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

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1、T/CSAE2202021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.36.1SOH估计误差测试.36.2SOC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.46.4SOC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/CSAE2202021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

2、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(StateofCharge,SOC)和健康状态(StateofHealth,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/T18352.62016轻

3、型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）GB/T183862017电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法GB/T195962017电动汽车术语GB380312020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T38146.12019中国汽车行驶工况第1部分:轻型汽车GB/T386612020电动汽车用电池管理系统技术条件3术语和定义GB/T19596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-iontractionbattery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/T195

4、962017,3.3.1.2.1,有修改3.2电池单体secondarycell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：GB380312020,3.11T/CSAE22020213.3电池模块batterymodule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：GB380312020,3.23.4电池包batterypack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：GB380312020,3.

5、33.5电池系统batterysystem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：GB380312020,3.43.6额定容量ratedcapacity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：GB380312020,3.73.7实际容量practicalcapacity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：GB380312020,3.8,有修改3.8荷电状态stateofcharge

6、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：GB380312020,3.9,有修改3.9健康状态stateofhealth当前电池的实际容量和额定容量的百分比。3.10n小时率nhourrate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/T195962017,3.3.3.3.14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(batterymanagementsystem)2T/CSAE2202021CLTC：中国轻型汽车行驶工况(Chi

7、nalight-dutyvehicletestcycle)DST：动态应力测试(dynamicstresstest)FS：满量程(fullscale)FUDS：联邦城市驾车表(federalurbandrivingschedule)NEDC：新标欧洲测试循环(newEuropeandrivingcycle)SOC：荷电状态(stateofcharge)SOH：健康状态(stateofhealth)WLTC：全球轻型汽车测试循环(worldwideharmonizedlightvehiclestestcycle)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)

8、，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225，相对湿度为1090，大气压力86kPa106kPa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

9、验方法6.1SOH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/CSAE2202021f)静置1h；g)选取FUDS(参见GB/T386612020附录F)、DST(参见GB/T386612020附录F)、WLTC(参见GB/T18352.62016附录CA)、NEDC

10、(参见GB/T183862017附录B)和CLTC(参见GB/T38146.12019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-C0SOHBMS|/Q0100。6.2SOC和SOH估计误差联合测试SOC和SOH估计误差联合测

11、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C0SOHBMS，关闭BMS均衡功能；d)以0.5I1放电10分钟；e)选取FUDS(参见GB/T386612020附录F)、DST(参见GB/T386612020附录F)、WLTC(参见GB/T18352.62016附录CA)、NEDC(参见GB/T183862017附录B)和CLTC(参见GB/T38146.12019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

12、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)/Q0100；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30min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

13、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

14、量值为C0SOHBMS，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/T386612020附录F)、DST(参见GB/T386612020附录F)、WLTC(参见GB/T18352.62016附录CA)、NEDC(参见GB/T183862017附录B)和CLTC(参见GB/T38146.14T/CSAE22020212019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

15、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)/Q0100；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。6.4SOC和SOH估计误差修正联合测试SOC和

16、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C0SOHBMS；e)选取FUDS(参见GB/T386612020附录F)、DST(参见GB/T386612020附录F)、WLTC(参见GB/T18352.62016附录CA)、NEDC(参见GB/T183862017附录B)和CLTC(参见GB/T38146.12019附录A，根据测试方需求

17、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)/Q0100%；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

18、)静置30min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/CSAE2202021AA附录A（规范性）充电方法按照制造

19、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1h。6T/CSAE2202021BB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

20、标温度差值2。7T/CSAE2202021CC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252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

21、)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/CSAE2202021DD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1h；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30min。100-n9T/CSAE2202021参考文献1GB/T314842015电动汽车动力蓄电池循环寿命要求及试验方法2GB/T314862015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法_10