀態(tài)電池管理系統故障診斷項目1電池溫度大于溫度設定值1電池溫度高2電池溫度小于溫度設定值2電池溫度低3單體（模塊）電壓大于電壓設定值1單體（模塊）電壓高4單體（模塊）電壓小于電壓設定值2單體（模塊）電壓低5單體（模塊）一致性偏差大于設定條件單體（模塊）一致性

23、偏差大6充電電流（功率）大于最大充電電流（功率）值充電電流（功率）大7放電電流（功率）大于最大充電電流（功率）值放電電流（功率）大a. 制造商可以自行規(guī)定故障項目的具體名稱、故障等級劃分以及相關故障條件的設定值b. 電池系統具有均衡功能是，該項目不作為基本要求項目表3 可擴展的故障診斷項目序號故障狀態(tài)電池管理系統的故障診斷項目1絕緣電阻小于絕緣電阻設定值絕緣薄弱2SOC值大于SOC設定值1SOC高3SOC值小于SOC設定值2SOC低4總電壓小于總電壓設定值1（與放電電流、溫度等參數有關）總電壓低5總電壓大于總電壓設定值2（與放電電流、溫度等參數有關）總電壓高6外部通信接口電路故障外部通信接口故

24、障7內部通信接口電路故障內部通信接口故障電池系統內部溫度差大于溫度差設定值電池系統偏差大內部通信總線脫體內部通信網絡故障電池鏈接電阻大于連接電阻設定值（或者其他等效的判斷條件）電池連接松動2.2.6過電壓運行電池管理系統應能在標準試驗規(guī)定的電源過電電壓下正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.7欠電壓運行電池管理系統應能在標準試驗規(guī)定的電源欠電電壓下正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.8高溫運行電池管理系統應能在標準試驗規(guī)定的高溫運行試驗，在試驗過程中及試驗后應能正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.9低溫運行電池管理系統應能在標準試

25、驗規(guī)定的低溫運行試驗，在試驗過程中及試驗后應能正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.10耐高溫性能電池管理系統應能在標準試驗規(guī)定的高溫試驗，在試驗后應能正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.11耐低溫性能電池管理系統應能在標準試驗規(guī)定的低溫試驗，在試驗后應能正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.12耐溫度變化性能 電池管理系統應能經受標準試驗規(guī)定的溫度變化試驗，在試驗后應能正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。2.2.13耐鹽霧性能電池管理系統應能經受標準試驗規(guī)定的鹽霧試驗，在試驗后應能正常工作，并滿足2.2.3狀態(tài)參數測量精度的要求。廠家如果能證明電池電子部件或電池控制單元實車安裝在車