《車用動力電池系統(tǒng)結(jié)露測試方法》征求意見稿

ICSxx.xxx.xxCCSxxx團體ZJSAE標(biāo)準(zhǔn)Vehiclestractionbatterysystemcondensationtest（征求意見稿）IT/ZJSAEXXX—2023 II 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 13.1電池系統(tǒng) 13.2電池單體 13.3電池模塊 13.4結(jié)露/凝露現(xiàn)象 13.5擴散和滲透 13.6呼吸作用 23.7露點溫度 23.8電池系統(tǒng)自由容積 23.9電池系統(tǒng)壓力平衡能力 23.10溫度平衡 23.11電池管理系統(tǒng)BatteryManagementSystem：BMS 23.12電池?zé)峁芾硐到y(tǒng) 23.13額定容量 23.14電流倍率 23.15荷電狀態(tài)state-of-charge；SOC 24技術(shù)要求 24.1一般要求 24.2與結(jié)露相關(guān)的工作方式 34.3結(jié)露檢測點布置方法 35試驗條件 45.1一般條件 45.2測量儀器、儀表及準(zhǔn)確度 45.3數(shù)據(jù)記錄和記錄間隔 45.4樣品要求 46試驗方法 56.1試驗前準(zhǔn)備 56.2測試流程 57評價標(biāo)準(zhǔn) 67.1評價標(biāo)準(zhǔn) 67.2風(fēng)險等級評價標(biāo)準(zhǔn) 6T/ZJSAEXXX—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由浙江凌驍能源科技有限公司提出。本文件由浙江省汽車工程學(xué)會歸口。本文件負責(zé)起草單位：浙江凌驍能源科技有限公司。本文件參與起草單位：深圳富程威科技股份限公司、浙大城市學(xué)院、惠州市沃瑞科技有限公司、浙江葆潤應(yīng)用材料有限公司、合肥國軒高科動力能源有限公司、杭州電子科技大學(xué)、浙江理工大學(xué)、廣州光電計量檢測股份有限公司。本文件主要起草人：李志、羅閃閃、薛健、楊超、章夢、伍茜、王明博、宋亞斌、強心雙、倪建峰、方明旺、韓文博、趙加來、賴觀紅、丁凱、梁鄭、高明裕、董哲康、肖寶蘭、王駿騁、柯俊、秦俊沛、徐剛、趙可淪。1T/ZJSAEXXX—2023車用動力電池系統(tǒng)結(jié)露測試方法本文件規(guī)定了車用動力電池系統(tǒng)結(jié)露測試要求、試驗及評價方法。目的是驗證電池系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)露風(fēng)險及影響，評估電池系統(tǒng)長時運行絕緣性能及可靠性。本文件適用于車用動力電池系統(tǒng)，儲能電池系統(tǒng)、低壓蓄電池系統(tǒng)及其它類型電池系統(tǒng)可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2423.4電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Db:交變濕熱試驗GB/T2423.34電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Z/AD:溫度/濕度組合循環(huán)試驗GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）GB18384電動汽車安全要求GB/T36276電力儲能用鋰離子電池GB38031電動汽車用動力蓄電池安全要求ISO16750-4:2010道路車輛-電子電氣產(chǎn)品的環(huán)境條件和試驗第4部分：氣候負荷（Roadvehicles—Environmentalconditionsandtestingforelectricalandelectronicequipment—Part4:Climaticloads）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1電池系統(tǒng)一個或一個以上的電池包及相應(yīng)附件（管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路及機械總成等）構(gòu)成的能量存儲裝置。3.2電池單體將化學(xué)能與電能進行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置。注：通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設(shè)計成可充電。3.3電池模塊將一個以上電池單體按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體。3.4結(jié)露/凝露現(xiàn)象當(dāng)產(chǎn)品局部表面溫度低于周圍空氣露點溫度時，水蒸氣在該表面上析出的現(xiàn)象，即水由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂臓顟B(tài)。3.5擴散和滲透由于內(nèi)外水蒸氣的局部壓力差而造成水分子的遷移稱為擴散，若由壓力差引起的水分子通過材料傳輸?shù)絻?nèi)部為滲透。2T/ZJSAEXXX—20233.6呼吸作用密封或半密封產(chǎn)品，由于溫度變化而引起的產(chǎn)品外殼內(nèi)部空間和外部環(huán)境之間空氣交換的過程。呼吸作用通常會使產(chǎn)品空腔內(nèi)產(chǎn)生凝露現(xiàn)象。3.7露點溫度當(dāng)氣溫降低到某一溫度時，空氣相對濕度增至100%，達到飽和狀態(tài)，此溫度稱為露點溫度。3.8電池系統(tǒng)自由容積氣體可達到電池包部位的容積的總和，自由容積與換氣率相關(guān)。3.9電池系統(tǒng)壓力平衡能力正常車載工況下滿足密封要求的電池系統(tǒng)，在外部環(huán)境（如溫度和海拔）變化時，保持內(nèi)外氣壓一致，不會因內(nèi)外壓差超過其耐受能力而導(dǎo)致變形/密封失效的能力。3.10溫度平衡樣品所有采樣溫度極差≤2℃,且與測試環(huán)境溫度差≤2℃后。3.11電池管理系統(tǒng)BatteryManagementSystem：BMS可以控制電池輸入和輸出功率，監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)（溫度、電壓、荷電狀態(tài)為電池提供通訊接3.12電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)綜合運用各種技術(shù)手段，提供動力電池均勻冷卻、均勻加熱和保溫功能，保證電池系統(tǒng)在不同環(huán)境下正常工作，并在電池?zé)崾Э匕l(fā)生時提供報警或預(yù)警、兼具一定防護功能的系統(tǒng)。3.13額定容量以制造商規(guī)定的條件測得的并由制造商申明的電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)的容量值。注：額定容量通常用安時（Ah）或毫安時（mAh）來表示。3.14電流倍率表示電池充放電電流大小的參數(shù)，如果電池以電流I充放電，在n小時內(nèi)充入或放出的電量為額定電容量，則稱n為電流倍率。3.15荷電狀態(tài)state-of-charge；SOC荷電狀態(tài)是電池的剩余電量相對于電池全部電量的比例，范圍變化為0~100%。4技術(shù)要求4.1一般要求在測試之前收集評測對象（車用動力電池系統(tǒng)）的基本信息，主要用來約束評測對象的相關(guān)數(shù)據(jù)的規(guī)范性，同時在測試前明確相關(guān)參數(shù)。4.1.1測試前需明確樣品標(biāo)識、技術(shù)狀態(tài)、電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案、熱管理方式、電量及電壓、尺寸、透氣防爆閥數(shù)量及透氣量。具體詳見附表1。4.1.2對于沒有獨立上蓋的電池系統(tǒng)（例如：由車體作為上蓋的電池系統(tǒng)可采用模擬上蓋或車體安裝到電池系統(tǒng)上作為測試樣品。4.1.3電池系統(tǒng)試驗交付時，與測試設(shè)備相連的接口部件，如連接器、插頭等需保證連接可靠；測試中無需用到的接口，需保證其密封性滿足所提供的氣密要求；4.1.4電池系統(tǒng)在測試前和測試后需進行絕緣電阻測試，測試位置為：電池系統(tǒng)兩個端子和電平3T/ZJSAEXXX—2023臺之間，要求測得的絕緣電阻滿足制造商所提供的絕緣電阻安全工作限值；若未提供絕緣耐壓限制，絕緣電阻不小于500Ω/V。測試方法可參考GB38031附錄B。4.1.5電池包氣密性：電池包應(yīng)滿足制造商所要求的氣密性檢測標(biāo)準(zhǔn)。4.1.6調(diào)整SOC至試驗?zāi)繕?biāo)值n%的方法：按制造商提供的充電方式將電池包或系統(tǒng)充滿電，靜置1h，以1I3恒流放電，放電時間為T，T按照式（1）計算得到，或者采用制造商提供的方法調(diào)整SOC。每次SOC調(diào)整后，在新的測試開始前試驗對象應(yīng)靜置30min。式中：T—放電時間，單位為小時(h)；n—試驗?zāi)繕?biāo)值的百分?jǐn)?shù)值。4.1.7測試過程中的充放電倍率大小、充放電方法和充放電截止條件由制造商提供。4.1.8電池系統(tǒng)的額定容量應(yīng)符合制造商提供的產(chǎn)品技術(shù)條件。車用動力電池系統(tǒng)，在其整個壽命周期內(nèi)是以各種工作方式進行工作的，本標(biāo)準(zhǔn)中對其工作方式定義如下。表1工作方式定義ⅠⅡⅢⅣ4.3結(jié)露檢測點布置方法結(jié)露檢測點用于直觀評價電池系統(tǒng)不同區(qū)域結(jié)露情況，主要包括兩類檢測點，一類通過布置示水物實現(xiàn)，可通過開箱后示水物狀態(tài)確定凝露發(fā)生的主要區(qū)域；另一類檢測點通過濕度傳感器、露點傳感器、溫濕度傳感器或具備相似功能的傳感器實現(xiàn)，可實時監(jiān)測過程中凝露發(fā)生情況。4.3.1檢測點（示水物）布置要求在電池系統(tǒng)內(nèi)布置示水物時，考慮到電池系統(tǒng)結(jié)露是由于界面溫差（局部表面溫度低于周圍空氣露點溫度）影響產(chǎn)生的，建議在試驗之前通過動力電池?zé)岱抡娣治?，得到以下工況下的溫差分布，按照表2中分類原則，在各分類中溫差分布大的組件位置布置檢測點，若無熱仿真結(jié)果，可參考表2中典型定性檢測點要求進行布置。熱仿真相關(guān)工況如下：（1）低溫存儲后充電/放電+熱管理開啟；（2）高溫高濕存儲+充放電+熱管理開啟。表2結(jié)露檢測點（示水物）布置要求4T/ZJSAEXXX—2023電池單體/模塊包含電池單體或由單體組成的電電池?zé)峁芾?.3.2檢測點（傳感器）布置要求傳感器檢測點布置位置及要求，若無特殊規(guī)定，可按以下要求進行布置。（1）數(shù)量要求a)溫度傳感器布點數(shù)量：按照表2中分類原則，每個分類選擇5個不同位置布置檢測點；b)露點傳感器/溫濕度傳感器布點數(shù)量：按照表2中分類原則，每個分類選擇5個不同位置布置檢測點。（2）布置原則a)若條件允許，同一分類應(yīng)無重復(fù)和相鄰布點；b)若條件允許，同一分類的布點位置不相鄰；c)溫度傳感器應(yīng)布置在所選組件的表面；d)露點傳感器/溫濕度傳感器應(yīng)布置在溫度傳感器正下方，與組件無接觸。5試驗條件5.1一般條件室溫22±5）℃空氣相對濕度（RH10%~90%大氣壓力86~106）kPa5.2測量儀器、儀表及準(zhǔn)確度5.2.1測量儀器、儀表準(zhǔn)確度的要求如下：——電壓測量裝置:不低于0.5級；——電流測試裝置:不低于0.5級；——溫度測量裝置:±0.5℃;——時間測量裝置:±0.1%；——尺寸測量裝置:±0.1%；——質(zhì)量測量裝置:±0.1%。5.2.2測量過程中，控制量(實際值)和目標(biāo)值之間的誤差要求如下：——溫度:±2%。5.3數(shù)據(jù)記錄和記錄間隔除在某些具體測試項目中另有說明，否則測試數(shù)據(jù)（如時間、溫度、電流和電壓等）的記錄間隔應(yīng)不大于60s。5.4樣品要求5T/ZJSAEXXX—2023被試樣品狀態(tài)應(yīng)與試驗所需驗證的技術(shù)狀態(tài)保持一致。6試驗方法6.1.1確認樣品標(biāo)識、狀態(tài)、外觀、功能性能正常；6.1.2確認電池系統(tǒng)氣密性符合要求，氣密測試前需安裝氣密測試工裝，6.1.3保持電池系統(tǒng)低壓供電，接收BMS通訊報文，全程記錄電池包絕緣阻值；6.1.4如有必要，可在電池包內(nèi)布置傳感器，以監(jiān)測試驗內(nèi)部溫濕度變化或露點溫度變化，放置方式參考4.3要求；6.1.5如有必要，可在電池系統(tǒng)內(nèi)部放置示水物，以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生結(jié)露位置，放置方式參考4.3要求。6.2測試流程測試流程圖如下圖所示：圖1測試流程圖6.2.1恒定濕熱測試溫度50℃,濕度(93+2/-3)%RH條件下擱置24、48、72、96小時（可選）。結(jié)束后，恢復(fù)至室溫，進行絕緣耐壓檢測、氣密性測試、功能性能檢測，合格后進行下一步，否則實驗終止，并開箱檢查示水物狀態(tài)，導(dǎo)出過程溫濕度數(shù)據(jù)進行分析評價。6.2.2交變濕熱測試在溫度-10℃~50℃,濕度(93+2/-3)%RH條件下擱置240小時，詳見圖6.2.1，總共執(zhí)行10個6T/ZJSAEXXX—2023交變濕熱循環(huán)；10個循環(huán)后，恢復(fù)至室溫，常溫擱置1h進行絕緣耐壓檢測、氣密性測試、功能性能檢測，合格后進行下一步，否則實驗終止，并開箱檢查示水物狀態(tài)，導(dǎo)出過程溫濕度數(shù)據(jù)進行分析評價。6.2.3恒定濕熱疊加充放電循環(huán)測試溫度50℃,濕度(93+2/-3)%RH條件下擱置24、48、72、96小時（可選）之后，開始繼續(xù)保持環(huán)境溫度50℃,濕度(93+2/-3)%RH進行充放電（充放電過程中開啟熱管理策略過程監(jiān)控電池系統(tǒng)絕緣值。同時需要注意避免外接測試設(shè)備對樣品絕緣測試結(jié)果的干擾，規(guī)避方式可參考附錄B試驗臺架如附錄C所示，絕緣記錄表如附錄表A.2所示。（1）按照允許的充電方式充電至電池包SOC80%；（2）擱置30min；（3）按照允許的放電方式放電至電池包SOC30%；（4）擱置30min；（5）按照（1）步驟至（5）循環(huán)步驟2、3、5，10、15、20次，可選。結(jié)束后，恢復(fù)至室溫，進行絕緣耐壓檢測、氣密性測試、功能性能檢測，并開箱檢查示水物狀態(tài)（若有布置示水物導(dǎo)出過程溫濕度數(shù)據(jù)進行分析評價。圖2交變濕熱循環(huán)圖7評價標(biāo)準(zhǔn)匯總測試前、中、后采集的數(shù)據(jù)、觀測結(jié)果，形成評價報告，對動力電池系統(tǒng)結(jié)露風(fēng)險及影響進行評價。若無其他規(guī)定，可參考如下評價標(biāo)準(zhǔn)：（1）無泄漏、外殼破裂、起火或爆炸現(xiàn)象（2）試驗后2h內(nèi)絕緣耐壓滿足要求，供電、充電無異常；（3）測試過程中BMS通訊功能正常、采樣及充放電控制功能正常，無故障上報。（4）高壓電路組件無打火放電痕跡、接觸電阻不超過制造商控制閾值；（5）金屬件及外部高壓接口端子裸露處無明顯受潮導(dǎo)致的氧化、銹蝕等；（6）塑料結(jié)構(gòu)組件無明顯變形、無膨脹裂變；（7）電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)功能及控制無異常；（8）電池系統(tǒng)內(nèi)無明顯積水。7.2風(fēng)險等級評價標(biāo)準(zhǔn)7.2.1零部件風(fēng)險評價方法7T/ZJSAEXXX—2023針對動力電池系統(tǒng)中任意發(fā)生凝露區(qū)域的零部件，考慮凝露對零部件的影響，按照以下步驟對零部件風(fēng)險等級進行綜合評判。1.建立因素集：因素集由影響電池系統(tǒng)應(yīng)用的各種評價指標(biāo)組成，評價指標(biāo)因素可由制造商自行定義（如功能維度、性能維度、安全維度等），可以表示為,其中n表示因素的數(shù)目。2.建立評判集：評判集由各評價指標(biāo)因素的評價結(jié)果組成，用于表征試驗結(jié)果對動力電池系統(tǒng)關(guān)鍵的三個維度的影響程度，可以表示為V={v1,v2……vm}，其中V表示評判集，v表示評價結(jié)果；評判集定義如下。表3評判集評價指標(biāo)123453.建立評價矩陣：在進行評判時需要確定評判因素的隸屬度矩陣R，它反映了各評估指標(biāo)隸屬于評判集中各元素的隸屬度?？梢杂镁仃嚤硎救缦拢?2…m]|其中rij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)表示為因素集指標(biāo)對第j級評判等級vj的隸屬度。rij由專家評分法確定，評分過程可以參考7.1節(jié)評價標(biāo)準(zhǔn)，若試驗過程中布置了傳感器，則可同時結(jié)合試驗過程中結(jié)露發(fā)生次數(shù)進行評價；試驗過程中凝露發(fā)生次數(shù)可參考附錄F中相關(guān)方法進行評估。假設(shè)對于因素集指標(biāo)有Xn1個v1級評語，Xn2個v2級評語，Xn3個v3級評語,…,Xnm個vm級評語，對于i=1,2,…,n有：4.建立因素的權(quán)重集：各評判因素在因素集中的重要程度是不一樣的，為了反映其重要程度，不同的因素應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重，記為：A=(a1,a2,…,an)，其中，ai表示第i種因素的權(quán)重，權(quán)重值可由制造商自行定義。5.綜合評判：綜合評判依賴于各個因素的權(quán)重，對于給定權(quán)重A=(a1,a2,…,an)，可得綜合評判B。B=AOR=(b1,b2,…,bm)其中bj(j=1,2,…,m)，反映了第j種評判vj在綜合評判中所占的地位。6.評判結(jié)果處理：按照表3評價集指標(biāo)評價值，通過加權(quán)平均計算綜合評判B，得到最終評判結(jié)果s,表示為：7.2.2電池系統(tǒng)風(fēng)險等級評價8T/ZJSAEXXX—2023電池系統(tǒng)風(fēng)險等級評價可按以下步驟進行：（1）按照表2中分類原則，應(yīng)用7.2.1零部件風(fēng)險評價方法，分別對五個分類組件進行綜合評判，得到各組件綜合評判結(jié)果si=(s1,s2,s3,s4,s5)，即高壓電路評判結(jié)果s1，低壓電路評判結(jié)果s2、結(jié)構(gòu)組件評判結(jié)果s3、電池單體/模塊評判結(jié)果s4和電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)評判結(jié)果s5；（2）定義電池系統(tǒng)各分類組件重要度權(quán)重Wi（i=1,2,3,4,5權(quán)重值可由設(shè)備制造商自行定義，或參考如下定義。表4系統(tǒng)組件重要度定義（3）電池系統(tǒng)風(fēng)險等級評判：綜合考慮各組件綜合評判結(jié)果si和各分類組件重要度權(quán)重Wi，計算電池系統(tǒng)風(fēng)險評價值S，表示如下：（4）根據(jù)電池系統(tǒng)風(fēng)險等級評價值S，按下表風(fēng)險等級定義，即可得到所評估的車用動力電池系統(tǒng)風(fēng)險等級。表5評價值及風(fēng)險等級定義ABCDE9T/ZJSAEXXX—2023（資料性附錄）測試數(shù)據(jù)記錄表表A.1電池系統(tǒng)信息表項目名稱項目參數(shù)（示例）1產(chǎn)品名稱動力電池系統(tǒng)2產(chǎn)品型號XX-XXX-XX3產(chǎn)品類型□高功率應(yīng)用■高能量應(yīng)用4產(chǎn)品應(yīng)用車型■M1□N1□其他5整車安裝位置車輛乘員倉下部6冷卻方式液冷/直冷/自然冷卻7加熱方式液熱/直熱/加熱膜加熱8充電方式1C/2C/3C/4C9充電工作溫度范圍(℃)-20～55放電工作溫度范圍(℃)-30～60透氣閥數(shù)量(個)1透氣閥透氣量≥100ml/min@2.5kpa生產(chǎn)廠家XXXXXXXXXXXXXX備注表A.2電池系統(tǒng)絕緣值、氣密性記錄表序號試驗階段絕緣值氣密性正對殼負對殼1測試前26.2.2恒定濕熱測試36.2.3交變濕熱測試46.2.4恒定濕熱疊加充放電循環(huán)測試5測試結(jié)束靜置1h后/T/ZJSAEXXX—2023（規(guī)范性附錄）避免測試過程中電池系統(tǒng)外接試驗設(shè)備對電池系統(tǒng)絕緣電阻測試結(jié)果產(chǎn)生的影響。B.2方法1將相關(guān)試驗設(shè)備與電池系統(tǒng)完全斷開，使用絕緣耐壓測試儀（設(shè)備內(nèi)阻不小于10MΩ)測試電池系統(tǒng)正負極與箱體之間絕緣電阻，根據(jù)需求設(shè)置監(jiān)測時間間隔。B.3方法2將相關(guān)試驗設(shè)備與電池系統(tǒng)完全斷開，給電池系統(tǒng)BMS供電后，使用報文記錄設(shè)備記錄和解析電池系統(tǒng)絕緣電阻。T/ZJSAEXXX—2023（規(guī)范性附錄）試驗臺架（示例）T/ZJSAEXXX—2023（資料性附錄）動力電池系統(tǒng)結(jié)露風(fēng)險等級評價示例D.1零部件風(fēng)險評價——以高壓電路C1為例1.建立因素集：考慮動力電池系統(tǒng)特性，選擇功能維度、性能維度、安全維度三個維度作為因素集，可以表示為,2.建立評判集：評判集按表3中評價指標(biāo)，分為無風(fēng)險、較低風(fēng)險、