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文檔簡介
一、工作簡況
1、任務來源
動力蓄電池是新能源汽車的核心零部件,為新能源汽車的行駛提供電能。容量、能量、
內(nèi)阻、能量效率等電性能是動力蓄電池的關鍵性能指標。GB/T31467.1—2015《電動汽車用
鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分:高功率應用測試規(guī)程》和GB/T31467.2—2015《電
動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分:高能量應用測試規(guī)程》兩項標準分別提供
了高功率型和高能量型電動汽車用鋰離子動力電池包和系統(tǒng)電性能的測試規(guī)程。
以上兩項標準發(fā)布以來,有效統(tǒng)一、規(guī)范了動力電池電性能測試方法。然而,近年來我
國新能源汽車和動力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,而GB/T31467.1和GB/T31467.2兩項標準已發(fā)布
6年,部分內(nèi)容已不能適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要,并且兩項標準制定時參考的ISO12405-1和ISO
12405-2均已被ISO12405-4:2018替代。
因此,應當充分參考對應國際標準ISO12405-4:2018,面向當前我國新能源汽車和動力
電池的使用場景需求,結(jié)合我國動力電池電性能測試經(jīng)驗,對GB/T31467.1和GB/T31467.2
兩項標準開展修訂工作。
本項目計劃將GB/T31467.1—2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分:
高功率應用測試規(guī)程》和GB/T31467.2—2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第
2部分:高能量應用測試規(guī)程》合并修訂為GB/T31467《電動汽車用鋰離子動力電池包和系
統(tǒng)電性能測試規(guī)程》。
標準制定計劃已于2021年8月劃由國家標準化管理委員會下達正式下達,計劃編號:
20213561-T-339。
2、主要工作過程
本標準由全國汽車標準化技術委員會電動車輛分技術委員會歸口,并由電動車輛分標委
動力蓄電池標準工作組負責組織開展修訂工作。修訂工作于2020年4月正式啟動,標準起
草組由電動汽車整車、動力電池生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)等單位組成。標準起草組經(jīng)過多次專題
研討會議,進行了關鍵測試項的驗證試驗,完成了標準修訂草案撰寫,并在動力電池工作組
層面進行了多次意見征集和討論,于2021年10月形成標準征求意見稿,主要技術會議及研
究活動情況如下:
(1)2020年4月~2020年8月,起草組完成了ISO12405-4:2018標準的翻譯和國內(nèi)
外標準對比工作,經(jīng)討論確定了GB/T31467.1/2的修訂方案;
(2)2020年9月17日,動力蓄電池標準工作組在浙江省杭州市召開了2020年第2次
會議。會上,起草組介紹了GB/T31467.1/2的修訂方案。會議經(jīng)討論明確了GB/T31467.1
和31467.2在修訂時進行合并,并參照ISO12405-4:2018進行起草。與之前版本相比,修
訂版本將在保留原有測試項目的基礎上,增加脈沖功率、充電性能、工況放電等項目,并調(diào)
整部分試驗方法,例如SOC調(diào)整方法、容量能量測試方法、功率內(nèi)阻測試方法等;
(3)2020年9月~2021年2月,標準起草組在前期研究和討論的基礎上,結(jié)合2020
年9月份工作組會議結(jié)論,完成了本標準的修訂草案;
(4)2021年2月26日,標準起草組召開了網(wǎng)絡會議,進一步討論了標準的修訂計劃,
規(guī)劃了調(diào)整SOC、容量和能量、能量效率等測試項目的修訂驗證情況,確定了后續(xù)研究方向。
(5)2021年3月25日,以網(wǎng)絡會議的形式召開了標準起草組會議,會議介紹了標準
的制修訂進展情況,提出從產(chǎn)品研發(fā)角度增加技術要求或試驗,從整車需求角度出發(fā),明確
各項參數(shù)來源和出處的要求,并對下一步工作計劃展開討論。
(6)2021年4月26日,在合肥舉行的標準起草組會議上,起草組對標準內(nèi)容進行詳
細討論,對各項試驗要求、試驗方法及試驗驗證數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)梳理,進一步完善了標準修訂
內(nèi)容,形成第二版標準修訂草案。
(7)2021年5月11日,在動力電池標準工作組2021年第一次會議上,起草組逐條介
紹了修訂草案文本,對標準修改和增加的測試內(nèi)容做了重點介紹,記錄并解答了工作組各單
位提出的問題和建議。
(8)2021年5月~2021年7月,標準工作組陸續(xù)收到中航鋰電、蜂巢能源等企業(yè)的標
準修訂意見,標準起草組分別與以上單位開展線上一對一標準討論,針對測試環(huán)境條件、質(zhì)
量是否包含冷卻液等內(nèi)容形成統(tǒng)一意見。
(9)2021年8月,起草組依據(jù)意見反饋情況和前期會議討論結(jié)果對標準內(nèi)容進行調(diào)整
與完善,同時對比了國內(nèi)外相關測試標準環(huán)境測試條件的差異,并開展環(huán)境適應、能量效率
等相關試驗驗證,并修改形成第三版標準草案。
(10)2021年8月20日,在動力蓄電池工作組專項研討會上,起草組匯報了能量效率
等試驗的驗證進展及結(jié)果,并介紹了開展標準修訂工作以來收到的行業(yè)意見的整理匯總與處
理情況
(11)2021年9月22日,通過網(wǎng)絡會議形式召開起草組會議,會上進一步詳細討論了
第三版標準草案,對試驗中熱管理的開啟與否、冷卻液是否計算為電池包質(zhì)量、數(shù)據(jù)記錄間
隔等內(nèi)容展開討論,并形成行業(yè)共識。
(12)2021年9月28日,起草組召開會議,確定了無負載容量損失、存儲中容量損失
和能量效率的測試方法,起草組根據(jù)本次及前期會議結(jié)論完善標準草案,形成標準征求意見
稿。
二、標準編制原則和主要內(nèi)容
1編制原則
1)本文件編寫符合GB/T1.1《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草
規(guī)則》的規(guī)定;
2)本文件制定過程中,在工作組及行業(yè)內(nèi)進行多次意見征求,并在會上充分討論;
3)起草過程參考了ISO12405-4,并充分考慮國內(nèi)外現(xiàn)有相關標準的統(tǒng)一和協(xié)調(diào),同
時結(jié)合了我國道路、交通、電動汽車及動力電池發(fā)展的情況。
2主要內(nèi)容
本文件規(guī)定了電動汽車用鋰離子動力電池包和系統(tǒng)的電性能測試方法。
本文件適用于裝載在電動汽車上的鋰離子動力電池包和系統(tǒng)。
本文件中規(guī)定的電動汽車用高功率型和高能量型鋰離子動力電池包和系統(tǒng)的測試項目
分別如表1和表2所示:
表1高功率型鋰離子動力電池包和系統(tǒng)需要進行的測試項目
試驗項目適用范圍試驗方法章條號
外觀7.1
極性7.2
質(zhì)量和外形尺寸7.3
室溫(25℃)電池包、電池系統(tǒng)7.4.2
容量和能量測試高溫(40℃)7.4.3
基低溫(0℃、-20℃)7.4.4
本
性功率和內(nèi)阻7.5.2.1
能無負載容量損失(室溫和45℃)7.6
試電池系統(tǒng)
驗存儲中容量損失(45℃)7.7
高低溫啟動功率7.8
電池系統(tǒng)
能量效率7.9.1
能量密度電池包、電池系統(tǒng)7.10
充電性能7.11
電池包、電池系統(tǒng)
工況放電7.12
表2高能量型鋰離子動力電池包和系統(tǒng)需要進行的測試項目
試驗項目適用范圍試驗方法章條號
外觀7.1
基
本極性7.2
性質(zhì)量和外形尺寸7.3
電池包、電池系統(tǒng)
能室溫(25℃)7.4.2
試容量和能量測試高溫(40℃)7.4.3
驗
低溫(0℃、-20℃)7.4.4
功率和內(nèi)阻7.5.2.2
無負載容量損失(室溫和45℃)7.6
電池系統(tǒng)
存儲中容量損失(45℃)7.7
能量效率7.9.2
能量密度電池包、電池系統(tǒng)7.10
充電性能7.11
電池包、電池系統(tǒng)
工況放電7.12
1)修改通用測試
①測試環(huán)境
主要變更點:原標準相對濕度范圍為15%~90%改為10%~90%,增加大氣壓力86kPa~
106kPa的要求。
修改原因:根據(jù)動力電池包或系統(tǒng)實際使用場景,放寬濕度范圍,增加大氣壓力要求,
濕度和大氣壓力整體協(xié)調(diào)與GB38031-2020標準保持一致。
②環(huán)境適應
主要變更點:刪除原標準中低溫下靜置不少于24h,在高溫下靜置不少于16h的時間要
求,僅以單體電池溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2℃且單體電池溫度變化率<1℃/h作為到
達環(huán)境適應的條件。
修改原因:由于部分電池包或系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)布局復雜,在低溫下靜置24h或高溫下靜
置16h,存在環(huán)境適應不到位的可能性。部分電池包或系統(tǒng)無需低溫靜置24h或高溫靜置16
h就能實現(xiàn)熱平衡,根據(jù)24h或16h的時間作為環(huán)境適應到位的條件,會造成測試資源的浪
費。所以以單體電池溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2℃作為環(huán)境適應到位的條件,同時,
考慮到電池包或系統(tǒng)剛到臨界范圍溫度時,環(huán)境適應存在不充分的可能性,增加溫度變化率
<1℃/h的判斷條件。
③預處理循環(huán)
主要變更點:原標準6.1.1步驟d)中靜置30min修改為在RT下進行環(huán)境適應。見草案
6.1.2步驟d)和6.1.3步驟d).
修改原因:原方法中多次循環(huán)熱量累計,導致5次循環(huán)的容量差別較大,且大部分樣品
會在循環(huán)中到達溫度上限,從而實驗被迫中止。因此通過單次循環(huán)后進行環(huán)境適應消除溫度
累計。
④標準循環(huán)
主要變更點:高能量型電池系統(tǒng),1I1充放電修改為1I3;步驟中靜置30min,修改為30
min或制造商規(guī)定的時間。
修改原因:對于高能量型的電池系統(tǒng),1I3更符合動力電池在車輛的應用場景。靜置30
min對于發(fā)熱量不同的電池系統(tǒng)不能消除熱量累計影響,因此修改為30min或制造商規(guī)定的
時間。
⑤SOC調(diào)整方法
主要變更點:
a.高功率和高能量型采用不同SOC調(diào)整方法;
b.調(diào)整方法中,若上一次SOC調(diào)整狀態(tài)在24h以內(nèi),SOC調(diào)整起始點可以是任意點,不
再強制從SOC=100%開始。
c.高能量電池包或系統(tǒng)調(diào)整SOC,如果測試溫度T<0℃,且SOC<20%,則放電電流為
1I10或制造商規(guī)定的電流。
修改原因:在實驗狀態(tài)允許前提下,簡化步驟中反復充滿電調(diào)整SOC狀態(tài)。低溫低SOC狀
態(tài)下仍然使用1I3或1I1電流放電進行SOC狀態(tài)調(diào)整,可能因輸出功率不足導致快速到達電壓
下限調(diào)整SOC狀態(tài)失敗。
⑥數(shù)據(jù)記錄
主要變更點:最大數(shù)據(jù)間隔由1%充放電時間,修改為不大于100ms。
修改原因:各測試項需輸出電壓、電流、容量、能量、溫度等參數(shù)的變化曲線,用于電
池包或系統(tǒng)進行完整的性能分析,因此需增加記錄間隔。在標準討論會上,多位行業(yè)專家提
出如果數(shù)據(jù)記錄間隔修改為不大于1s,記錄數(shù)據(jù)太多,在PV等驗證中不需要,建議放寬記
錄間隔,經(jīng)過討論最終標準起草組采納行業(yè)意見,修訂為“測試數(shù)據(jù)的記錄間隔應不大于100
s。
⑦增加熱管理系統(tǒng)是否開啟說明
主要變更點:熱管理系統(tǒng)根據(jù)制造商的規(guī)定或BCU的指令工作,充電性能(7.11)、工
況放電(7.12)測試宜開啟熱管理系統(tǒng)。
修改原因:充電性能和工況放電測試緊密關聯(lián)整車端,從整車應用角度建議開啟熱管理
系統(tǒng)。其余試驗熱管理的開啟不做強制規(guī)定,由制造商規(guī)定或按照BCU指令工作。
2)修改檢測項目
①質(zhì)量和外形尺寸
調(diào)整原標準中質(zhì)量和體積放在試驗準備中的說明方式,放在基本性能當中做測試項單
獨檢查。由于測試樣品的外形尺寸往往不規(guī)則,用普通量具體積不能準確測量,同時電性
能對體積的評價要求較少(僅有體積能量密度),其測量的必要性有限,起草組未將體積
檢測納入此次標準修訂稿中。對于質(zhì)量計算范圍,經(jīng)討論,起草組認為冷卻液不應納入稱
重的質(zhì)量當中,因此修改為:如果熱管理系統(tǒng)使用液冷方式,則冷卻液的重量不計算在
內(nèi),其他冷卻方式參照執(zhí)行。
②容量和能量(高功率型和高能量型)
室溫下容量和能量測試步驟修改為:在標準循環(huán)前增加一步標準充電,標準循環(huán)結(jié)束后
進行25℃環(huán)境適應,再進行1I1放電(高功率)、1I3放電(高能量)或Imax(T)放電。
修改原因:保持與其他溫度點下容量和能量測試方法的一致性和消除連續(xù)測試熱量積累
導致超溫的不可執(zhí)行性的影響,
增加內(nèi)容:
記錄電池包或系統(tǒng)總電壓、最高單體電壓與時間的曲線,記錄環(huán)境溫度、樣品最高最低
監(jiān)控溫度與充放電電流的曲線。
增加原因:用于進行完整的電池系統(tǒng)或包性能分析,測試過程輸出變化曲線。
③功率和內(nèi)阻(高功率型和高能量型)
主要變更點如下:
a)增加采樣時間要求:功率和內(nèi)阻測試工況的采樣時間應不大于100ms。
b)增加功率和內(nèi)阻驗證時提前觸發(fā)電壓限值時降電流方法:
1)如果原電流充/放電時,持續(xù)時間小于1/2t時,調(diào)整到原電流值的50%;
2)如果原電流充/放電時,持續(xù)時間在1/2t-2/3t之間時,調(diào)整到原電流值的75%;
3)如果原電流充/放電時,持續(xù)時間大于2/3t時,調(diào)整到原電流值的90%。
c)增加試驗溫度低于電池包或系統(tǒng)可以充電的最低溫度,電池包或系統(tǒng)不允許進行充
電過程的要求。
?16??17
d)修改高能量應用全過程充電內(nèi)阻的公式:?cha=。
?16
e)修改功率和內(nèi)阻測試步驟:在原標準測試步驟6或步驟12功率和內(nèi)阻測試工況完
成后接著環(huán)境適應,再直接調(diào)整SOC到下一目標SOC,不再以滿電態(tài)調(diào)整SOC。
變更原因:測試涉及脈沖和瞬時數(shù)據(jù)采集,采樣時間需求提高到100ms。
按照設定的功率驗證時提前觸發(fā)電壓限值,需提供明確降電流方法。
④無負載容量損失(高功率型和高能量型)
主要變更點如下:
a)修改室溫和高溫無負載容量損失測試步驟:在原標準測試步驟2標準充電和步驟3
標準循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應步驟,在兩次標準循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應
步驟。
原因:以保持擱置前后放電條件一致和消除溫度升高引起的恢復容量偏高的影響。
b)修改高溫無負載存儲容量損失的高溫擱置溫度點,由40℃變更為45℃或供應商
與用戶協(xié)商的更高溫度。
修改原因:1、夏季酷熱天氣下車輛長期擱置時會面臨極高溫的考驗,現(xiàn)有40℃環(huán)境
條件不足以充分驗證電池端在極端天氣下的性能;2、協(xié)調(diào)與存儲中容量損失測試溫度點45℃
保持一致。
c)增加計算公式:
?1
常溫擱置168h(7天)后容量保持率?1=×100%
?0
?
常溫擱置168h(7天)后容量恢復率?′=2×100%
1?0
?3
常溫擱置720h(30天)后容量保持率?2=×100%
?2
?
常溫擱置720h(30天)后容量恢復率?′=4×100%
2?2
?6
高溫擱置168h(7天)后容量保持率?3=×100%
?5
?
高溫擱置168h(7天)后容量恢復率?′=7×100%
3?5
?8
高溫擱置720h(30天)后容量保持率?4=×100%
?7
?
高溫擱置720h(30天)后容量恢復率?′=9×100%
4?7
Q0為樣品常溫擱置前實際容量,Q1為常溫擱置168h后的保持容量,Q2為常溫擱置168h
后的恢復容量,Q3為常溫擱置720h后的保持容量,Q4為常溫擱置720h后的恢復容量;
Q5為樣品高溫擱置前實際容量,Q6為高溫擱置168h后的保持容量,Q7為高溫擱置168h
后的恢復容量,Q8為高溫擱置720h后的保持容量,Q9為高溫擱置720h后的恢復容量。
⑤存儲中容量損失(高功率型和高能量型)
修改點同無負載容量損失,具體如下:
a)修改室溫和高溫無負載容量損失測試步驟:在原標準測試步驟2標準充電和步驟3
標準循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應步驟,在兩次標準循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應
步驟。
原因:保持擱置前后放電條件一致和消除溫度升高引起的恢復容量偏高的影響。
b)增加計算公式:
′
?2
存儲720h(30天)后容量保持率?5=′′×100%
(?0??1)
′
存儲(天)后容量恢復率?3
720h30?′5=′×100%
?0
′′′
?0測試對象擱置前實際容量;?1測試對象擱置720h(30天)后的保持容量;?2為
測試對象擱置720h(30天)后的恢復容量。
⑥能量效率(高功率型)
起草組對能量效率測試工況進行了溯源,ISO12405-4:2018中解釋為模擬在高速上加
速或超車時,駕駛員要求的最大動力12s,然后電池停止工作40s,然后再生制動給電池
充電16s。了解到工況的由來和測試目的,能量效率主要變更點如下:
a)修改測試步驟:協(xié)調(diào)于ISO12405-4:2018保持一致,在上一個SOC能量效率測試
工況完成之后,接著目標溫度下環(huán)境適應再調(diào)整SOC到下一個SOC點,依據(jù)6.3調(diào)
整SOC至試驗目標值n%的方法。
b)根據(jù)行業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù),當前高功率型電池系統(tǒng)25℃@10s峰值放電倍率不一,50%以上
集中在4C~8C。與原標準要求的20C或I’max(SOC,T,t)恒流放電(兩者取大),
15C或0.75I’max(SOC,T,t)恒流充電(兩者取大)相差較大,故修改能量效率測試
工況,刪除了20C或I’max(SOC,T,t)恒流放電(兩者取大)和15C或0.75I’max
(SOC,T,t)恒流充電(兩者取大)的要求。修改后的能量效率測試工況為:
表3能量效率測試工況
時間增加量累計時間電流
ssA
000
1212I’max(SOC,T,t)
40520
1668-0.75I’max(SOC,T,t)
401080
⑦能量效率(高能量型)
修改點:
對原測試方法和步驟進行修改,關鍵修改內(nèi)容包括:1)保持充放電倍率和充放電方式
一致性,即前一次的充放電處理與后面用于計算的E充和E放的倍率、充放電方式保持一
致。2)充電和放電間增加熱平衡。詳細步驟見表4。
修改原因:依據(jù)原標準里能量效率測試方法出現(xiàn)的能量效率>1的案例進行了分析,造
成能量效率>1主要有兩方面原因:1、標準充電采用多步階梯充電;2、充電倍率>放電倍
率。更新能量效率測試方法,并加公式應用明確能量效率計算方法。
表4高能量型電池系統(tǒng)能量效率測試步驟
序號電池系統(tǒng)狀態(tài)試驗方法章條號環(huán)境溫度充電/放電能量
1.1環(huán)境適應5.1.3RT
1.2標準充電6.2.3b)RT
1.3標準放電6.2.3a)RT
1.41I1快充-RT
1.5環(huán)境適應5.1.3RT
1.6標準放電6.2.3a)RTE1
1.7環(huán)境適應5.1.3RT
1.81I1快充-RTE2
2.1環(huán)境適應5.1.3RT
2.2標準放電6.2.3a)RT
2.3Imax(T)快充-RT
2.4環(huán)境適應5.1.3RT
2.5標準放電6.2.3a)RTE3
2.6環(huán)境適應5.1.3RT
2.7Imax(T)快充-RTE4
3.1環(huán)境適應5.1.3RT
3.2標準放電6.2.3a)RT
3.31I1快充6.2.3b)RT
3.4環(huán)境適應5.1.30℃
3.5標準放電6.2.3a)0℃E5
3.61I1快充-0℃E6
4.1環(huán)境適應5.1.3RT
4.2標準放電6.2.3a)RT
4.3Imax(T)快充-RT
4.4環(huán)境適應5.1.30℃
4.5標準放電6.2.3a)0℃E7
4.6Imax(T)快充-0℃E8
5.1環(huán)境適應5.1.3RT
5.2標準放電6.2.3a)RT
5.3標準充電6.2.3b)RT
增加能量效率計算公式,依據(jù)標準文本7.9.2.6。便于計算結(jié)果的理解。
⑧高低溫啟動功率(高功率型)
主要變更點:測試溫度更改為40℃或Tmax、-20℃或Tmin。
對比ISO12405-4:2018的標準要求,測試方法一致,溫度點不同。
修改原因:考慮測試目的為驗證啟動時低溫低SOC下的輸出能力,因此考慮產(chǎn)品運行
的地域不同,最高和最低溫度有所不同。增加Tmax、Tmin作為制造商和客戶的協(xié)商測試點。
表5高低溫啟動功率標準對比
標準溫度SOC工況
20%SOC(或制造商允許恒壓放電5s,靜置
GB/T31467.1-201540℃、-20℃
最低)10s(共3次)
-18℃、-30℃(協(xié)商)、20%SOC(或制造商允許恒壓放電5s,靜置
ISO12405-4:2018
50℃或Tmax最低)10s(共3次)
3)新增項目
①外觀
起草組考慮到各廠家均將外觀視作一項檢查項且實際上有必要性檢查,故增加外觀檢
測:在良好的光線條件下,用目測法檢查電池包或系統(tǒng)的外觀。
②極性
同外觀檢測,增加極性檢測:用電壓測量裝置檢測電池包或系統(tǒng)的極性。
③能量密度
新能源汽車發(fā)展初期,電池系統(tǒng)能量密度作為一項重要指標。目前現(xiàn)行的能量密度測
試方法參照2017年中機車輛技術服務中心發(fā)布的《關于調(diào)整<新能源汽車推廣應用推薦車
型目錄>申報工作的通知》(中機函[2017]2號)附件4動力電池、燃料電池相關技術指標
測試方法(試行),方法未納入進標準中。因此完善能量密度測試方法,并納入電性能標
準。結(jié)合當前各廠家在能量密度測試實際過程中的一些常規(guī)做法,補充說明關于能量密度
稱重質(zhì)量的界定范圍:稱重時僅以電池包自身重量為準,不包含電池包外高低壓線束、外
置電池控制單元、可拆卸金屬掛耳、冷卻液等。
④充電性能
增加充電性能測試進行性能評估,以滿足整車端的基礎性能評估需求。充電性能試驗
在四種不同溫度下進行,溫度點依次為RT、40℃、0℃和Tmin(Tmin由制造商和客戶商
定)。充電策略由制造商提供(或由制造商與客戶共同商定)。
⑤工況放電
增加工況放電測試進行性能評估,以滿足終端產(chǎn)品的性能評估需求。同樣的,工況放
電測試在四種不同溫度下進行,依次為RT、40℃、0℃和Tmin(Tmin由制造商和客戶商
定)。工況放電譜不做統(tǒng)一限定要求,可由制造商與客戶共同商定。
三、主要試驗(或驗證)情況分析
1高能量型應用充放電電流倍率變更數(shù)據(jù)統(tǒng)計
根據(jù)某車型3243個樣本24h內(nèi)運行的數(shù)據(jù),統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)90%的放電倍率在[0C,0.3C]
之間,90%的反饋倍率在[0C,0.3C]之間。
圖1某車型3243個樣本24h內(nèi)運行的數(shù)據(jù)
根據(jù)集到10種不同車型日常運行數(shù)據(jù),統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)放電平均倍率在[0.09C,0.22C]之間。
圖210種不同車型日常運行數(shù)據(jù)放電平均倍率
基于實際使用情況和協(xié)調(diào)國際標準ISO12405-4-2018保持一致考慮,高能量型應用在
預處理循環(huán)、標準循環(huán)中的標準充電倍率、放電倍率均由1I1變更為1I3。
2高能量型應用能量效率
采用GB/T31467.2—2015能量效率方法,驗證能量效率測試結(jié)果出現(xiàn)大于1的情況:
進行了25℃、0℃下標準循環(huán)里充電方式分別為階梯充電和單步恒流充電、目標倍率
為1C和2C的對比試驗。
表6GB/T31467.2-2015中能量效率測試方法
25℃能量效率0℃能量效率
備注
序號步驟序號步驟
125℃環(huán)境適應125℃環(huán)境適應
標準循環(huán)里的標準充電區(qū)分階梯充電和
2標準循環(huán)2標準循環(huán)
單步恒流充電
325℃環(huán)境適應30℃環(huán)境適應
4標準放電4標準放電
1C/2C、能量效率η=步驟4放電能量/
5目標倍率充電5目標倍率充電
步驟5充電能量
試驗測試結(jié)果如圖3所示,呈現(xiàn)的規(guī)律為:1、采用多步階梯充電的能量效率值均大于
1,且溫度越低,能量效率值越大于1;2、充電倍率大于放電倍率的能量效率值均大于1,
且溫度越低,能量效率值越大于1;3、充電倍率大于放電倍率的比采用多步階梯充電導致
能量效率值大于1的貢獻度大。
充電倍率1C
充電倍率2C
圖3能量效率測試結(jié)果
采用以下如表7所示的能量效率測試方法,得出的25℃能量效率值均小于1。
表7方案1能量效率測試方法
序號測試步驟測試步驟
125℃環(huán)境適應25℃環(huán)境適應
21I3放電1I1放電
31I3充電1I1充電
425℃環(huán)境適應25℃環(huán)境適應
51I1放電1I3放電
61I3充電1I1充電
測試結(jié)果96.21%96.55%
注:能量效率η=步驟5放電能量/步驟6充電能量
經(jīng)專家組討論,以上方法中充電方式作了限定,與實車應用時存在差異,不便于各種
不同電池系統(tǒng)樣品的評測。因此提出進一步修改實驗方法。
結(jié)合測試關鍵影響因素:充電倍率、溫度、充放電方式。修改測試方法如下:
a)保持充放電倍率和充放電方式一致性,即前一次的充放電處理與后面用于計算能量
效率的充電和放放的倍率、充放電方式保持一致。
b)在充電和放電間增加熱平衡。
據(jù)此制定了新的能量效率測試方法,詳細見標準草案7.9.2。根據(jù)新修訂方法進行第一
組實驗,測試結(jié)果能量效率94.46%,方法可執(zhí)行。后續(xù)制定具體對照實驗方案,進行后續(xù)
結(jié)論更新。
表8方案225℃能量效率測試方法
序號測試步驟備注
125℃環(huán)境適應
2標準充電
3標準放電
41I1快充1I1快充策略
525℃環(huán)境適應
6標準放電
725℃環(huán)境適應
81I1快充
3預處理循環(huán)
預處理循環(huán)中的靜置時間修改方案與原方案對比試驗,對比測試方案見表9:
方案A:為原標準;
方案B:為每一次充放中間等待熱穩(wěn)定。
方案C:為一次循環(huán)充放后,進行環(huán)境適應達到熱穩(wěn)定。
實驗結(jié)果:
方案A,在實驗進行到第三次循環(huán)放電時到達溫度上限無法繼續(xù)。如圖4所示曲線。
方案B,最高溫度≤40℃,熱量累計可消除,單次循環(huán)的時間達到25h。如圖5所示
曲線。
方案C,最高溫度≤40℃,熱量累計可消除,單次循環(huán)的時間約17h。如圖6所示曲
線。
綜上選擇方案C,作為變更新方案內(nèi)容。
表9預處理循環(huán)測試方案
方案A方案B方案C
序號步驟序號步驟序號步驟
11I3放電11I3放電11I3放電
2靜置30min2熱穩(wěn)定2靜置30min
31I3充電31I3充電31I3充電
4靜置30min4熱穩(wěn)定4環(huán)境適應
5工步1~4循環(huán)5次5工步2~5循環(huán)5次5工步1~4循環(huán)5次
圖4預處理方案A測試曲線
圖5預處理方案B測試曲線
圖6預處理方案C測試曲線
4SOC調(diào)整方法
實驗1:對比以容量截止和時間截止的方法差異性
表10容量截止和時間截止測試結(jié)果
時間電流放電容量
參數(shù)實際SOC
minAAh
方37%
方案228.521099.75505
注:方案1為額定容量放電30min;方案2為額定容量放電至50%放電容量。
方案1和方案2比較:方案1的放電時間多了1.5min,放電容量也多了5.25Ah,SOC
偏離目標值2.63%。隨著SOC值降低,偏差會增加到5%以上。
實驗2:RT調(diào)整SOC與目標溫度下調(diào)整SOC
表11常溫與-25℃下調(diào)整SOC差異性
電壓DCR(30%SOC)
30%SOC,10s脈沖
VmΩ
常溫下調(diào)整SOC脈沖放電前157.742
脈沖放電溫度:-25℃305.5
放電電流:105A脈沖放電10s末125.669
-25℃調(diào)整SOC脈沖放電前157.663
脈沖放電溫度:-25℃298.7
放電電流:105A脈沖放電10s末126.301
實驗結(jié)論:
兩種不同條件下調(diào)整SOC,脈沖前后電壓和DCR幾乎無差異。
直接在-25℃下調(diào)整SOC,無需回到常溫執(zhí)行調(diào)整,簡化測試步驟,縮短測試周期。
另外,參考ISO12405-42018第7.8條能量效率測試table8中,SOC調(diào)整方法也同樣采用
目標溫度下執(zhí)行。
實驗3:低溫低SOC下SOC調(diào)整
表12-20℃從20%SOC調(diào)整10%SOC方法結(jié)果差異性
放電時間
放電電流倍率觸發(fā)放電截止條件判定
min
1I310單體下限電壓截止調(diào)整SOC失敗
1I1060放電時間截止調(diào)整SOC通過
實驗結(jié)論:
低溫低SOC下SOC調(diào)整需要基于電池特性,降低放電電流倍率,才能調(diào)整SOC到預定。
5高溫無負載容量損失
開展實驗進行40℃和45℃高溫無負載容量損失結(jié)果比對:
實驗目的:高溫無負載存儲環(huán)境溫度為40℃,存儲中容量損失存儲環(huán)境溫度為45℃,
兩者存儲環(huán)境溫度相差不大,所以驗證40℃以及45℃下無負載存儲的差異情況。
實驗方法:選用同一型號的兩個樣包分別進行40℃、45℃存儲30天實驗。
實驗結(jié)果:如圖7所示。
圖7不同高溫下存儲差異
實驗結(jié)論:40℃和45℃的高溫無負載測試結(jié)果相近,規(guī)律呈現(xiàn)為存儲溫度越高保持率
和恢復率越低。兩種溫度下容量保持率相差0.36%、容量恢復率相差0.23%,存儲環(huán)境5℃的
差別對存儲擱置的影響較小。據(jù)此,標準起草組調(diào)整高溫無負載與存儲中容量損失存儲溫度
協(xié)調(diào)統(tǒng)一為45℃。
6室溫范圍及溫度測量裝置的精度
表13相關標準室溫范圍及溫度測量裝置精度統(tǒng)計
標準對象室溫溫度測量裝置準確度
GB/T31467.1
電池包或系統(tǒng)25℃±2℃±0.5℃
GB/T31467.2
GB38031-2020單體、電池包或系統(tǒng)22℃±5℃±0.5℃
ISO12405-4:2018電池包或系統(tǒng)25℃±2℃±1K
IEC62660.1:2018電池25℃±2℃±2K(控制精度)
GB/T38661-2020動力蓄電池管理系統(tǒng)工作溫度-20℃~60℃/
功率輔助型混合電動車電
FreedomCAR默認環(huán)境溫度為30℃/
池
四、明確標準中涉及專利的情況
本文件的主要技術內(nèi)容及相關測試方法均不涉及專利。
五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況
電動汽車具有無(低)污染物排放、能源利用率高、噪聲低、運行成本低等優(yōu)點,大力
推廣和普及電動汽車是緩解大氣環(huán)境污染能源緊缺的最有效方式之一。近年來,電動汽車得
到了各國政府及企業(yè)的高度重視,也取得了快速發(fā)展,我國已超過美國和日本成為世界第一
大新能源汽車產(chǎn)銷國和保有國,動力蓄電池作為汽車的關鍵部件之一,得到了廣泛應用。
目前電動汽車正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展關鍵時期,而動力蓄電池是動汽車的關鍵部件之一,制定
電動汽車用動力電池的電性能測試標準,對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用主要有以下幾方面:
1)建立電動汽車用動力電池包及系統(tǒng)測試規(guī)程。本標準作為測試方法標準,為動力電
池包和系統(tǒng)提供統(tǒng)一測試方法。
2)優(yōu)化動力電池系統(tǒng)電性能測試方法,解決隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展原標準中部分不能完全契合
新測試樣品的內(nèi)容。另一方面,以產(chǎn)品實際應用場景和需求出發(fā),增加充電性能和工況放電
評測方法,為動力電池包和系統(tǒng)在直接應用層面的電性能指標增加評測方法和內(nèi)容。
3)有助于提升我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力,本標準引導企業(yè)設計更加符合整車性能需
求的動力蓄電池,不僅可以提升我國動力蓄電池的電性能測試水平,同時也能促進產(chǎn)品設計
研發(fā)水平,提升市場競爭力。
4)有助于培育良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。統(tǒng)一動力電池性能測試方法有助于增加市場用戶
對電動汽車的認可度和信任,有助于產(chǎn)業(yè)良性循環(huán),形成良好的發(fā)展環(huán)境。
六、采用國際標準和國外先進標準情況,與國際、國外同類標準水平的對比情況,
國內(nèi)外關鍵指標對
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