高寒地区纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统性能要求及试验方法(T-GHDQ 4—2017).pdf

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1、联合发布2017-12-01 实施2017-10-26 发布TB高寒地区纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统性能要求及试验方法Performance requirements andtest methods of Lithium-ion battery packfor electric vehicles in frigid regionsT/GHDQ 4-2017团体标准吉林省汽车电子协会吉林省汽车工业协会T/GHDQ 4-2017I目次前言 II引言 III1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14符号15通用测试条件25.1一般条件25.2准确度要求 26试验准备26.1状态参数测量准

2、确度26.2预处理测试27性能要求37.1被动保温性能 37.2低温充电性能 37.3低温放电性能37.4其它要求38测试方法48.1被动保温测试48.2低温充电性能48.3低温放电性能测试4T/GHDQ 4-2017II前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准中电动汽车指已经获得国家公告目录的车辆，动力电池是指已经通过国家标准强制检测的电池。本标准由中国电子信息行业联合会、全国工商联新能源商会、全国工商联汽车经销商商会、车载信息服务产业应用联盟、吉林省汽车电子协会、高寒地区新能源汽车产业联盟、宽温动力电池产业技术创新联盟、吉林省汽车工业协会、长春市汽车行业协会、黑河试车

3、市场管理办公室联合提出。本标准由吉林省汽车电子协会归口。本标准由高寒地区新能源汽车产业联盟、宽温动力电池产业技术创新联盟组织实施。本标准起草指导人：郭孔辉、李骏、李维斗。本标准主要起草单位：吉林省汽车电子协会、高寒地区新能源汽车产业联盟、宽温动力电池产业技术创新联盟、富奥汽车零部件股份有限公司、一汽集团研发总院、一汽集团新能源开发院、动力电池国家地方联合工程实验室、中国科学院长春应用化学研究所、一汽客车有限公司、北京华特时代电动汽车技术有限公司、一汽轿车股份有限公司、一汽新能源汽车分公司、长春北车电动汽车有限公司、吉林大学汽车工程学院、长春汽车检测中心、吉林龙山有机硅有限公司。本标准参与起草单

4、位：中国电子信息行业联合会、全国工商联新能源商会、全国工商联汽车经销商商会、车载信息服务产业应用联盟、吉林省汽车工业协会、长春市汽车行业协会、吉林亚融科技股份有限公司、启明信息技术股份有限公司、中盈志合吉林科技股份有限公司、黑龙江红河谷汽车测试股份有限公司、中科众瑞（哈尔滨）清洁能源股份有限公司、哈尔滨威星动力电源科技开发有限公司、国家汽车零部件质量监督检验中心（长春）。本标准主要起草人：谢海明、王立民、王丹、高长新、崔凤涛、闫国丰、李帅、郑建明、佟丽翠、王勒言、李国莹、李英、于远彬、赵忠民、翟晟、赵克勤、孙国权、寇博超、徐明。本标准参与起草人：高素梅、张善谦、戴智、吴建会、庞春霖、周永泽、田

5、洪福、袁立峰、周洪山、朱孔源、刘玉波、高波、李洪全、龚礼州、周晓辉、张文剑、卢放、丁彦辞、谭旭、王泽鹏、于春涛、滕立新、高力、罗会明、张宝剑、陈世廪、方英民、张国良、任海波、王玉昆、赵鑫宏、曹友、李荐、毕坤、刘兴洲、李日光、刘晓燕、徐全胜、刘刚。本标准审核单位：原一汽技术中心、原一汽规划部知识产权及标准管理室。本标准审核人：刘明辉、寇博超、许立超、孙焕丽、刘安龙、姜云峰、孙笑寒、陈永胜、董谦。本标准为首次发布。T/GHDQ 4-2017III引言近年来，我国纯电动汽车产业高速发展，绿色出行理念广泛深入人心，一个全新的产业体系和消费观念，逐步改变着汽车行业发展格局。但是适应高寒环境的纯电动汽车产

6、业发展缓慢，严重制约了广大高寒地区的应用普及。客观情况是，能够在南方地区正常使用且性能优越的大量纯电动汽车，在高寒气候环境下几乎无法启动，即使能够行驶，续航里程也会大打折扣。原因在于纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统受气候环境影响较大。现行国家标准主要针对（-2055）温度范围内的动力电池性能指标进行了规范要求。我国高寒地区，特别是东北、内蒙古、新疆等地区冬天低温普遍在-20到-30之间，极端天气可达到-40以下。我国寒冷地区幅员辽阔，高寒地区对纯电动汽车有着极大的市场需求，为了确保纯电动汽车在高寒气候环境下能够正常充电、启动和行驶，且能够达到一定的续驶里程，就要对纯电动汽车用锂离子动力电池包

7、和系统在高寒环境下的性能提出更高的要求，为企业生产纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统提出产品性能标准，也为用户提供选择产品的参考标准。为此，吉林省汽车电子协会联合各相关单位起草了系列标准。在本标准中，主要补充制定了纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统在-20、-30和-40温度下的性能指标。T/GHDQ 4-20171高寒地区纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统性能要求及试验方法1范围本标准规定了高寒地区纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统的测试条件、性能要求及试验方法。本标准适用于高寒地区纯电动汽车用锂离子动力电池包和系统。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

8、，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 4208外壳防护等级（IP代码）GB/T 19596-2015电动汽车术语GB/T 31484-2015电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法GB/T 31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法GB/T 31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法GB/T 31467.1-2015 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 31467.2-2015 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/T 314

9、67.3-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法3术语和定义GB/T 19596-2015、GB/T 31467.3-2015 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1高寒地区指冬季年最低气温达到-40左右的地区。3.2被动保温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。4符号下列符号适用于本文件。nC：电流倍率，等于 1h 放电容量的 n 倍单位为安（A）。SOC：室温荷电状态（state of charge）。T/GHDQ 4-20172BCU：蓄电池控制单元（battery control unit）。5通用测试条件5.1一般

10、条件5.1.1测试条件中提到的室温指 252，湿度为 5%90%。5.1.2单体电池满足 GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015、GB/T 31486-2015 要求，蓄电池包和系统应满足 GB/T 31467.3-2015 的相关要求。5.1.3蓄电池包和系统的防护等级应根据实际安装位置满足 GB 4208 的相关要求。5.1.4蓄电池包和系统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。5.1.5当测试的目标环境温度改变时，在进行测试前测试对象需要完成环境适应过程：在低温下静置不少于 24 h；在高温下静置不少于

11、 16 h。5.1.6如果蓄电池包和系统由于某些原因（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蓄电池包和系统的子系统代替作为测试对象，进行全部或部分测试，但是作为测试对象的子系统应该包含和整车要求相关的所有部分。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，充放电条件由电池包和系统制造商提供。5.1.8蓄电池包和系统实测容量与额定容量之差的绝对值不得超过额定容量的 5%。5.2准确度要求5.2.1测量仪器、仪表准确度的要求如下: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%。5.2.2测试过程中，

12、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。6试验准备6.1状态参数测量准确度6.1.1正式测试开始前，应先进行蓄电池包和系统的电子部件或 BCU 的状态参数测量准确度试验，以确保测试时参数的准确性。6.1.2蓄电池包和系统的电子部件或 BCU 的状态参数测量准确度应满足表 1 的要求。表 1状态参数测量精度要求参数总电压值温度值单体（模块）电压值精度要求2%FS2 0.5%FS6.2预处理测试T/GHDQ 4-201736.2.1正式测试开始前，蓄电池包和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。6.2.2预处理循

13、环在室温下进行，具体步骤依据GB/T 31467.1-2015 或GB/T 31467.2-2015中 6.1 的要求进行。如果连续两次的放电容量的差别小于额定容量的 3%，则认为蓄电池包和系统完成预处理测试。如果标准循环和一个新的测试项目之间时间间隔大于 24 h，则需要重新进行一次标准循环。7性能要求7.1被动保温性能7.1.1按 8.1 项进行测试，电池包内温度变化速度5/h。7.1.2整个试验过程中系统内所有单体电池温度测量点的最大温差5。7.2低温充电性能7.2.1 按 8.2 项进行测试，在各环境温度下充电容量与室温容量（1C 充电）的比值见表 2。7.2.2 测试过程中所有温度测

14、量点的最大温差8。7.2.3 试验后测试对象可见区域不得有明显变形、破裂等异常现象，蓄电池管理系统工作正常。表 2动力电池系统低温充电性能要求序号环境温度充电容量与室温容量的比值（带热管理和不带热管理符合一个即可）带热管理功能不带热管理功能1-4085%2-3085%3-2085%60%7.3低温放电性能7.3.1 带有热管理系统的，待其稳定工作后，室温下 1C 充电，在-20环境冷冻 24h 后，进行放电，放电容量应大于室温容量的 90%；不带有热管理系统的，室温下 1C 充电，在-20环境冷冻 24h 后，进行放电，放电容量都应大于室温容量的 85%；其他温度测试条件按 8.3 项进行试验

15、,要求见表 3。表 3动力电池系统低温放电性能要求序号环境温度放电容量与室温容量的比值（带热管理和不带热管理符合一个即可）带热管理功能不带热管理功能a1-4075%75%2-3085%80%3-2090%85%a不带热管理系统，或者关闭热管理系统。7.3.2 在 8.3.3 项进行低温循环寿命测试。开启热管理系统，在-20环境下进行 1C 充放电，100次循环，容量保持大于 95%，或者继续循环至 200 次，循环容量保持大于 90%；无热管理系统的，室温环境下 1C 充电，-20环境下进行 O.2C 放电，100 次循环，容量保持大于 90%，或者 200 次循环容量保持大于 85%；7.4

16、其它要求T/GHDQ 4-201747.4.1 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，在进行电池模组或蓄电池包或系统更换维修时，冷却液不应有与所有带电部件接触的风险。7.4.2 若测试对象具有热管理系统，热管理部件平均能耗小于总能量的 6%；在全过程中，热管理系统的能耗应总能耗的 30%。8测试方法8.1被动保温性能测试8.1.1测试对象：蓄电池包或蓄电池系统。8.1.2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。8.1.3开启恒温设备，将恒温设备温度控制在室温状态，保持 12h。8.1.4将恒温设备温度调整至 45，记录蓄电池所有温

17、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）。8.1.5静置 45环境不少于 12h，记录温度保持时间 t2（h），并同步记录静置时间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。8.1.6计算升温过程温度变化速度：（T2-T1）/(t1+t2)。8.1.7计算温升过程中的最大温差（最高温度和最低温度值应取同一时间点下的数值）。8.1.8将恒温设备温度调整至室温，保持 12h。8.1.9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（

18、h）。8.1.10静置-40环境不少于 12h，记录温度保持时间 t2（h），并同步记录静置时间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。8.1.11计算升温过程温度变化速度：（T2-T1）/(t1+t2)。8.1.12计算温升过程中的最大温差（最高温度和最低温度值应取同一时间点下的数值）。8.2低温充电性能测试8.2.1 测试对象：蓄电池系统，若蓄电池系统具备热管理功能则应正常开启。8.2.2 室温下将测试对象以 1C 放电至截止电压。8.2.3 将测试对象静置（-40-20）环境不少于 24h。8.2.4 电池系统完成预处理循环后，在（-40-20）环境下

19、，进行 1C 充电。8.2.5 开启充放电设备以 1C 的电流对测试对象进行充电，记录充电初始和充电截止阶段各温度测量点的平均温度,并记录充电过程总时长和充电容量。8.3低温放电性能测试8.3.1测试对象：电池系统，若电池系统具备热管理功能则应正常开启。8.3.2电池系统完成预处理循环后，按表 4 进行测试。表 4低温放电性能测试条件序号环境温度充电条件放电条件1-20室温，1C-20，1C2-30室温，1C-30，0.5C3-40室温，1C-40，0.3C8.3.3低温循环寿命测试T/GHDQ 4-20175按照如下步骤测试循环寿命:a)将测试对象静置于-20的环境中不少于24h，并确保整个测试过程环境温度保持在-20；b)以1C放电至企业规定的放电终止条件；c)搁置不不低于30min或企业规定的搁置条件；d)以1C充电至企业规定的充电终止条件；e)搁置不低于30min或企业规定的搁置条件；f)以1C放电至企业规定的放电终止条件，记录放电容量；g)按照c)f)连续循环100次，若放电容量高于初始容量的95%(无热管理的为90%），则终止试验；若放电容量低于初始容量的95%(无热管理的为90%），则继续循环100次，容量大于初始容量的90%(无热管理的为85%）。h)计量放电容量和放电能量。