電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法 編制說明

《電動汽車用動力蓄電池電性能要（征求意見稿）一、工作簡況 1二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內容依據 3三、主要試驗（或驗證）情況分析 3四、標準中涉及專利的情況 7五、預期達到的社會效益等情況 7六、采用國際標準和國外先進標準的情況 7七、與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準的協(xié)調性 7八、重大分歧意見的處理經過和依據 7九、標準性質的建議說明 7十、貫徹標準的要求和措施建議 7十一、廢止現(xiàn)行相關標準的建議 7十二、其他應予說明的事項 71《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》（征求意見稿）編制說明1任務來源新能源汽車作為引導未來經濟社會發(fā)展的七大戰(zhàn)略新興產業(yè)之一，國家出臺了一系列產業(yè)規(guī)劃、標準體系建設規(guī)劃和補貼政策文件促進產業(yè)發(fā)展。2010年新能源汽車進入產業(yè)化應用階段，為進一步服務新能源汽車產業(yè)發(fā)展，針對電動汽車用動力蓄電池，于2015年發(fā)布了六項國家標準，其中，GB/T31486-2015作為國內汽車行業(yè)動力蓄電池主要測試標準，主要用于支撐《新能源汽車生產企業(yè)及產品準入管理規(guī)定》、《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》等相關政策，對規(guī)范電動汽車持續(xù)、健康、穩(wěn)定、安全的發(fā)展起到了積極的促進作用。近幾年，隨著行業(yè)快速發(fā)展以及產品技術的迭代更新，該標準部分測試條件與實際狀況存在不適用的情況，需要結合現(xiàn)有標準及產品性能對放電容量、倍率放電性能、荷電保持與容量恢復能力等內容進行調整與修改，更好的體現(xiàn)和驗證電動汽車實際應用工況下的性能表現(xiàn)，促進行業(yè)健康發(fā)展?！峨妱悠囉脛恿π铍姵仉娦阅芤蠹霸囼灧椒ā妨㈨椨媱澯蓢覙藴驶芾砦瘑T會于2021年8月下達，計劃編號為：20213564-T-339。2主要工作過程1)2019年下半年開始，全國汽車標準化技術委員會電動車輛分技術委員會（以下簡稱“電動車輛分標委”）動力蓄電池標準工作組啟動GB/T31486修訂預研工作。此后，電動車輛分標委秘書處組織研究修訂方案及具體修訂內容。2)2020年4月，動力蓄電池標準工作組2020年第1次會議審議通過了GB/T31486的標準修訂計劃，并討論了主要修訂技術內容。3)2020年9月，動力蓄電池標準工作組2020年第2次會議討論并形成了術語定義、環(huán)境條件、室溫放電容量、室溫倍率放電容量、耐振動等內容的初步修訂方案。4)2020年9月-2021年初，電動車輛分標委組織完成了GB/T31486修訂草案的撰寫工作。5)2021年5月，動力蓄電池標準工作組2021年第1次會議審議了GB/T31486修訂草案，介紹了GB/T31486修訂草案與GB/T31486—2015、IEC62660-1:2018等標準的技術內容異同點及原因；根據實車使用場景，將原標準中室溫放電容量、高溫放電容量、低溫放電容量、荷電保持與容量恢復能力、存儲等測試中的放電倍率由1C調整為1/3C及以上。26)2021年8月，動力蓄電池標準工作組專題會議上，標準起草組單位代表介紹了工作組層面收集到的行業(yè)意見建議及處理情況，根據行業(yè)建議和工作組討論情況，調整了室溫倍率充電、室溫倍率放電、存儲等項目的試驗方法。7)2021年12月，動力蓄電池標準工作組2021年第2次會議上討論了新版修訂草案，標準起草組單位代表介紹了修訂背景、主要修訂點修訂原因及與GB/T31485—2015，GB/T31467修訂版，IEC62660-1:2018以及ISO12405-4:2018國內外標準對比情況。8)2022年2月，動力蓄電池標準工作組電性能標準專題會議上，參會人員討論了測試對象設定、環(huán)境適應方法、數(shù)據記錄間隔、倍率放電方法等技術內容。9)2022年5月，動力蓄電池標準工作組2022年第1次會議，標準起草組單位代表介紹了新版修訂草案。新版草案中修訂了數(shù)據記錄間隔、電池尺寸測定、檢驗規(guī)則等內容。會上還就測試對象開展了專題討論。10)2022年7月-8月，針對GB/T31486中的測試對象，電動車輛分標委秘書處于2022年7月和2022年8月先后組織兩次起草組會議，范圍涵蓋電動汽車整車、動力電池企業(yè)，檢測機構等單位，經討論，起草組層面認為考慮到模組并非電池系統(tǒng)中必須存在的形式，并且原有標準中模擬模組形態(tài)較難體現(xiàn)動力電池系統(tǒng)在實際應用場景下的電性能，將原有2015版標準中的模組測試項目修訂為單體測試項目，并適當增加單體測試樣品數(shù)量及一致性要求。11)2022年11月，動力蓄電池標準工作組2022年第2次會議上，工作組審議了測試對象的修訂方案，并專題討論了測試樣品數(shù)量及一致性要求的修訂方案。12)2023年3月，GB/T31486起草組會議專題討論了測試樣品數(shù)量及一致性要求的修訂方案，對于樣品數(shù)量，在標準測試對象修訂為單體后，考慮到測試結果可靠性，根據會上大多數(shù)企業(yè)意見，選擇表1方案作為征求意見稿中樣品數(shù)量方案。對于一致性測試，考慮到模組測試修訂為單體測試后，宜適當增加樣品一致性要求，起草組層面同意征求意見稿中增加測試對象荷電保持容量、恢復容量和能量效率極差應不大于平均值5%要求；內阻測試方面，經過討論，起草組層面同意在征求意見稿中增加內阻測試方法，暫不設置通過判定條件，通過標準公開征求意見和進一步驗證測試確定后續(xù)處理方案。表1GB/T31486征求意見稿中測試樣品數(shù)量方案313)2023年3月，動力蓄電池標準工作組2023年第1次會議上審議了新版標準草案，同意該修訂項目進入征求意見階段。14)2023年4月，電動車輛分標委根據前期標準修訂研究結論，形成了征求意見稿。1編制原則1)本文件編寫符合GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定；2)本文件制定過程中，在工作組及行業(yè)內進行多次意見征求，并在會上充分討論；3)起草過程充分考慮了國內外現(xiàn)有相關標準的統(tǒng)一和協(xié)調，同時結合了我國道路、交通、電動汽車及動力電池發(fā)展的情況。2主要內容1)測試對象、要求條件修改（1）試驗對象主要變更點：原標準蓄電池模塊，變更為電池單體。修改原因：1、模組并非電池系統(tǒng)中必須存在的形式；2、無模組設計電池需制備模擬模組，增加測試成本且模擬模組體現(xiàn)實車電性能的程度較低；3、測試框架清晰，可行性較高；4、能提升一致性檢測要求（如測試樣品數(shù)量等）。（2）環(huán)境適應條件主要變更點：原標準試驗應在溫度為室溫25℃±5℃,相對濕度為15%～90%。變更為溫度為室溫25℃±2℃,相對濕度為10%～90%；增加：測試目標環(huán)境溫度改變時，在進行測試前電池單體應完成環(huán)境適應過程：單體電池溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2℃且至少30min內單體電池溫度變化率＜1℃/h。修改原因：1、根據動力電池包或系統(tǒng)實際使用場景，放寬濕度范圍，濕度整體協(xié)調與GB38031—2020標準保持一致。2、由于部分電池包或系統(tǒng)內部的結構布局復雜，在固定時間下，存在環(huán)境適應達不到熱平衡的情況，也有部分電池包或系統(tǒng)無需達到固定時間就能實現(xiàn)熱平衡，會造成測試資源的浪費。所以以單體電池溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2℃作為環(huán)境適應到位的條件，同時，考慮到電池包或系統(tǒng)剛到臨界范圍溫度時，環(huán)境適應存在不充分的可能性，因此增加至少30min內單體電池溫度變化率＜1℃/h的要求。4（3）高低溫試驗箱要求主要變更點：增加高低溫試驗箱應滿足GB/T10592—2008中5.1規(guī)定的風速要求，或參照附錄A采用試驗工裝；增加高低溫試驗箱工裝附錄A。修改原因：電芯低溫容量保持率受測試儀器設備影響顯著，為保證測試結果能夠表征產品真實能力，增加測試結果可靠性，要求測試溫箱應滿足相關國家標準要求，或采用試驗工裝的方式減少儀器設備對于測試結果影響。（4）測試過程誤差、數(shù)據記錄與記錄間隔主要變更點：增加控制值（實際值）與目標值之間的誤差要求：a)電壓：±1%；b)電流：±1%；c)溫度：±2℃;增加數(shù)據記錄與記錄間隔要求：除在某些具體測試項目中另有說明，否則測試數(shù)據（如時間、溫度、電流和電壓等）的記錄間隔應不大于100s。修改原因：各測試項需輸出電壓、電流、容量、能量、溫度等參數(shù)的變化曲線，用于電池包或系統(tǒng)進行完整的性能分析，因此需明確記錄間隔要求。在標準討論會上，多位行業(yè)專家提出對于一般性測試數(shù)據記錄間隔修改為不大于1s，數(shù)據量過大且對測試結果無明顯影響，降低測試效率，建議放寬記錄間隔，經過討論，標準起草組形成一致意見，將記錄間隔修訂為“除在某些具體測試項目中另有說明，否則測試數(shù)據（如時間、溫度、電流和電壓等）的記錄間隔應不大于100s”。（5）增加一致性測試要求主要變更點：起草組層面同意征求意見稿中增加測試對象荷電保持容量、恢復容量和能量效率極差應不大于平均值5%要求修改原因：模組測試修訂為單體測試后，宜適當增加樣品一致性要求，考查樣品性能一致性。（6）樣品數(shù)量要求主要變更點：在模組測試修訂為單體測試后，增加測試樣品數(shù)量（如表1所示）修改原因：模組測試修訂為單體測試后，起草組同意適當增加單體樣品測試數(shù)量，通過起草組、工作組層面多次討論，形成目前的修訂方案。2)測試流程修改（1）充/放電電流主要變更點：原標準充/放電電流1I1（1h率放電電流（A其數(shù)值等于額定容量值變更為不小于1I3（3h率放電電流（A其數(shù)值等于額定容量值的1/3）。涉及標準充電、室溫容量、室溫倍率放電、高溫容量、低溫容量、荷電保持及容量恢復能力、儲存測試等修改原因：1、1I3更符合實際動力電池在車輛的應用情況，2、1I1容量與1I3容量存在較大差異（見驗證數(shù)據因此修改為1I3。3、考慮到不同動力電池產品應用場景，允許企業(yè)使用大于1I3電流測試。（2）高溫放電容量5主要變更點：原標準電池模塊在55℃±2℃下擱置5h，在55℃±2℃下放電。變更為電池單體在45℃±2℃下進行環(huán)境適應，在45℃±2℃下放電。修改原因：1、55℃與其他標準存在較大差異；2、系統(tǒng)過溫保護策略不會讓電池一直處在高溫狀態(tài)運行（一般50℃就會報警，55℃以下限功率3、有熱管理系統(tǒng)條件下，電池包不會出現(xiàn)維持55℃的情況（一般的熱管理策略即使是關閉間隙也不會持續(xù)超過45℃)。（3）室溫荷電保持與容量恢復能力主要變更點：原標準在室溫下儲存28d。變更為在室溫下儲存30d。修改原因：30天儲存時間與動力電池包及系統(tǒng)國標修訂版本（GB/T31467）保持一致。（4）高溫荷電保持與容量恢復能力主要變更點：原標準在55℃±2℃下儲存7d。變更為在在45℃±2℃下儲存7d。修改原因：1、55℃與其他標準存在差異；2、該測試是電池系統(tǒng)在車載狀態(tài)下，長期擱置時的容量損失，而55℃的環(huán)境溫度在國內非常少見。（5）儲存主要變更點：原標準在45℃±2℃下儲存28d。變更為在45℃±2℃下儲存30d。修改原因：1、30天儲存時間與動力電池包及系統(tǒng)國標修訂版本（GB/T31467）保持一致。（6）耐振動性要求和試驗方法主要變更點：刪除了電池模塊耐振動性要求和試驗方法。修改原因：1、此方法不能反應真實的使用情況。模塊非真實模組，電芯間連接界面是自行組裝的，并非實際生產工藝；1P5S為最小單元的樣品大小與實際也不符；2、振動條件與制定GB38031時實車采集的振動頻率不符，一是掃頻與實際采集的隨機+定頻不一致，二是10Hz~55Hz的頻率范圍也與實際采集的頻率范圍相差較大。（7）內阻測試方法主要變更點：增加了內阻測試方法修改原因：在增加一致性測試方法方面，針對內阻測試，經過討論，起草組層面同意在征求意見稿中增加內阻測試方法，暫不設置通過判定條件，通過標準公開征求意見和進一步驗證測試確定后續(xù)處理方案。1模塊與電池單體測試結果對比6圖1電池單體與模塊測試結果對比選取三款體系、容量各異的樣品，分別拉取電芯單體與1P5S模塊驗證結果。容量保持率差異達到10%以上，其余測試項受影響均小于5%。經工作組討論，除低溫容量測試受測試樣品形式影響較大，其他指標項差異較小，可接受。2室溫倍率放電測試方法調整選取某款高能量產品，提取其在160km/h高速巡航極端條件下的功率及放電電流曲線。圖4160km/h高速巡航功率及電流曲線7放電電流最大值換算后也只有0.7C左右，原標準中定義的3C遠大于實際應用場景，室溫倍率放電容量測試的方法修改為，高能量電池以1C放電至放電終止條件；對于高功率電池，按照定義其最大放電電流應大于10C，8C的測試條件不合理；測試方法修改