動力電池系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

密級：項目內(nèi)部動力電池系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范項目代號：文獻編號：編寫：時間：校核：時間：同意：時間：天津易鼎豐動力科技有限公司1.文獻范疇本文獻規(guī)范了XX公司XX車型所用XX動力電池必須滿足的技術(shù)性能規(guī)定。2.術(shù)語定義和及產(chǎn)品執(zhí)行原則.術(shù)語定義電動汽車(electricvehicle,EV)：指以車載能源為動力，由電動機驅(qū)動的汽車；電芯(cell)：一種單一的電化學電池最小的功效單元；模組(module)：指由多個電芯的并聯(lián)組裝集合體，是一種單一的機電單元；電池組(batterypack)：由一種或多個模組連接構(gòu)成的單一機械總成；電池管理系統(tǒng)(batterymanagementsystem,BMS)：指任何通過監(jiān)控充電電池的狀態(tài)、計算二次數(shù)據(jù)并報告該等數(shù)據(jù)、保護該等充電電池、設立報警信號、與設備中的其它子系統(tǒng)進行電子通信、控制充電電池內(nèi)部的環(huán)境或平衡該等充電電池或環(huán)境等方式來管理該等充電電池的電子設備，涉及軟件、硬件和運算法則；動力電池系統(tǒng)(batterysystem)：動力電池系統(tǒng)是指由動力電池組、電池箱體、電池管理系統(tǒng)、電器元件及高低壓連接器等構(gòu)成的總成部件，功效為接受和儲存由車載充電機、發(fā)電機、制動能量回收裝置或外置充電裝置提供的高壓直流電，并且為電驅(qū)動系統(tǒng)及電輔助系統(tǒng)提供高壓直流電；整車控制器(vehiclecontrollerunit)：檢測控制電動汽車系統(tǒng)電路的控制器；高電壓(HighVoltage,HV)：特指電動汽車200VDC以上高壓系統(tǒng)；低電壓(LowVoltage,LV)：指任何信號或功率型能量低于50VDC，本文中特指整車12VDC電源系統(tǒng)；荷電狀態(tài)(state-of-charge,SOC)：電池放電后剩余容量與全荷電容量的比例；壽命初始(BeginningOfLife,BOL)：指動力電池系統(tǒng)剛交付使用的狀態(tài)；壽命終止(EndOfLife,EOL)：動力電池系統(tǒng)能量減少到初始能量的80%，或者實時峰值功率低于初始峰值功率的85%時，視為壽命終止；電磁兼容性(Electro-MagneticCompatibility,EMC)：在同一電子環(huán)境中,兩種或多個電子設備能互不干擾進行正常工作的能力；高低壓互鎖(HighVoltageInter-Lock,HVIL)：特指低壓斷電時，通過低壓信號控制能夠同時將高壓回路切斷；CAN(ControllerAreaNetwork)：控制器局域網(wǎng)；DFMEA(FailureModeandEffectsAnalysis)：設計故障模式及失效分析；MTBF(MeanTimeBetweenFailure)：平均無端障時間；額定容量：在25℃±2℃下，以1I1(A)電流恒電流充電至動力電池系統(tǒng)總電壓或最高單體電壓達成規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流不大于（A）時停止充電，休眠10分鐘后，以1I1(A)電流放電達成規(guī)定的終止電壓時停止放電，整個測試過程放出的容量為額定容量，單位為Ah；額定能量：在25℃±2℃下，以1I1(A)電流恒電流充電至動力電池系統(tǒng)總電壓達成或最高單體電壓達成規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流不大于時停止充電，休眠10分鐘后，以1I1(A)電流放電達成規(guī)定的終止電壓時停止放電，整個測試過程放出的能量為額定能量，（Wh），此值可由電壓-容量曲線的覆蓋面積積分得到；可用能量：在25±2℃、-5±2℃兩種溫度條件下，按照《動力電池可用能量測試規(guī)范》分別做NEDC測試，動力電池系統(tǒng)在放電率允許的范疇內(nèi)實際放出的電量的平均值。額定電壓：額定能量除以額定容量，標定為額定電壓；峰值功率：本項目峰值功率標定為XXkW。產(chǎn)品執(zhí)行原則表1.產(chǎn)品執(zhí)行原則備注：未經(jīng)特殊闡明，本規(guī)范中涉及到的術(shù)語定義、檢測辦法、判斷原則等都以上述原則為準。3.功效描述及部件規(guī)定動力電池系統(tǒng)描述動力電池系統(tǒng)最基本的功效為接受和儲存由車載充電機、發(fā)電機、制動能量回收裝置或外置充電裝置提供的高壓直流電，并且為電動汽車提供高壓直流電。電芯采用串、并聯(lián)方式構(gòu)成電池組，電池組放置在一種或多個密封并且屏蔽的箱體里面，一種或多個箱體使用可靠的接插件進行連接。使用電池管理系統(tǒng)對電池組進行綜合管理，實時采集各電芯的電壓值、各溫度傳感器的溫度值、電池組的總電壓值和總電流值，電池組與箱體的絕緣電阻值等數(shù)據(jù)，并根據(jù)系統(tǒng)中設定的閥值鑒定電池組工作與否正常。根據(jù)需要，動力電池系統(tǒng)中可含有加熱裝置以保障低溫充、放電能夠安全進行；可含有冷卻裝置以保障溫度過高時能夠降溫；含有絕緣電阻監(jiān)測系統(tǒng)以檢測電池組與箱體、車體等之間的絕緣狀況；含有電芯均衡裝置，在電池組充、放電及停車時對電芯進行均衡，以保障一致性；含有高壓保護系統(tǒng)以保障高壓使用安全，電池管理系統(tǒng)能夠根據(jù)設定的閥值狀況自動啟動各項輔助單元。電池管理系統(tǒng)使用CAN與整車控制器及車載充電機進行通訊，根據(jù)規(guī)定上報動力電池系統(tǒng)的狀態(tài)，接受充電或者整車控制器提出的請求。為滿足便利維修，動力電池系統(tǒng)設有維修開關(guān)，通過維修開關(guān)能夠方便斷開動力電池組的高壓回路，更換動力電池系統(tǒng)中的熔斷器等易損件；動力電池系統(tǒng)為汽車零部件，因此規(guī)定動力電池系統(tǒng)采用的各個部件為汽車級。動力電池系統(tǒng)部件規(guī)定為滿足功效規(guī)定，每套動力電池系統(tǒng)應配有下列部件，詳見表2：表2.動力電池系統(tǒng)重要配件參數(shù)表4.動力電池系統(tǒng)規(guī)定電性能能量規(guī)定能量密度：≥100Wh/kg；額定容量(起始/壽命終止)：(25℃，1/3C)額定能量(起始/壽命終止)：（25℃，1/3C)可用能量范疇(起始/壽命終止)：5%~95%SOC；可用能量(起始/壽命終止)：≥（25℃，1/3C)環(huán)境溫度-15℃可用能量(起始/壽命終止)：不低于正常條件下可用能量的80%；功率規(guī)定額定功率（起始和壽命終止）：≥40kW/40kW(10-100%SOC，-5℃to55℃)；峰值功率（起始）：≥70kW（具體見表7）峰值功率（壽命終止）：≥60kW（不低于規(guī)定的起始峰值功率的85%）；SOC≥30%時，規(guī)定-25℃時動力電池系統(tǒng)輸出功率不不大于7kW；充電性能應符合GB/電動車輛傳導充電系統(tǒng)普通規(guī)定車載充電機模式下充電溫度與充電時間規(guī)定見表5：地面充電機模式下充電溫度與充電時間規(guī)定見表5：行車過程中制動能量回收充電規(guī)定見附件2《動力電池系統(tǒng)BMS控制方略求》放電性能額定放電功率：40kw（≥10%SOC，10～55℃）；峰值放電功率規(guī)定：動力電池系統(tǒng)每次峰值放電持續(xù)時間為：SOC＜30%時，放電持續(xù)時間不不大于30S；SOC≧30%時，放電持續(xù)時間不不大于120S。系統(tǒng)在不同溫度和不同SOC條件下，允許的峰值放電功率如表6所示：表6峰值放電功率矩陣表-30℃-20℃-10℃0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃0%00000000005%057777777010%0724435558636363020%02030507070707070030%73552607070707070040%74356707070707070050%75160707070707070060%75562707070707070070%606570707070707070080%656770707070707070090%7070707070707070700100%7070707070707070700儲存性能規(guī)定月自放電：≤4%（常溫常壓）；荷電保持與容量恢復性能：按QC/T743-中檢測常溫儲存28天，其容量恢復應不低于額定容量的96%。高溫50℃自放電：按照北京市準入原則，滿電寄存7天，動力電池包荷電容量保持不低于實際容量85%.安全性能維修斷電：確保動力電池系統(tǒng)維修時斷電，設立于與總正端口電壓為180V±20V區(qū)域；停車斷電：低壓控制的總正、總負端口高壓繼電器各不少于1套；高低壓互鎖：將高壓接插件、低壓接插件、維修開關(guān)和車載充電機等器件用低壓12V串聯(lián)互鎖，當某一低壓器件斷開時，即時斷開高壓；耐壓規(guī)定：規(guī)定滿足GB/原則耐壓實驗Ⅰ類設備基本絕緣規(guī)定；絕緣性能：動力電池系統(tǒng)正/負極對車體絕緣電阻不不大于500Ω/V，參考GB/原則執(zhí)行；隔離規(guī)定：動力電池系統(tǒng)與車體物理隔離；短路保護：含有電池系統(tǒng)短路斷電功效；電騷擾：滿足15KV電擊規(guī)定，測試辦法見GB/T19951-有關(guān)臺架和整車狀態(tài)下電子模塊對靜電放電產(chǎn)生的電騷擾；阻燃材料：動力電池系統(tǒng)內(nèi)部使用的連接材料、絕緣材料、密封材料、屏蔽材料及減震材料等都必須使用有阻燃效果的材料；安全性執(zhí)行原則：測試辦法見QC/T743-及863電動汽車重大專項有關(guān)EV用能量型鋰電池性能測試規(guī)范。可靠性使用環(huán)境溫度及濕度：溫度-20℃～+43℃，濕度5%~95±2%；貯存環(huán)境溫度及濕度：溫度-30℃～+55℃，濕度5%~95±2%；沖擊實驗：實驗辦法詳見表7，實驗完畢后電池箱體及其焊點、安裝點不得有開裂、褶皺等塑性變形。表7.電池箱體沖擊實驗表振動：規(guī)定滿足QC/T413-中產(chǎn)品耐振動性能，“表2其它部位”振動規(guī)定；外殼防護等級：滿足GB4208-外殼防護等級IP67DH規(guī)定；涉水：不少于308mm，測試辦法詳見GB/模擬涉水規(guī)定，實驗成果規(guī)定電池系統(tǒng)不進水，不報絕緣故障，滿足有關(guān)地方準入測試規(guī)定；質(zhì)心：規(guī)定電池系統(tǒng)質(zhì)量左右均布，質(zhì)心在電池系統(tǒng)中心線左右尺寸3%范疇內(nèi)，并且乙方需提交電池系統(tǒng)總質(zhì)量、質(zhì)心坐標、轉(zhuǎn)動慣量的報告；連接可靠性規(guī)定：采用原則件模塊化，并含有物理防松方法。動力電池系統(tǒng)工作時，若連接可靠性低于閥值則通過CAN總線上報連接故障，連接可靠性的閥值待實驗數(shù)據(jù)多次驗證之后擬定；系統(tǒng)可靠性：在電池系統(tǒng)壽命期內(nèi)，按乙方提供的《產(chǎn)品闡明書》進行周期性維護保養(yǎng)，初次故障里程≥5000km，平均故障間隔時間/里程≥5個月或5000km；故障定義參考GB/T12678汽車可靠性行駛實驗辦法，涉及過電流、絕緣等級太低、溫度不均衡、單體電壓不均衡、溫度過高、絕緣等級過低、BMS內(nèi)部通訊故障、動力電池系統(tǒng)高壓母線直流電阻異常及其它硬件故障；耐低溫：實驗辦法參考QC/T413-中產(chǎn)品耐低溫性能并出具檢查報告；耐高溫：實驗辦法參考QC/T413-中產(chǎn)品耐高溫性能并出具檢查報告；耐溫度變化：實驗辦法參考QC/T413-中產(chǎn)品耐溫度變化性能并出具檢查報告；耐交變濕熱規(guī)定：實驗辦法參考QC/T413-中產(chǎn)品耐溫度、濕度循環(huán)變化性能并出具檢查報告。壽命規(guī)定日歷壽命：在貯存環(huán)境溫度及濕度范疇內(nèi)對私人客戶，對出租車6年；里程壽命：使用環(huán)境溫度及濕度范疇內(nèi)對私人顧客20萬公里，對出租車用于60萬公里（根據(jù)原則GB/T18386-電動汽車能量消耗和續(xù)駛里程實驗辦法），日歷壽命和里程壽命以先到者為限；維修保養(yǎng)：維護保養(yǎng)間隔為5000km/5個月；5.電芯基本規(guī)定正極材料：三元材料/C額定電壓：（25℃,1/3C）額定容量：（25℃,1/3C）放電容量：參考QC/T743-原則，見表8內(nèi)阻：同一電池組內(nèi)的電芯內(nèi)阻差不超出Ω；月自放電：≤2%(常溫常壓)輸出比功率：≥900Wh/kg；重量比能量：≥165Wh/kg體積比能量：≥360Wh/L；循環(huán)壽命：≥3000次，循環(huán)壽命測量辦法按照QC/T743-原則規(guī)定執(zhí)行，電池容量小于額定容量的80%終止實驗；溫升：3C持續(xù)放電120S.，溫升≤10℃；1C持續(xù)放電30min，溫升≤15℃。6.電池管理系統(tǒng)規(guī)定電池管理系統(tǒng)作為電池保護和管理的核心部件，不僅要確保電池安全可靠的使用，并且要充足發(fā)揮電池的能力和延長使用壽命，作為電池和整車控制器以及駕駛者溝通的橋梁。電池管理系統(tǒng)必須含有下列電路保護功效：過壓和欠壓保護、過流和短路保護、過高溫和過低溫保護、為電池提供多重保護以提高保護和管理動力電池系統(tǒng)的可靠性(硬件執(zhí)行的保護含有高可靠性、軟件執(zhí)行的保護含有更高的靈活性、管理系統(tǒng)核心元器件含有失效保護功效。功效規(guī)定動力電池總電壓檢測規(guī)定；總電壓檢測范疇：0～500V；總電壓檢測分辨率：≤100mV；總電壓檢測誤差:15°C≤T<45°C時誤差為：±1%FS-40°C≤T<15°C和45°C≤T<85°C時誤差為：±%FS；總電壓采樣周期（涉及全部電芯上傳給BMS的時間）：≤100mS。動力電池總電流檢測規(guī)定；總電流檢測范疇：-120A~300A；總電流檢測分辨率：≤100mA；總電流檢測誤差：±；總電流采樣周期：≤20mS。單體電池電壓檢測規(guī)定；單體電池電壓檢測范疇：0～5V；單體電池電壓檢測分辨率：≤1mV；單體電池電壓檢測誤差：≤15mV；單體電池電壓采樣周期：≤20ms溫度檢測規(guī)定：溫度檢測范疇：-30°C～+85°C；溫度檢測分辨率：≤1℃；溫度檢測誤差：±1℃；溫度檢測周期：≤100ms。動力電池絕緣檢測規(guī)定規(guī)定采用絕緣電阻檢測的辦法判斷絕緣故障；在動力電池空載和有負載時檢測動力電池正/負極對車體絕緣電阻值并上報；參考GB/原則，動力電池系統(tǒng)正/負極對車體絕緣電阻不大于等于500Ω/V（即200kΩ）或不大于等于100Ω/V（即40kΩ）時，分兩級上報絕緣故障。估算功效SOC估算誤差：＜5%（SOC＜30%或SOC＞80%）；＜8%（30%≤SOC≤80%）；SOC真值的算法參考原則QCT897-。動力電池充放電管理功效充電管理交流充電采用恒流-恒壓充電辦法，在不同溫度范疇內(nèi)以恒定電流充電至動力電池組總電壓達成或最高單體電壓達成此溫度條件下的規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流不大于（A）后停止充電；直流充電采用恒流-恒壓充電辦法，在不同的溫度范疇內(nèi)以恒定電流充電至動力電池組總電壓達成或最高單體電壓達成此溫度條件下的規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流不大于（A）后停止充電；制動能量回收給出動力電池能接受的最大回饋電壓和可接受回饋電流的SOC范疇，根據(jù)動力電池現(xiàn)在溫度給出動力電池能接受的最大回饋電流值。具體參見附件2；均衡管理功效規(guī)定電池管理系統(tǒng)含有均衡的功效，均衡辦法可分為主動均衡和被動均衡；被動均衡規(guī)定采用≥50mA的均衡電流，均衡結(jié)束判斷條件為單體電壓差值≤20mv。故障報警與解決功效動力電池管理系統(tǒng)故障報警與解決需滿足BMS控制方略文檔的規(guī)定。與其它控制器通信功效動力電池管理系統(tǒng)需含有與整車控制器、車載充電機及直流充電樁等其它控制器通信功效。通信內(nèi)容：模擬量：動力電池總電壓、電流、單體電池電壓、溫度、絕緣電阻值；動力電池有關(guān)信息及狀態(tài)：動力電池組現(xiàn)在工作狀態(tài)，如快充、慢充、放電等，電池管理系統(tǒng)零部件信息和電池組信息；故障：BMS控制方略中規(guī)定的故障碼；通信形式：支持原則幀和擴展幀CAN通信；通信方略：按所在項目通信合同的規(guī)定執(zhí)行。功耗BMS工作狀態(tài)功耗：BMS能實現(xiàn)所列功效時，峰值功耗≤60W，持續(xù)功耗≤36W；BMS非工作狀態(tài)功耗：≤120mW。歷史故障信息存儲規(guī)定動力電池管理系統(tǒng)含有信息存儲功效，能夠存儲BMS控制方略中所列的故障碼；自修復功效當故障現(xiàn)象消失或故障解決后，動力電池管理系統(tǒng)能自動修復到正常工作狀態(tài)，能繼續(xù)執(zhí)行所列功效。電源適應性規(guī)定動力電池管理系統(tǒng)的電源適應性規(guī)定應符合QC/T413-中的規(guī)定：電源反接：對于電源系（含線束、開關(guān)及繼電器）以外的產(chǎn)品，應能承受1min的電源極性反接實驗而不損壞，實驗后產(chǎn)品的性能應符合的規(guī)定；反接電壓值：12V電系為14V±，24V電系為28V±；電源過壓：動力電池管理系統(tǒng)應能承受一定值的電源過電壓實驗而不損壞，其過電壓值、實驗時間和合格鑒定應在產(chǎn)品技術(shù)原則中具體規(guī)定。內(nèi)部線束規(guī)定動力電池管理系統(tǒng)的內(nèi)部線束應符合QC/、QC/、QC/T29106中的規(guī)定。管理系統(tǒng)主控單元與CAN通訊電池管理系統(tǒng)采用CAN-bus規(guī)范：：電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)造規(guī)范：滿足ISO11898的規(guī)定；電池管理系統(tǒng)與整車控制器通訊波特率：500Kbps；網(wǎng)絡結(jié)點采樣點：70%～90%；終端電阻：108Ω～132Ω；CAN信號上升沿時間：≤200ns；CAN信號下降沿時間：≤200ns；隱形狀態(tài)下總線電壓/顯性狀態(tài)下總線電壓：CAN_H對GND的電壓值：；CAN_L對GND的電壓值：規(guī)定；顯性狀態(tài)下CAN_H對CAN_L電壓差：。電池管理系統(tǒng)可靠性電池管理系統(tǒng)平均故障間隔時間（MTBF）應不不大于等于3000h（置信度85%），供應商應向提供產(chǎn)品硬件、軟件型號并提供軟硬件、電池系統(tǒng)檢測軟件。電池管理系統(tǒng)電磁兼容性電磁兼容性規(guī)定：按照公司原則Q-零部件電磁兼容性測試第六部分電池管理系統(tǒng)（BMS）測試規(guī)定進行測試。7.高壓系統(tǒng)規(guī)定高壓系統(tǒng)涉及高壓正極接觸器、高壓負極接觸器、預充電回路、熔斷器、手動