DB22-T3410-2022高寒地区纯电动汽车用动力蓄电池低温性能要求及试验方法.docx

ICS29CCSK 8222吉林省地方标准DB 22/T 34102022高寒地区纯电动汽车用动力蓄电池低温性能要求及试验方法Low-temperature performance requirements and test methods of traction battery forbattery electric vehicles in frigid regions2022 - 11 - 23 发布2022 - 12 - 08 实施吉林省市场监督管理厅发 布目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 符号和缩略语25 试验条件25.1 一般条件25.2 准确度要求25.3 环境条件26 金属氢化物镍动力蓄电池低温性能要求26.1 低温放电容量26.2 低温循环寿命37 锂离子动力蓄电池低温性能要求37.1 被动保温37.2 低温充电容量37.3 低温放电容量37.4 低温循环寿命47.5 热管理系统48 金属氢化物镍动力蓄电池试验方法48.1 低温放电容量48.2 低温循环寿命59 锂离子动力蓄电池试验方法59.1 被动保温59.2 低温充电69.3 低温放电69.4 低温循环寿命6前言本文件按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件中的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由吉林省汽车电子协会提出。本文件由吉林省发展和改革委员会归口。本文件起草单位：中科院长春应化所稀土资源利用国家重点实验室、东北师范大学动力电池国家地方联合工程实验室、中国第一汽车集团有限公司研发总院、中国第一汽车集团有限公司新能源开发院、长春汽车检测中心有限公司、一汽奔腾轿车有限公司奔腾开发院、富奥汽车零部件股份有限公司、吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室、吉林省汽车电子协会。本文件起草人：王立民、谢海明、郑建明、闫国丰、王丹、崔凤涛、李英、徐明、孙焕丽、佟丽翠、梁飞、吴耀明、程勇、高金武、李日光。本文件为首次发布。高寒地区纯电动汽车用动力蓄电池低温性能要求及试验方法1 范围本文件规定了高寒地区纯电动汽车用金属氢化物镍动力蓄电池和锂离子动力蓄电池的术语和定义、符号和缩略语、试验条件、金属氢化物镍动力蓄电池低温性能要求、锂离子动力蓄电池低温性能要求、金属氢化物镍动力蓄电池试验方法及锂离子动力蓄电池试验方法。本文件适用于纯电动汽车用单体蓄电池和蓄电池包。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2900.41 电工术语 原电池和蓄电池GB/T 4208 外壳防护等级GB/T 19596 电动汽车术语GB/T 31484 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法GB/T 31467.1 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GB/T 31467.2 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分:高能量应用测试规程GB 38031 电动汽车用动力蓄电池安全标准3 术语和定义GB/T 2900.41 和GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1高寒地区 frigid region冬季低温普遍在-30 到-20 之间，最低气温达到-40 的地区。3.2被动保温 passive heating蓄电池包或系统本身所具备的保温功能，与主动保温（液冷、风冷）相对应。3.3蓄电池控制单元 battery control unit检测、控制、管理、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控制器通信的电子装置。3.4荷电状态 state-of-charge当前单体蓄电池、蓄电池包或系统中按照制造商规定的放电条件可以释放的容量占实际容量的百分比。GB/T 31486-2015 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法4 符号和缩略语下列缩略语适用于本文件。𝐼1： 1 h率放电电流（A），其数值等于额定容量值nC： 电流倍率，等于1 h放电容量的n倍单位为安（A） SOC： 荷电状态（state-of-charge）5 试验条件5.1 一般条件单体蓄电池低温试验的一般条件如下：a) 单体蓄电池满足 GB/T 31484、GB 38031、GB/T 31486 要求，蓄电池包和系统应满足 GB 38031 的相关要求；b) 蓄电池包和系统的防护等级应满足 GB/T 4208 的相关要求；c) 单体-单体壳体在所有测试前进行绝缘电阻测试，测试位置为：正极与壳体、负极与壳体，要求绝缘电阻值不小于 100 /V；d) 当测试的目标环境温度改变时，在进行测试前测试对象应在低温下静置不少于 24 h；e) 测试过程中的放电倍率按照 GB/T 31486-2015 中 5.2.5 和 5.2.6 执行，充放电条件由蓄电池包和系统制造商提供。5.2 准确度要求蓄电池低温试验的设备准确度要求如下：a) 测量仪器、仪表准确度的要求如下：1) 电压测量装置:不低于 0.5 级；2) 电流测量装置:不低于 0.5 级； 3) 温度测量装置:0.5 ；4) 时间测量装置:0.1%。b) 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: 1) 电压: 1；2) 电流: 1；3) 温度: 0.5 。5.3 环境条件试验应在指定摄氏温度2 、相对湿度 10%-90%、大气压力 86 kPa106 kPa 环境下进行。本文件所提到的室温是指 25 2 。6 金属氢化物镍动力蓄电池低温性能要求6.1 低温放电容量6.1.1 按照 8.1.1 试验时，在-20 环境下，蓄电池的放电容量应不低于初始容量的 85%。6.1.2 按照 8.1.2 试验时，在-30 环境下，蓄电池的放电容量应不低于初始容量的 80%。6.1.3 按照 8.1.3 试验时，在-40 环境下，蓄电池的放电容量应不低于初始容量的 75%。6.2 低温循环寿命按照 8.2 b）和 c）试验时，要求连续循环 100 次，若蓄电池放电容量高于试验环境温度下初始放电容量的 95%，则合格，终止试验；若蓄电池放电容量低于试验环境温度下初始放电容量的 95%，则继续循环至 200 次，不低于 90% 为合格。7 锂离子动力蓄电池低温性能要求7.1 被动保温7.1.1 测试对象为锂离子动力蓄电池包，按 9.1 进行测试，蓄电池平均温度变化速度应5 /h。7.1.2 整个试验过程中同一时刻蓄电池内部所有温度测量点的温差应15 。7.2 低温充电容量7.2.1 蓄电池按照9.2.1试验时：a) 在各环境温度下充电容量与室温容量（1 C 充电）的比值见表 1。b) 测试过程中所有温度测量点的最大温差应15 。c) 试验后，测试对象可见区域不应有明显变形、破裂等异常现象，蓄电池管理系统工作正常。7.2.2 系统按照9.2.2试验时：a) 进行直流充电应先开启预热功能，蓄电池系统温度达到 0 时，从开启预热功能至蓄电池开始充电的时间应1.0 h；b) 调整蓄电池 SOC 为 10%，进行直流充电，充电至 90% SOC 的时间应2.5 h，即蓄电池系统充电倍率应0.3 C；c) 开启预热功能至蓄电池系统完成充电，过程中蓄电池系统内部温差应15 。7.3 低温放电容量7.3.1 蓄电池按照 9.3.1 试验时，要求满足表2。表1 锂离子动力蓄电池系统低温充电要求序号环境温度（）充电容量与室温容量的比值（装配和未装配热管理系统符合一个即可）装配热管理系统未装配热管理系统 a1-20 90% 80%2-30 90%3-40 90%a 未装配热管理系统，或者关闭热管理系统。表2 电池低温放电要求序号环境温度（）放电容量与室温容量的比值（装配和未装配热管理系统符合一个即可）装配热管理系统未装配热管理系统 a1-40 90% 70%2-30 90% 75%3-20 90% 80%a 未装配热管理系统，或者关闭热管理系统。7.3.2 系统按照9.3.2试验时：a) 进行直流放电应先开启预热功能，蓄电池系统温度达到 0 时，从开启预热功能至蓄电池开始放电的时间应1 h；b) 调整蓄电池 SOC 为 90%，进行放电，放电至 10%SOC 的时间应2.5 h，即蓄电池系统放电倍率应0.3 C；c) 开启预热功能至蓄电池系统完成放电，过程中蓄电池系统内部温差应15 。7.4 低温循环寿命按照9.4试验时：装配热管理系统的蓄电池，循环次数达到100次时，放电容量应大于初始容量的85%；或者循环次数达到200次时，放电容量应大于初始容量的80%。未装配热管理系统的蓄电池，循环次数达到100次时， 放电容量应大于初始容量的80%；或者循环次数达到200次时放电容量应大于初始容量的75%。7.5 热管理系统7.5.1 热管理系统若采用液冷方案，带电部件与冷却液之间需有机械结构隔离措施，在进行蓄电池包或系统更换维修时，冷却液不应与所有带电部件接触。7.5.2 若测试对象具有热管理系统，热管理部件平均能耗应小于总能量的 6%；在全过程中，热管理系统的能耗应总能耗的 30%。8 金属氢化物镍动力蓄电池试验方法8.1 低温放电容量8.1.1 -20 充放电应满足下列要求：a) 室温下，蓄电池以 1 C 电流放电至蓄电池电压达到终止电压，或达到企业规定的放电终止条件；b) 蓄电池在-20 环境下，静置 24 h，以 1 C 电流充放电，直至蓄电池电压达到充放电终止电压，或达到企业规定的充放电终止条件；c) 计算放电容量（以 Ah 计）。8.1.2 -30 充放电应满足下列要求：a) 室温下，蓄电池以 1 C 电流放电至蓄电池电压达到终止电压，或达到企业规定的放电终止条件；b) 蓄电池在 -30环境下，静置 24 h，以 0.5 C 电流充放电，直至蓄电池电压达到充放电终止电压，或达到企业规定的充放电终止条件；c) 计算放电容量（以 Ah 计）。8.1.3 -40 充放电应满足下列要求：a) 室温下，蓄电池以 1 C 电流放电至蓄电池电压达到终止电压，或达到企业规定的放电终止条件；b) 蓄电池在 -40 环境下，静置 24 h，以 0.3 C 电流充放电，直至蓄电池电压达到充放电终止电压，或达到企业规定的充放电终止条件；c) 计算放电容量（以 Ah 计）。8.2 低温循环寿命按照如下步骤测试低温循环寿命:a) 室温下，蓄电池以 1 C 电流放电至蓄电池电压达到终止电压，或达到企业规定的放电终止条件；b) 蓄电池在 -20 环境下，静置不少于 8 h，以 1 C 电流充电，直至达到充电终止电压，或达到企业规定的充电终止条件；c) 蓄电池在-20 环境下，静置不少于 8 h，以 1 C 电流放电，直至达到放电终止电压，或达到企业规定的放电终止条件；d) 计算放电容量（以 Ah 计）。9 锂离子动力蓄电池试验方法9.1 被动保温被动保温应符合要求：a) 测试对象为蓄电池包或蓄电池系统；b) 将测试对象放置于恒温设备内，如测试对象具有热管理功能则应将热管理功能关闭；c) 开启恒温设备，将恒温设备温度控制在室温状态，保持不少于 24 h，蓄电池平均温度与设备温度温差在 2 以内；d) 将恒温设备温度调整至 45 ，记录蓄电池所有温度测量点的初始温度并计算初始平均温度T1，同步记录恒温设备内由室温到 45 的时间 t1（h）；e) 在 45 环境下，静置不少于 24 h，记录温度保持时间 t2（h），并同步记录静置时间截止时各温度测量点的实时温度值，计算静置时间截止时所有温度测量点的平均温度 T2；f) 计算升温过程温度变化速度：（T2 - T1）/( t1 + t2)；g) 计算升温过程中的最大温差（最高温度和最低温度值应取同一时间点下的数值）；h) 将恒温设备温度控制在室温状态，保持不少于 24 h，蓄电池平均温度与设备温度温差在 2 以内；i) 将恒温设备温度调整至 -40 ，记录蓄电池所有温度测量点的初始温度并计算初始平均温度T1，同步记录恒温设备内由室温到 -40 的时间 t1（h）；j) 在 -40 环境下，静置不少于 24 h，记录温度保持时间 t2（h），并同步记录静置时间截止时各温度测量点的实时温度值，计算静置时间截止时所有温度测量点的平均温度 T2；k) 计算升温过程温度变化速度：（T2 - T1）/( t1 + t2)；l) 计算升温过程中的最大温差（最高温度和最低温度值应取同一时间点下的数值）。9.2 低温充电9.2.1 充电容量应满足下列要求：a) 室温下蓄电池包进行预处理循环后，将测试对象以 1 C 放电至截止电压；b) 将测试对象在 -20 、-30 、-40 环境下，静置不少于 24 h。如果包含热管理系统， 则环境适应过程需要将其关闭；c) 如果测试对象包含热管理系统，测试时则将其开启。在 -20 、-30 、-40 环境下，进行 1 C 充电；d) 记录充电初始和充电截止阶段各温度测量点的温度,并记录充电时长和充电容量（以 Ah 计）。9.2.2 系统试验（有加热管理系统的充电容量）应满足下列要求： a) 测试环境温度： -20 、-30 、-40 ；b) 启动充电，检查充电预热功能是否正常开启，记录时间；c) SOC 充电至 10%记录为充电开始的时间；d) 以 0.3 C 充电，当系统 SOC 充电至 90%时，记录时间；e) 充电完成，记录整个过程中动力蓄电池内部温度。9.3 低温放电a) 将测试对象在 -20 、-30 、-40 环境下，静置不少于 24 h。如果包含热管理系统，则环境适应过程需要将其关闭，性能测试时将其开启；b) 蓄电池包完成预处理循环后，按表 3 进行测试，直至达到放电终止电压，或达到企业规定的放电终止条件；c) 记录充电初始和充电截止阶段各温度测量点的温度,并记录充电时长和充电容量（以 Ah 计）。表3 低温放电性能测试条件9.3.2 系统试验（有加热管理系统的充电容量）应满足下列要求：a) 测试环境温度：-20 、-30 、-40 ；b) 启动放电，检查预热功能是否正常开启，记录时间；c) 调整 SOC 至 90%记录为放电开始的时间；d) 放电要求应符合表 3 要求，当系统 SOC 放电至 10%时，记录时间；e) 放电完成，记录整个过程中蓄电池内部温度。9.4 低温循环寿命按照如下步骤测试低温循环寿命:a) 蓄电池在 -20 的环境中静置不少于 24 h，并确保整个测试过程环境温度保持在 -20 ；b) 以 1 C 放电至企业规定的放电终止条件；9.3.1 放电容量应满足下列要求：序号环境温度充电条件放电条件1-20 室温，1 C-20 ，1 C2-30 室温，1 C-30 ，0.5 C3-40 室温，1 C-40 ，0.3 Cc) 搁置不低于 30 min 或企业规定的搁置条件；d) 以 1 C 充电至企业规定的充电终止条件；e) 搁置不低于 30 min 或企业规定的搁置条件；f) 以 1 C 放电至企业规定的放电终止条件；g) 按照 c)f)连续循环 100 次，若放电容量高于初始容量的 85%（未装配热管理系统为 80%）， 则终止试验；若放电容量低于初始容量的 85%（未装配热管理系统为 80%），则继续循环 100 次；h) 计算放电容量（以 Ah 计）。