《電動汽車充電過程電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警規(guī)范》

T/CSAEXXX—2021

電動汽車充電過程電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警規(guī)范

1范圍

本標準規(guī)定了充電系統(tǒng)平臺根據(jù)車輛充電數(shù)據(jù)對電動汽車電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警的通

用技術(shù)。

本標準適用于非車載充電機提供電能補給的充電系統(tǒng)。

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/T19596—2017電動汽車術(shù)語

GB/T29317—2021電動汽車充換電設(shè)施術(shù)語

GB/T27930—2015電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議

NB/T33008.1—2018電動汽車充電設(shè)備檢驗試驗規(guī)范第1部分：非車載充電機

3術(shù)語和定義

GB/T19596—2017、GB/T29317—2021和GB/T27930—2015中界定的以及下列術(shù)語和定義適用

于本文件。

3.1充電系統(tǒng)chargingsystem

由充電站內(nèi)的所有充電設(shè)備、電纜及相關(guān)輔助設(shè)備組成的系統(tǒng)。

[來源:GB/T29317—2021,7.2]

3.2蓄電池管理系統(tǒng)batterymanagementsystem;BMS

監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)（溫度、電壓、荷電狀態(tài)等),可以為蓄電池提供通信、安全、電芯均衡及管理控

制,并提供與應(yīng)用設(shè)備通信接口的系統(tǒng)。

[來源:GB/T19596—2017,3.3.2.1.10]

3.3荷電狀態(tài)stage-of-charge;SOC

當前蓄電池中按照規(guī)定放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。

[來源:GB/T19596—2017,3.3.3.2.5]

3.4充電系統(tǒng)平臺platformofchargingsystem

對非車載充電機運行工況進行遠程監(jiān)控，具有信息通訊、記錄存貯和數(shù)據(jù)分析的硬件和軟件的總

稱。

3.5充電過程chargingprocess

非車載充電機與車輛電池系統(tǒng)按照GB/T27930—2015進行信息交互和能量交互時的所有階段，

1

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包括握手階段、參數(shù)配置階段、充電階段和充電結(jié)束階段。

3.6充電記錄chargingrecord

每個充電過程按時間順序保存的各充電階段的數(shù)據(jù)信息，以及包含車輛型號、車輛身份信息的數(shù)據(jù)

的集合。

3.7充電安全預警chargingsecurityearlywarning

對電動汽車充電可能產(chǎn)生的危險進行信息提示。

3.8電池最高溫度batteryhighesttemperature

電動汽車充電過程中,BMS傳遞給非車載充電機的某時刻最高動力蓄電池溫度。

3.9電池最高溫度最大值batterymaximumvalueofhighesttemperature

電動汽車一次充電過程中,電池最高溫度的最大值。

3.10電池溫差batterytemperaturedifference

電動汽車充電過程中,BMS傳遞給非車載充電機的同一時刻最高動力蓄電池溫度與最低動力蓄電池

溫度的差值。

3.11電池最大溫差batterymaximumtemperaturedifference

電動汽車一次充電過程中,電池溫差的最大值。

3.12電池溫升速率batterytemperatureriserate

電動汽車充電過程中單位時間內(nèi)電池最高溫度的變化值。

3.13電池最大溫升速率batterymaximumtemperatureriserate

電動汽車一次充電過程中，電池溫升速率的最大值。

3.14單體壓差cellvoltagedifference

電動汽車充電過程中,BMS傳遞給非車載充電機的同一時刻最高單體動力蓄電池電壓與最低單體動

力蓄電池電壓的差值。

3.15最大單體壓差maximumcellvoltagedifference

電動汽車一次充電過程中，單體壓差的最大值。

3.16車輛型號vehiclemodel

單一類型車輛在工信部公告中備案的信息。

3.17車輛身份vehicleidentity

用以識別單一車輛的信息,包含但不限于VIN、車牌號、車輛用戶賬號，或這些信息的組合，且能識

別唯一的車輛。

4一般要求

2

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4.1監(jiān)測數(shù)據(jù)字段

4.1.1BMS

充電過程中車輛BMS應(yīng)按照表1的規(guī)定，將BMS的交互信息傳輸給非車載充電機，并且非車載充電機

將數(shù)據(jù)傳遞給充電系統(tǒng)平臺進行保存，這些信息項包括必須項和可選項，具體字段的內(nèi)容格式參考GB/T

27930—2015,具體內(nèi)容見表1：

表1BMS數(shù)據(jù)傳輸項

數(shù)據(jù)項目描述及要求選項充電階段

電池類型符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求必須項

整車動力蓄電池系統(tǒng)額定容量符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求必須項

(Ah)

整車動力蓄電池系統(tǒng)額定總電壓符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求必須項

(V)

電池生產(chǎn)廠商名稱符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求可選項握手階段

電池組序號符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求可選項

電池組充電次數(shù)符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求可選項

車輛識別碼（VIN）符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要必須項

求，VIN可加密處理,但需要保留車型

識別部分的代碼

最高允許充電總電壓(V)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

最高允許充電電流(A)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

動力蓄電池標稱總能量(kW·h)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

單體動力蓄電池最高允許充電電壓符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

參數(shù)配置

(V)

階段

最高允許溫度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

整車動力蓄電池荷電狀態(tài)(%)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

整車動力蓄電池當前電池電壓符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必須項

(V)

電壓需求(V)符合[GB/T27930—2015,10.3.1]要求必須項

電流需求(A)符合[GB/T27930—2015,10.3.1]要求必須項

充電模式符合[GB/T27930—2015,10.3.1]要求必須項

充電電壓測量值(V)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必須項

充電電流測量值(A)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必須項

最高單體動力蓄電池電壓及其組符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必須項

號

充電階段

最低單體動力蓄電池電壓及其組參考最高單體動力蓄電池電壓及其組必須項

號號要求

當前荷電狀態(tài)SOC(%)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必須項

估算剩余充電時間(min)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必須項

最高動力蓄電池溫度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必須項

最高溫度檢測點編號符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必須項

最低動力蓄電池溫度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必須項

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最低動力蓄電池溫度檢測點編號符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必須項

BMS中止充電原因符合[GB/T27930—2015,10.3.8]要求必須項

BMS中止充電故障原因符合[GB/T27930—2015,10.3.8]要求必須項

BMS中止充電錯誤原因符合[GB/T27930—2015,10.3.8]要求必須項

中止荷電狀態(tài)SOC(%)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必須項

動力蓄電池單體最低電壓(V)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必須項

充電結(jié)束

動力蓄電池單體最高電壓(V)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必須項

階段

動力蓄電池最高溫度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必須項

動力蓄電池最低溫度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必須項

4.1.2非車載充電機

非車載充電機應(yīng)按照表2的要求向車輛BMS傳送數(shù)據(jù)。具體字段的內(nèi)容格式參考GB/T27930—2015,

具體內(nèi)容見表2：

表2充電機數(shù)據(jù)傳輸項

數(shù)據(jù)項目描述及要求選項充電階段

充電機編號符合[GB/T27930—2015,10.1.3]要求必須項充電機辨

充電機/充電站所在的區(qū)域編號符合[GB/T27930—2015,10.1.3]要求必須項識階段

最高輸出電壓(V)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必須項

最低輸出電壓(V)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必須項充電參數(shù)

最大輸出電流(A)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必須項配置階段

最小輸出電流(A)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必須項

電壓輸出值(V)符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必須項

電流輸出值(A)符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必須項

累計充電時間(min)符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必須項

充電允許符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必須項充電階段

充電機中止充電原因符合[GB/T27930—2015,10.3.9]要求必須項

充電機中止充電故障原因符合[GB/T27930—2015,10.3.9]要求必須項

充電機中止充電錯誤原因符合[GB/T27930—2015,10.3.9]要求必須項

輸出能量(kW·h)符合[GB/T27930—2015,10.4.2]要求必須項充電結(jié)束

累計充電時間(min)符合[GB/T27930—2015,10.4.2]要求必須項階段

4.2監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳、存儲、計算要求

4.2.1充電記錄要求

充電系統(tǒng)平臺應(yīng)能按照每次充電過程，正確存儲充電過程各個階段的數(shù)據(jù)信息，以及用于數(shù)據(jù)分

析的擴展數(shù)據(jù)信息，形成充電記錄。

4.2.2充電過程數(shù)據(jù)存儲要求

充電系統(tǒng)平臺應(yīng)能按照每次充電過程保存4.1中的全部內(nèi)容。

4.2.3充電過程擴展數(shù)據(jù)存儲要求

充電系統(tǒng)平臺應(yīng)存儲每個充電過程數(shù)據(jù)對應(yīng)的地區(qū)信息、車輛型號、車輛身份。

地區(qū)信息按中國行政區(qū)劃定義的市一級信息。

4

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充電系統(tǒng)平臺應(yīng)存儲每個充電過程數(shù)據(jù)對應(yīng)的時間信息，時間信息應(yīng)包含年、月、日、時、分、

秒。

充電系統(tǒng)應(yīng)記錄每個充電過程涉及的充電樁編碼、充電樁位置、充電樁類型。

4.2.4數(shù)據(jù)存儲的時效性要求

充電系統(tǒng)平臺對充電階段的數(shù)據(jù)采樣時間粒度應(yīng)不大于1min。

充電系統(tǒng)平臺異常事件發(fā)生時,充電階段的數(shù)據(jù)采樣時間粒度應(yīng)不大于5s。

充電系統(tǒng)平臺的充電記錄保存時間應(yīng)大于等于8年。

4.2.5數(shù)據(jù)計算要求

充電系統(tǒng)平臺應(yīng)具備計算電池最高溫度最大值、溫差、最大溫差、溫升速率、最大溫升速率、單體

壓差、最大壓差的能力。

注：計算溫升的過程中,應(yīng)考慮電池加熱的影響因素

5預警方法

5.1基于實時數(shù)據(jù)的預警

5.1.1需求電壓超過最高允許充電總電壓

按照NB/T33008.1—2018,5.15.12的規(guī)定,充電過程中BMS發(fā)送的需求電壓值大于BMS發(fā)送的最高

允許充電總電壓。

5.1.2需求電流超過最高允許充電電流

按照NB/T33008.1—2018,5.15.12的規(guī)定,充電過程中BMS發(fā)送的需求電流值大于BMS發(fā)送的最高

允許充電電流。

5.1.3充電過流

充電過程中充電機輸出的實際電流大于BMS發(fā)送的最高允許充電電流的100.5%,并持續(xù)5s。

5.1.4電池整包過壓

充電過程中充電機輸出的實際電壓大于BMS發(fā)送的最高允許充電電壓的100.5%,并持續(xù)5s。

5.1.5充電機輸出電壓超差

參考NB/T33008.1—2018,5.15.17的規(guī)定,BMS的電壓測量值??與非車載充電機輸出電壓值???

的超差??,超過±5V。

充電機輸出電壓超差按公式（1）計算。

??=??????…(1)

式中:

??充電機輸出電壓超差,單位為伏特(V);

??BMS的電壓測量值,單位為伏特(V);

???非車載充電機的電壓測量值,單位為伏特(V)。

5.1.6充電機輸出電流超差

參考NB/T33008.1—2018,5.15.17的規(guī)定,BMS的電流測量值??與非車載充電機輸出電流值???的

超差??,超過±(1.5%????+1)A。

充電機輸出電流超差按公式（2）計算。

5

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??=??????…(2)

式中:

??充電機輸出電流超差,單位為安培(A);

??BMS的電流測量值,單位為安培(A);

???非車載充電機的電流測量值,單位為安培(A)。

5.1.7電池單體過壓

充電過程中BMS發(fā)送的最高單體動力蓄電池電壓??,與BMS發(fā)送的單體動力蓄電池最高允許充電電

壓???的差值??，大于等于0.01V，并持續(xù)5s。

電池單體過壓差值按公式（3）計算。

??=??????…(3)

式中:

??電池單體過壓差值，單位為伏特(V);

??BMS發(fā)送的最高單體動力蓄電池電壓,單位為伏特(V);

???BMS發(fā)送的單體動力蓄電池最高允許充電電壓,單位為伏特(V)。

5.1.8電池過溫

充電過程中BMS發(fā)送的最高動力蓄電池溫度??,與BMS發(fā)送的最高允許溫度???的差值??，大于等于

1℃，并持續(xù)5s。

電池過溫差值按公式（4）計算。

??=??????…(4)

式中:

??電池過溫差值，單位為攝氏度(℃);

??BMS發(fā)送的最高動力蓄電池溫度,單位為攝氏度(℃);

???BMS發(fā)送的最高允許溫度,單位為攝氏度(℃)。

5.1.9充電SOC超范圍

充電過程中BMS發(fā)送的電池荷電狀態(tài)SOC大于100%，并持續(xù)5s。

5.1.10電池溫升異常

充電過程中,BMS傳遞給充電樁的當前時間電池最高溫度減去上一時間電池的最高溫度大于等于預

警值。

5.1.11充電SOC異常

充電過程,BMS傳遞給充電樁的SOC長時間不發(fā)生變化,并且SOC不變期間的充電量大于按照SOC估算

的最大剩余充電量。

充電SOC異常按公式（5）計算。

?0>(1????1)×?1…（5）

式中:

?0SOC開始不變到當前時刻,此次充電過程充電機所充的充電量,單位為千瓦時（kWh）;

???1不變期間的SOC（SOC不大于90%時進行此類異常的識別）;

?1電池的動力蓄電池標稱總能量或?qū)嶋H總能量,單位為千瓦時（kWh）。

注:應(yīng)考慮電池冬季加熱及空調(diào)加熱的影響因素

5.2基于充電大數(shù)據(jù)的預警

5.2.1大數(shù)據(jù)最高溫度異常

單次充電電池最高溫度最大值大于μ+3σ。

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充電過程完成后，按照附錄A推薦的方法對電池最高溫度進行數(shù)據(jù)分布的統(tǒng)計分析,得到相同車型

的μ和σ值。

5.2.2大數(shù)據(jù)最大溫差異常

單次充電電池最大溫差大于μ+3σ。

充電過程完成后，按照附錄A推薦的方法對電池最大溫差進行數(shù)據(jù)分布的統(tǒng)計分析，得到相同車型

的μ和σ值。

5.2.3大數(shù)據(jù)最大溫升速率異常

單次充電電池最大溫升速率大于μ+3σ。

充電過程完成后，按照附錄A推薦的方法對電池最大溫升速率進行數(shù)據(jù)分布的統(tǒng)計分析，得到相同

車型的μ和σ值。

5.2.4大數(shù)據(jù)電池壓差異常

單次充電電池單體壓差大于μ+3σ。

充電過程完成后，按照附錄A推薦的方法對電池單體壓差進行數(shù)據(jù)分布的統(tǒng)計分析，得到相同車型

的μ和σ值。

6安全風險評價及預警的處置

6.1安全風險評價

6.1.1數(shù)據(jù)檢索與統(tǒng)計

充電系統(tǒng)平臺應(yīng)能通過充電記錄檢索與統(tǒng)計以下關(guān)鍵信息，檢索的條件可包含起止時間信息、地

區(qū)信息、車輛型號信息、車輛識別信息，以及這些信息的組合。

6.1.2安全評價

充電系統(tǒng)應(yīng)能基于車型某區(qū)域長時間的歷史充電數(shù)據(jù),計算車型充電安全指標的基準值數(shù)據(jù)。

充電系統(tǒng)應(yīng)能基于車輛的歷史數(shù)據(jù),計算車輛和同區(qū)域、同時間同車型的相同安全指標的基準值的

偏離度。

充電系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)車輛與車型的基準值的偏離程度將車輛分為低風險車輛、中風險車輛、高風險車

輛。

注：充電安全指標，建議包含但不限于電池的最高溫度、最大溫差、最大溫升速率、單體壓差

6.2實時數(shù)據(jù)預警和充電大數(shù)據(jù)預警的處置建議

基于實時數(shù)據(jù)的預警和基于充電大數(shù)據(jù)的預警的處置建議,見表3。

表3充電過程處置建議

預警等級預警項目處置建議

充電過流1.充電機停止充電

電池整包過壓2.通知用戶具體的異常信息

電池單體過壓3.同一天內(nèi)相同的預警累計發(fā)生3次

高風險

電池過溫及以上,限制充電12小時

充電SOC超范圍4.針對SOC異常，提示相關(guān)人員對異常

電池溫升異常情況進行確認

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充電SOC異常

充電機輸出電壓超差

充電機輸出電流超差

大數(shù)據(jù)最高溫度異常

1.通知用戶具體的異常信息

大數(shù)據(jù)最大溫差異常

中風險2.同一天內(nèi)相同的預警累計發(fā)生3次及

大數(shù)據(jù)最大溫升速率異常

以上,限制充電12小時

大數(shù)據(jù)電池壓差異常

需求電壓超過最高允許充電總電壓通知用戶具體的異常信息

低風險

需求電流超過最高允許充電電流

6.3安全評價不同安全等級車輛的處置建議

基于安全評價的車輛處置建議,見表4。

表4車輛風險處置建議

車輛風險分類處置建議

高風險車輛1.車輛異常相關(guān)的信息同步給主機廠

2.車輛異常相關(guān)信息同步給用戶

中風險車輛放入充電系統(tǒng)平臺的重點關(guān)注名單

低風險車輛無

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T/CSAEXXX—2021

附錄A

（資料性附錄）

A1基于正態(tài)分布的異常值檢測

正態(tài)分布的“3σ”原則：在正態(tài)分布中，區(qū)間（μ-3σ,μ+3σ）是隨機變量X實際可能的取值區(qū)

間，X落在該區(qū)間以外的概率小于千分之三，在實際問題中一般認為這種事件是不會發(fā)生的。如果變量

屬于這千分之三，即是異常點。示例見圖A.1。

圖A.1正態(tài)分布異常值檢測

正態(tài)分布N(μ，?2)由均值μ和標準差σ唯一決定的分布,根據(jù)樣本數(shù)據(jù)估算出均值u和標準差σ，樣本

數(shù)為n，按公式（A1.1）（A1.2）計算。

∑n(x)

μ=i=1i…（A1.1）

n

∑?(???)2

?=√?=1?…（A1.2）

??1

式中:

μ樣本數(shù)據(jù)的均值

n樣本數(shù)量

σ樣本數(shù)據(jù)的標準差

A2指標樣本數(shù)據(jù)的正態(tài)曲線擬合

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電動汽車充電安全分析指標的變量，可以是最高溫度、最大溫差、最大溫升速率、電池壓差、最大

SOC速率等指標，樣本數(shù)據(jù)來自相同地區(qū)、相同車輛型號、相同時間的充電記錄。示例見圖A.2。

圖A.1指標數(shù)據(jù)的正態(tài)虛線擬合

注：統(tǒng)計數(shù)據(jù)建議為最近30天的充電訂單數(shù)據(jù)

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ICS43.020

CCST40

團體標準

T/CSAEXXX－2021

電動汽車充電過程電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測

及故障預警規(guī)范及故障預警規(guī)范

Specificationforsafetyriskmonitoringandfaultearlywarningof

electricvehiclebatterysystemduringchargingprocess

（報批稿）

及故障預警規(guī)范

XXXX發(fā)布XXXX實施

中國汽車工程學會發(fā)布

T/CSAEXXX—2021

電動汽車充電過程電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警規(guī)范

1范圍

本標準規(guī)定了充電系統(tǒng)平臺根據(jù)車輛充電數(shù)據(jù)對電動汽車電池系統(tǒng)安全風險監(jiān)測及故障預警的通

用技術(shù)。

本標準適用于非車載充電機提供電能補給的充電系統(tǒng)。

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/T19596—2017電動汽車術(shù)語

GB/T29317—2021電動汽車充換電設(shè)施術(shù)語

GB/T27930—2015電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議

NB/T33008.1—2018電動汽車充電設(shè)備檢驗試驗規(guī)范第1部分：非車載充電機

3術(shù)語和定義

GB/T19596—2017、GB/T29317—2021和GB/T27930—2015中界定的以及下列術(shù)語和定義適用

于本文件。

3.1充電系統(tǒng)chargingsystem

由充電站內(nèi)