T_CSAE 220-2021 电动汽车锂离子动力蓄电池荷电状态和健康状态估计误差联合测试方法.docx

T/CSAE 2202021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.24.1  缩略语.24.2  符号.35  试验条件.35.1  一般条件.35.2  测量仪器、仪表准确度.35.3  样品条件.36  试验方法.36.1  SOH 估计误差测试.36.2  SOC 和 SOH 估计误差联合测试.46.3  低温 SOC 和 SOH 估计误差联合测试. 46.4  SOC 和 SOH 估计误差修正联合测试.5附录 A  （规范性）  充电方法.6附录 B  （规范性）  温度调整.7附录 C  （规范性）  实际容量测试方法.8附录 D  （规范性）  SOC 调整.9参考文献. 10IT/CSAE 2202021电动汽车锂离子动力蓄电池荷电状态和健康状态估计误差联合测试方法1  范围本文件规定了纯电动汽车和可外接充电式混合动力电动汽车用锂离子动力蓄电池 (以下简称电池)荷电状态 (State ofCharge, SOC)和健康状态 (State of Health, SOH)估计误差的联合测试方法和检验规则等。本文件适用于纯电动汽车和可外接充电式混合动力电动汽车用锂离子动力蓄电池，其他类型动力蓄电池SOC和SOH估计误差联合测试方法可参照执行。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 18352.62016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）GB/T 183862017电动汽车 能量消耗率和续驶里程试验方法GB/T 195962017电动汽车术语GB 380312020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T 38146.12019中国汽车行驶工况 第1部分:轻型汽车GB/T 386612020电动汽车用电池管理系统技术条件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锂离子动力蓄电池lithium-ion traction battery利用锂离子作为导电离子，在阳极和阴极之间移动，通过化学能和电能相互转化实现充放电，从而为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池。来源：GB/T 195962017,3.3.1.2.1,有修改3.2电池单体secondary cell将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置。注：通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充放电。来源：GB 380312020,3.11T/CSAE 22020213.3电池模块battery module将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合，并作为电源使用的组合体。来源：GB 380312020,3.23.4电池包battery pack具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。注：通常包括电池单体、电池管理模块 (不含BCU)、电池箱及相应附件 (冷却部件、连接线等)。来源：GB 380312020,3.33.5电池系统battery system一个或一个以上的电池包及相应附件 (管理系统、高压电路、低压电路及机械总成等)构成的能量存储装置。来源：GB 380312020,3.43.6额定容量rated capacity以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体、模块、电池包或系统的容量值。注：额定容量通常用安时 (Ah)或毫安时 (mAh)来表示。来源：GB 380312020,3.73.7实际容量practical capacity以制造商规定的条件，在25下从完全充电的电池单体、模块、电池包或系统中释放的容量值。来源：GB 380312020,3.8,有修改3.8荷电状态state of charge当前电池单体、模块、电池包或系统在25下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。来源：GB 380312020,3.9,有修改3.9健康状态state of health当前电池的实际容量和额定容量的百分比。3.10n小时率n hour rate表示电池放电电流大小的参数，如果以电流I放电，电池在n小时内放出的电量为额定容量，该放电率称为n小时放电率。来源：GB/T 195962017,3.3.3.3.14  符号和缩略语4.1 缩略语下列缩略语适用于本文件。BMS：电池管理系统(battery management system)2T/CSAE 2202021CLTC：中国轻型汽车行驶工况(China light-duty vehicle test cycle)DST：动态应力测试(dynamic stress test)FS：满量程(fullscale)FUDS：联邦城市驾车表(federal urban driving schedule)NEDC：新标欧洲测试循环(new European driving cycle)SOC：荷电状态(state of charge)SOH：健康状态(state of health)WLTC：全球轻型汽车测试循环(worldwide harmonized light vehicles test cycle)4.2 符号下列符号适用于本文件。C0：额定容量 (Ah)。I1：1小时率放电电流 (A)，其数值等于额定容量值。I3：3小时率放电电流 (A)，其数值等于额定容量值的1/3。5  试验条件5.1 一般条件除另有规定外，试验应在温度为22 ±5 ，相对湿度为1090，大气压力86 kPa106 kPa的环境中进行。5.2 测量仪器、仪表准确度测量仪器、仪表准确度应满足以下要求：a)  电压测量装置：±0.5FS；b)  电流测量装置：±0.5FS；c)  温度测量装置：±0.5；d)  时间测量装置：±0.1。5.3 样品条件准备实际容量为（0.951）C0、（0.900.95）C0、（0.800.90）C0的样品(样品老化过程应满足制造商规定的使用条件)各1件，共3件样品，分别依次完成试验6.1、6.2、6.3、6.4。6  试验方法6.1 SOH 估计误差测试样品SOH估计误差测试流程如下：a)  按照附录 C 所示方法获取样品实际容量 Q0；b)  按照附录 A 所示方法充电；c)  以 0.5I1 或制造商技术规范中规定的电流放电，直到样品 SOC 达到 3050区间内的随机值(随机值由测试方设定，BMS 不允许记录该 SOC 值)；d)  接入 BMS，将 BMS 输出的 SOC(SOCBMS)修改为 20，关闭 BMS 均衡功能；e)  按照附录 A 所示方法充电；3T/CSAE 2202021f)  静置 1 h；g)  选取 FUDS(参见 GB/T 386612020 附录 F)、DST(参见 GB/T 386612020 附录 F)、WLTC(参见GB/T 18352.62016 附录 CA)、NEDC(参见 GB/T 183862017 附录 B)和 CLTC(参见 GB/T 38146.12019 附录 A，根据测试方需求选择商用车工况或乘用车工况)中的一种工况或由整车厂与制造商协商确定的工况循环 N 次，N 是使样品 SOC 接近 30的最大整数；h)  按照附录 B 所示方法将目标温度分别调整至 10 和 40 ，重复步骤 e)g)(若测试温度超出制造商技术规范中规定的上、下限，则选取制造商技术规范中的上、下限作为测试温度)；i)  记录步骤 h)结束后 BMS 上报的 SOH 估计结果 SOHBMS；j)  计算 BMS 的 SOH 估计误差，计算公式为|Q0-C0·SOHBMS|/Q0×100。6.2 SOC 和 SOH 估计误差联合测试SOC和SOH估计误差联合测试流程如下：a)  按照附录 B 所示方法将目标温度调整至 25 ；b)  按照附录 A 所示方法充电；c)  接入 BMS，将 BMS 输出 SOC(SOCBMS)修改为 100，根据 SOH 估计误差测试结果，修改 BMS 的 SOC估计算法中容量值为 C0·SOHBMS，关闭 BMS 均衡功能；d)  以 0.5 I1 放电 10 分钟；e)  选取 FUDS(参见 GB/T 386612020 附录 F)、DST(参见 GB/T 386612020 附录 F)、WLTC(参见GB/T 18352.62016 附录 CA)、NEDC(参见 GB/T 183862017 附录 B)和 CLTC(参见 GB/T 38146.12019 附录 A，根据测试方需求选择商用车工况或乘用车工况)中的一种工况或由整车厂与制造商协商确定的工况循环 N 次，N 是使样品 SOC 接近 30的最大整数；f)  按照附录 A 所示方法充电；g)  记录步骤 d)f)过程中 BMS 上报的所有 SOCBMS 值；h)  记录接入 BMS 后测试设备根据安时积分求得的累积循环充放电量 Qd(充电为负，放电为正)，并计算每个时刻 SOC 真实值 SOCtrue=(Q0-Qd)/Q0×100；i)  计算步骤 d)f)过程中每个时刻的 SOC 估计误差，计算公式为|SOCBMS-SOCtrue|；j)  静置 30 min 或制造商规定的静置时间；k)  更换步骤 e)中的工况，重复步骤 d)j)(除由整车厂与制造商协商确定外，需至少测试 FUDS、DST、WLTC、NEDC 和 CLTC 中的两个工况)；l)  按照附录 B 所示方法将目标温度分别调整至 40 和 10 ，重复步骤 d)k)(若测试温度超出制造商技术规范中规定的上、下限，则选取制造商技术规范中的上、下限作为测试温度)；m)  取步骤 i)中 SOC 估计误差最大值作为 SOC 和 SOH 估计误差联合测试结果。注：该测试过程中，BMS的容量估计值允许在步骤c)后由BMS进行在线修正。6.3 低温 SOC 和 SOH 估计误差联合测试低温SOC和SOH估计误差联合测试流程如下。a)  按照附录 B 所示方法将目标温度调整至 25 ；b)  按照附录 A 所示方法充电；c)  接入 BMS，将 BMS 输出 SOC(SOCBMS)修改为 100，根据 SOH 估计误差测试结果，修改 BMS 的 SOC估计算法中容量值为 C0·SOHBMS，关闭 BMS 均衡功能 (若 BMS 已接入，则跳过步骤 c)；d)  按照附录 B 所示方法将目标温度调整至10 ；e)  选取 FUDS(参见 GB/T 386612020 附录 F)、DST(参见 GB/T 386612020 附录 F)、WLTC(参见GB/T 18352.62016 附录 CA)、NEDC(参见 GB/T 183862017 附录 B)和 CLTC(参见 GB/T 38146.14T/CSAE 22020212019 附录 A，根据测试方需求选择商用车工况或乘用车工况)中的一种工况或由整车厂与制造商协商确定的工况放电，满足以下条件之一时终止：1)  工况循环 N 次(N 是使样品 SOC 接近 30的最大整数)；2)  电池单体达到下截止电压；3)  电池模块/包/系统达到保护电压下限；4)  制造商技术规范中规定的其他终止条件。f)  记录步骤 e)过程中 BMS 上报的所有 SOCBMS 值；g)  记录接入 BMS 后测试设备根据安时积分求得的累积循环充放电量 Qd(充电为负，放电为正)，并计算每个时刻 SOC 真实值 SOCtrue=(Q0-Qd)/Q0×100；h)  计算步骤 e)过程中每个时刻的 SOC 估计误差，计算公式为|SOCBMS-SOCtrue|；i)  取步骤 h)中 SOC 估计误差最大值作为低温 SOC 和 SOH 估计误差联合测试结果。注：该测试过程中，BMS的容量估计值允许在步骤c)后由BMS进行在线修正。6.4 SOC 和 SOH 估计误差修正联合测试SOC和SOH估计误差修正联合测试流程如下：a)  按照附录 B 所示方法将目标温度调整至 25 ；b)  按照附录 D 所示方法将 SOC 调整至 80；c)  接入 BMS，关闭 BMS 均衡功能 (若 BMS 已接入，则跳过步骤 c)；d)  将 BMS 输出 SOC(SOCBMS)修改为 90，根据 SOH 估计误差测试结果，修改 BMS 的 SOC 估计算法中容量值为 C0·SOHBMS；e)  选取 FUDS(参见 GB/T 386612020 附录 F)、DST(参见 GB/T 386612020 附录 F)、WLTC(参见GB/T 18352.62016 附录 CA)、NEDC(参见 GB/T 183862017 附录 B)和 CLTC(参见 GB/T 38146.12019 附录 A，根据测试方需求选择商用车工况或乘用车工况)中的一种工况或由整车厂与制造商协商确定的工况循环 N 次，N 是使样品 SOC 接近 20的最大整数；f)  以 0.5I1 或制造商技术规范中规定的电流恒流充电至实际 SOC 为 95；g)  重复步骤 e)f)三次；h)  记录步骤 e)g)过程中 BMS 上报的所有 SOCBMS 值；i)  记录步骤 e)g)过程中测试设备根据安时积分求得的累积循环充放电量 Qd（充电为负，放电为正），并计算每个时刻 SOC 真实值 SOCtrue=(Q0-Qd)/Q0×100%；j)  计算步骤 e)g)过程中每个时刻的 SOC 估计误差，计算公式为|SOCBMS-SOCtrue|；k)  取步骤 g)的最后一次循环中的所有估计结果为有效估计结果；l)  静置 30 min 或制造商规定的静置时间；m)  将步骤 d)中 SOCBMS 修改为 70，并重复步骤 d)l)；n)  更换步骤 e)中的工况并进行步骤 d)m)(除由整车厂与制造商协商确定外，需至少测试 FUDS、DST、WLTC、NEDC 和 CLTC 中的两个工况)；o)  将步骤 b)中 SOC 调整目标修改为 30，步骤 d)中 SOCBMS 修改为 40，步骤 m)中 SOCBMS 修改为20，重复步骤 b)n)；p)  取上述过程 SOC 有效估计结果中误差最大值作为 SOC 和 SOH 估计误差修正联合测试结果。注：该测试过程中，BMS的容量估计值允许在步骤d)后由BMS进行在线修正。5T/CSAE 2202021AA附录A（规范性）充电方法按照制造商规定的充电方法进行充电。若制造商未提供充电方法，则按照以下步骤进行。a)  以 1I1 或制造商技术规范中规定的电流恒流充电至满足以下条件之一：1)  电池单体达到上截止电压；2)  电池模块、电池包、电池系统达到保护电压上限；3)  制造商技术规范中规定的其他终止条件。b)  进行恒压充电 (电池单体)或多阶段恒流充电 (电池模块、电池包、电池系统)，至充电电流小于 0.05I1 或制造商技术规范中规定的其他终止条件后停止充电并静置 1 h。6T/CSAE 2202021BB附 录 B（规范性）温度调整调整测试样品温度至目标值的步骤如下：a)  设置温箱温度为目标值，试验过程中一直保持设定温度；b)  静置，直到被测样品电池外表面温度与目标温度差值2 。7T/CSAE 2202021CC附 录 C（规范性）实际容量测试方法测试样品实际容量测试方法如下：a)  以附录 B 所示方法将测试样品温度调整至 25(在实际容量测试过程中，需保证被测样品温度保持在 25±2范围内)；b)  以 1I1 或制造商技术规范中规定的电流放电，达到以下条件之一时终止：1)  电池单体达到下截止电压；2)  电池模块、电池包、电池系统达到保护电压下限；3)  制造商技术规范中规定的其他终止条件。c)  静置 30min 或制造商规定的搁置时间；d)  按照附录 A 所示方法充电；e)  静置 30min 或制造商规定的搁置时间；f)  以与步骤 b)同样的放电规范进行放电，记录放电过程总的放电量 Q01；g)  静置 1h；h)  重复步骤 d)g)两次，总放电量分别为 Q02 和 Q03。计算三次放电量的算术平均值 Q0。如果各循环放电量与算术平均值 Q0 的偏差均小于 2，则 Q0 为测试对象的实际容量。否则需要重复进行实际容量测试过程，直至连续三次的测试结果满足实际容量确认条件 (若重复五次测试不满足实际容量确认条件，则认为测试样品不合格)。8T/CSAE 2202021DD附 录 D（规范性）SOC 调整将测试样品SOC调整至目标值n的方法如下：a)  以附录 A 所示方法对测试样品进行充电；b)  静置 1 h；c)  以 1Q0(A)大小的电流恒流放电,放电时间为 T，T 按照式 D.1 计算：100  .(D.1)T =式中：T 放电时间，单位为小时(h)；n 试验目标值的百分数值。d)  静置 30 min。100 - n9T/CSAE 2202021参考文献1  GB/T 314842015  电动汽车动力蓄电池循环寿命要求及试验方法2  GB/T 314862015  电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法_10