動力電池日歷壽命試驗方法

動力電池日歷壽命試驗方法范圍本規(guī)范規(guī)定了電動汽車用鋰離子蓄電池（以下簡稱蓄電池）的日歷壽命的試驗方法。本規(guī)范適用于電動汽車用鋰離子蓄電池。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T19596電動汽車術語GBXXXX電動汽車用動力蓄電池安全要求UnitedStatesAdvancedBatteryConsortiumBatteryTestManualForElectricVehiclesRevision3術語和定義GB/T19596中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。電池單體secondarycell將化學能與電能進行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設計成可充電。額定容量ratedcapacity以制造商規(guī)定的條件測得的并由制造商申明的電池單體的容量值。注：額定容量通常用安時（Ah）或毫安時（mAh）來表示。額定能量ratedenergy以制造商規(guī)定的條件測得的并由制造商申明的電池單體的能量值。注：額定能量通常用瓦時（Wh）或毫瓦時（mWh）來表示。室溫荷電狀態(tài)stateofcharge（SOC）atRT室溫下當前可用容量占初始額定容量的百分比。目標溫度targettemperature用于加速蓄電池衰減速率的試驗溫度。熱平衡thermalequilibrium在一定時間內(nèi)，被測電池溫度與目標溫度差值小于2℃，則認為達到了熱平衡。存儲時間storagetime蓄電池在目標溫度中存儲的時間。日歷壽命calendarlife蓄電池在長時間擱置狀態(tài)下維持一定性能指標的時間。符號和縮略語DST:動態(tài)應力測試（DynamicStressTest）HPPC:混合功率脈沖能力特性（HybridPulsePowerCharacterization）OCV：開路電壓（OpenCircuitVoltage）I1：1小時率放電電流（A）I3：3小時率放電電流（A）試驗條件一般條件除另有規(guī)定外，試驗應在溫度為25℃±5℃,相對濕度為25%?90%,大氣壓力86kPa?106kPa的環(huán)境中進行。測量儀器、儀表準確度的要求測量儀器、儀表準確度應滿足以下要求：a）電壓測量裝置：不低于0.5級；b）電流測量裝置：不低于0.5級；c）溫度測量裝置：土0.5℃；d）時間測量裝置：土0.1%；e）尺寸測量裝置：土0.1%；f）質(zhì)量測量裝置：土0.1%。試驗方法充電方法按企業(yè)提供的充電方法進行充電。若企業(yè)未提供充電方法，則在室溫下，以1；（A）電流恒流充電至企業(yè)技術條件中規(guī)定的充電終止電壓時轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.05；（A）時停止充電。SOC-OCV測試測試樣品的SOC-OCV曲線，具體方法如下：a）測試樣品以6.1方法充電；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間，直至電池達到熱平衡；c）以1I3恒流放電，直至放電時間為9分鐘或者放電容量為5%SOC；d）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間，記錄該時刻的OCV；e）重復步驟c）和步驟d）,直至達到測試樣品的放電截止電壓；f）繪制測試樣品的放電SOC-OCV曲線。SOC調(diào)整測試樣品SOC調(diào)整至試驗目標值（n%）的方法如下：a）測試樣品以6.1方法充電；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間；c）以1I3（A）恒流放電3*（100-n）/100h。目標溫度點目標溫度點3個及以上。設定方法：25℃至測試樣品最高使用溫度，每隔10℃或5℃,設定一個目標溫度點。建議目標溫度不高于55℃。不同溫度存儲測試樣品以6.3方法調(diào)整SOC?；旌蟿恿ζ囉脛恿﹄姵啬繕?。（：建議選擇80%、65%、50%、35、20%，純電動汽車用動力電池目標SOC建議選擇90%、70%、50%、35%、20%。測試樣品以開路狀態(tài)存儲在不同目標溫度下n小時。N可以由企業(yè)自己規(guī)定，且需保證生命周期內(nèi)所進行的狀態(tài)參數(shù)測量不少于m次，其中m的參考值為5~10。若企業(yè)無規(guī)定值，建議n選擇168、240、336、672、720（建議前3個月選擇168hr，后面時間間隔逐漸增大。）混合動力車用動力電池日歷壽命測試測試流程混合動力車用動力電池日歷壽命測試流程如下（具體測試流程可參照附錄A：測試流程圖）：a）在初始狀態(tài)下測定測試樣品的初始狀態(tài)參數(shù)；b）在室溫下調(diào)整電池至目標5。^c）測試樣品進行不同溫度存儲，記錄環(huán)境溫度（1次/天），溫度存儲過程中定期查看測試樣品的開路電壓，確定測試樣品的SOC狀態(tài)，推薦首月每周2次檢查OCV（2次/周），第二個月每周檢查OCV（1次/周），之后每兩周檢查OCV，如果SOC低于目標值（判斷標準為低于目標值的5%），需要調(diào)整SOC，然后繼續(xù)存儲；d）完成n小時存儲后，調(diào)節(jié)溫度至室溫，擱置一定時間直至達到熱平衡，測定測試樣品的狀態(tài)參數(shù)；e）重復步驟c）和步驟d），直至測試樣品達到6.6.3規(guī)定的日歷壽命終止條件。狀態(tài)參數(shù)測量測試樣品的狀態(tài)參數(shù)包括：（1）電池自由狀態(tài)尺寸利用卡尺/高度尺測試電池厚度，分別測試四角的厚度以及電池中心的位置厚度，并記錄。（2）I3放電容量測試樣品I3放電容量的測試方法如下：a）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；c）測試樣品以6.1方法充電；d）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；e）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；f）重復步驟b）~e）共5次，當連續(xù)3次實驗放電容量極差小于額定容量的3%，可提前結(jié)束試驗，取最后3次試驗結(jié)果的平均值作為I3放電容量值。（3）直流內(nèi)阻；

測試樣品的HPPC測試方法如下：a）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；c）測試樣品以6.1方法充電；d）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；e）測試樣品以6.2方法調(diào)整SOC；f）擱置一定時間，直至電池達到熱平衡；g）運行HPPC測試（圖1為HPPC測試曲線圖），按照企業(yè)規(guī)定的充放電脈沖電流和脈沖時間進行，其中放電脈沖為電池允許的最大放電脈沖，充電脈沖為電池運行的最大充電脈沖，脈沖時長推薦采用10s；h）重復步驟d）?g），完成80%、65%、50%、35%、20%SOC下的HPPC測試。 \ !k電豚事1 1 1 1- ??―i iiiii「T11i?1 1 1 1 1 1_ji_1￥J- JA1」1111L_L_L_L_L1iii—iiii一一i-一丁一丁一-r一習, E叫11 M'-J 1 ,圖1HPPC測試示意圖記錄脈沖開始時及結(jié)束時的電壓和電流值，最小采樣間隔100毫秒，根據(jù)式（1）（2）計算測試樣品的放電直流內(nèi)阻和充電直流內(nèi)阻。RdisV—VRdisTOC\o"1-5"\h\z二—11 10I—It1 t0n V—VR=T3 12cha I一It3 t2式中：Rdch：測試樣品放電直流內(nèi)阻，Q；Rcha：測試樣品充電直流內(nèi)阻，Q；t1：t1時刻測試樣品端電壓，V；t0：t0時刻測試樣品開路電壓，V；t2：t2時刻測試樣品開路電壓，V；t3：t3時刻測試樣品端電壓，V；1tl:t1時刻測試樣品的試驗電流，A；Ito：t0時刻測試樣品的試驗電流，A；It2：t2時刻測試樣品的試驗電流，A；1t3：t3時刻測試樣品的試驗電流，A。日歷壽命終止測試條件在日歷壽命測試過程中，當在最高溫度環(huán)境下存儲的測試樣品的狀態(tài)參數(shù)達到以下任一條件時，認定測試樣品的壽命終止：a）測試樣品的I3放電容量為初始值的80%（或者企業(yè)規(guī)定的值）；b）測試樣品的放電直流內(nèi)阻達到初始值的1.5倍（或者企業(yè)規(guī)定的值）；c）測試時間超過企業(yè)規(guī)定的時間。測試結(jié)果分析參照“附錄B：蓄電池日歷壽命測試結(jié)果計算示例”計算純電動車用動力電池日歷壽命。6.7純電動車用動力電池日歷壽命測試測試流程純電動車用動力電池日歷壽命測試流程如下（具體測試流程可參照附錄A：測試流程圖）：a）在初始狀態(tài)下測定測試樣品的初始狀態(tài)參數(shù)；b）測試樣品進行不同溫度存儲，記錄環(huán)境溫度（1次/天），溫度存儲過程中定期查看測試樣品的開路電壓，確定測試樣品的SOC狀態(tài)，推薦首月每周2次檢查OCV（2次/周），第二個月每周檢查OCV（1次/周），之后每兩周檢查OCV，如果SOC低于目標值（判斷標準為低于目標值的5%），需要調(diào)整SOC，然后繼續(xù)存儲；c）完成n小時存儲后，調(diào)節(jié)溫度至室溫，擱置一定時間直至達到熱平衡，測定測試樣品的狀態(tài)參數(shù)；d）重復步驟b）和步驟c），直至測試樣品達到6.7.3規(guī)定的日歷壽命終止條件。6.7.2狀態(tài)參數(shù)測量測試樣品的狀態(tài)參數(shù)包括：（1）電池自由狀態(tài)尺寸利用卡尺/高度尺測試電池厚度，分別測試四角的厚度以及電池中心的位置厚度，并記錄。（2）I3放電容量測試樣品I3放電容量的測試方法如下：a）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；c）測試樣品以6.1方法充電；d）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；e）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；f）重復步驟b）~e）共3次，當連續(xù)3次實驗放電容量極差小于額定容量的3%，可提前結(jié)束試驗，取最后3次試驗結(jié)果的平均值作為I3放電容量值；（3）DST測試放電容量測試樣品的DST測試方法如下：a）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；c）測試樣品以6.1方法充電；d）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；e）重復運行DST測試，直至達到企業(yè)規(guī)定的放電截止條件。表1為DST測試詳細參數(shù)。圖2為DST測試曲線圖，按照表1和圖2運行DST測試；f）記錄步驟e）中的放電容量（以Ah計）。圖2DST測試示意圖（4）直流內(nèi)阻和峰值功率測試樣品峰值功率的測試方法如下：a）測試樣品以1I3（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電截止條件；b）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；c）測試樣品以6.1方法充電；d）擱置不低于30分鐘或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60分鐘）；e）測試樣品以6.3方法調(diào)整SOC；f）擱置1小時，直至電池達到熱平衡；g）分別在指定SOC下按廠家規(guī)定的最大脈沖放電電流放電30秒；h）重復步驟e）至步驟g），完成不同SOC（90%、70%、50%、35%、20%）下的最大脈沖放電測試。記錄脈沖開始時及結(jié)束時的電壓和電流值，最小采樣間隔100毫秒，根據(jù)式（3）~（6）計算測試樣品的內(nèi)阻及峰值功率，其中峰值功率取最小值作為指定SOC下的樣品峰值功率值。R=JI—It1t0TOC\o"1-5"\h\zP=-V X-IRFree minmin R\o"CurrentDocument"P=IX（V +RxI） ⑹maxIRFree max式中：R：測試樣品直流內(nèi)阻，Q；V：t1時刻測試樣品開路電壓，V；

t0：t0時刻測試樣品開路電壓，V；min：測試樣品放電截止電壓，V；IRFree：無電流負荷情況下測試樣品的開路電壓，V；1tl:t1時刻測試樣品的試驗電流，A；It0：t0時刻測試樣品的試驗電流，A；1max1max：測試樣品可承受的最大脈沖放電電流，A；Pn：測試樣品的計算峰值功率（n=1、2、3），W。圖3峰值功率測試示意圖日歷壽命終止測試條件在日歷壽命測試過程中，當達到以下任一條件時，認定測試樣品的壽命終止:a)b)c)d)e)測試樣品的I3放電容量為初始值的80%（或者企業(yè)規(guī)定的值）；a)b)c)d)e)測試樣品的DST測試放電容量為初始值的80%（或者企業(yè)規(guī)定的值）;測試樣品的放電直流內(nèi)阻達到初始值的1.5倍（或者企業(yè)規(guī)定的值）;測試樣品的峰值放電功率衰減至初始值的80%（或者企業(yè)規(guī)定的值）;測試時間超過企業(yè)規(guī)定的時間。測試結(jié)果分析參照“附錄B：蓄電池日歷壽命測試結(jié)果計算示例”計算純電動車用動力電池日歷壽命。7 測試檢驗規(guī)則本規(guī)范中規(guī)定的蓄電池日歷壽命測試的檢驗規(guī)則如表2所示。表2蓄電池日歷壽命檢驗規(guī)則序號檢驗項目樣品試驗方法章節(jié)號樣品數(shù)量試驗樣品備份樣品1混合動力車用動力電池日歷壽命測試單體6.6N1（每個溫度點3?5只樣品）N2（每個溫度點2只樣品）2純電動車用動力電池日歷壽命測試單體6.7N1（每個溫度點3?5只樣品）N2（每個溫度點2只樣品）

附錄人（規(guī)范性附錄）蓄電池日歷壽命測試流程蓄電池日歷壽命測試流程如圖A.1所示。否否 是否達到壽命終止條件是否儲存n小時是初始狀態(tài)參數(shù)測量調(diào)整SOCSOC-OCV否否 是否達到壽命終止條件是否儲存n小時是初始狀態(tài)參數(shù)測量調(diào)整SOCSOC-OCV試驗開始不同溫