QC/T 1240-2025 英文版/翻译版 电动汽车动力蓄电池峰值功率试验方法杠杆炒股平台证券
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电动汽车动力蓄电池峰值功率试验方法
1 范围
本文件规定了电动汽车动力蓄电池(以下简称“蓄电池”)峰值功率试验方法。
本文件适用于电动汽车动力蓄电池单体和模块峰值功率的测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本 文件。
GB/T 19596 电动汽车术语
3 术语和定义
GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
展开剩余94%额定容量 rated capacity
以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体、模块的容量值。
注:额定容量通常用安时 (Ah) 或毫安时 (mAh) 来表示。
[来源:GB 38031—2020,3.7,有修改]
3.2
峰值功率 peak power
蓄电池单体或模块在规定的温度、 SOC 、 工作电压范围下,在一定时间内脉冲充/放电能达到的最 大功率。
3.3
荷电状态 state-of-charge
蓄电池单体、蓄电池模块按照制造商规定的放电条件可以释放的容量占实际容量的百分比。
[来源:GB 38031—2020,3.9,有修改]
3.4
开路电压 open-circuit voltage
蓄电池充/放电电流为零且处于稳定状态时的电压。
4 缩略语和符号
4.1 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
FS: 满量程 (full scale)
OCV: 开路电压(open circuit voltage)
SOC: 荷电状态(state of charge)
4 . 2符号
下列符号适用于本文件。
I₃:3 小时率放电电流 (A), 其数值等于额定容量值的1/3。
C₃:3 小时率室温放电容量 (Ah)。
5 试验方法
5.1 试验条件
5.1.1 除另有规定外,试验应在室温(25℃±2℃),相对湿度为10%~90%,大气压力为86kPa~106kPa 的环境中进行。
5.1.2 测量装置准确度的要求如下:
a) 温度测量装置:±1℃;
b) 时间测量装置:±0.1s;
c) 电流测量装置:±0.05%FS;
d) 电压测量装置:±0.05%FS。
5.1.3 除在某些具体测试项目中另有说明,否则测试数据(如时间、温度、电流和电压等)的记录间 隔应不大于10s。
5.1.4 试验时必须提供必要的操作文件、电气接口部件、通讯协议等,以及试验开启及终止的条件, 以保证整个试验过程的安全。
5.1.5 蓄电池放电电流符号为正,充电电流符号为负。
5.1.6 测试目标环境温度改变时,在进行测试前蓄电池应在目标环境温度下静置12h 完成环境适应, 同时满足以下条件可提前结束:
a) 蓄电池温度与目标环境温度差值不超过2℃;
b) 蓄电池温度至少30 min 内变化率不大于1℃/h。
5.1.7 试验及数据处理过程中,蓄电池室温放电容量(见5.5)作为SOC 计算的依据。
5.1.8 调 整SOC 的试验目标值n% 的方法:样品初始SOC状态为m%(m>n), 恒流放电电流数值为 1/3C₃, 放电时间为t,t 按照公式(1)计算得到,或者按照制造商提供的方法调整SOC。每次 SOC调 整 后,新的测试开始前应至少静置30 min。
式中:
t——放电时间,单位为小时 (h); n——目 标SOC 的百分数值;
m—— 初始SOC的百分数值。
5.1.9 蓄电池样品正负极极耳与通道线接触电阻均不大于0.1mΩ。
5.2 试验准备
5.2.1 检查待测样品外观、极性,待测样品外观应无变形及裂纹,表面应无毛刺、干燥、无外伤、无 污物,端子极性标识应正确、清晰。
5.2.2 测试平台保证测试参数和条件按照5.1要求进行,并保证蓄电池单体或蓄电池模块工作在合理 的限值之内,这些限值由蓄电池单体或蓄电池模块通过测试线传输至测试平台;
5.2.3 蓄电池单体或蓄电池模块在测试过程中,通过测试线和测试平台通讯,将蓄电池状态参数和工 作限值实时传输给测试平台,再由测试平台根据蓄电池状态和工作限值控制测试过程;
5.2.4 测试平台检测蓄电池单体或蓄电池模块的电流、电压、容量、温度等参数,并将这些数据作为 检测结果和判定依据。
5.3 预处理
5.3.1 正式测试开始前,蓄电池单体或蓄电池模块需要先进行预处理循环,以确保测试时试验对象的 性能处于激活和稳定的状态。步骤如下:
a) 以不小于1I₃ 的电流或按照制造商推荐的充电方法充电至制造商规定的充电截止条件;
b) 静置30 min 或制造商规定的时间;
c) 以制造商规定的且不小于1I₃ 的电流放电至制造商规定的放电截止条件;
d) 静置30 min 或制造商规定的时间;
e) 重复步骤a)~d)5 次,当连续3次试验结果的极差小于额定容量的3%,可提前结束试验。
5.3.2 除在某些具体测试项目中另有说明,否则若预处理循环完成并充满电后和一个新的测试项目之 间时间间隔大于24h, 则需要重新进行一次标准充电:使用不小于1I₃ 的电流充电至制造商规定的充电 截止条件或按照制造商推荐的充电方法充电,静置30 min (或制造商提供的静置时间)。
5.4 标准充电
5.4.1 蓄电池单体充电方法
室温下,蓄电池单体先以制造商规定且不小于1I₃ 的电流放电至放电终止电压,静置30min(或制造 商提供的不大于1h的静置时间),然后按制造商提供的充电方法进行充电,充电后静置30min(或制造
商提供的不大于1h的静置时间)。
若制造商未确定充电方法,则可依据以下方法充电:
以1I₃ 的电流恒流充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电,至充电电流降至 0.15I₃时停止充电,充电后静置30min (或制造商规定的不大于1h的静置时间)。
5.4.2 蓄电池模块充电方法
室温下,蓄电池模块先以1I₃ 的电流放电至任一单体蓄电池电压达到放电终止电压。静置30min( 或 制造商提供的静置时间),然后按制造商提供的充电方法进行充电。
若制造商未提供充电方法,则依据以下方法充电:
以1I₃ 恒流充电至任一蓄电池单体达到截止电压,搁置5min (或制造商提供的静置时间),再采用 0.15I₃ 恒流充电至任一蓄电池单体达到截止电压,停止充电。充电后静置30min (或制造商提供的静置 时间)。
5.5 室温放电容量测试
按照以下步骤进行放电容量测试:
a) 室温条件下,按照5.4进行充电;
b) 以11₃ 电流或按照制造商推荐的放电工况放电至规定的放电截止条件;
c) 计算放电容量(以Ah 计)并作为室温放电容量,记为C3。
5.6 SOC-OCV试验
5.6.1 测试步骤
按照以下步骤开展SOC-OCV 测试:
a) 室温条件下,按照5.4进行充电;
b) 至少静置2h 后观察电压变化情况,当10min 内电压变化小于5mV 时停止静置,记录静置结束 点的电压为100%SOC 状态下的OCV;
c) 根据5.1.8调整SOC 至90%,如果制造商要求的数据点间隔小于10%,则调整至对应的SOC 测试点;
d) 至少静置2h 后观察电压变化情况,当10min 内电压变化小于5mV 时停止静置,记录静置结束 点的电压为90%SOC 状态下的OCV;
e) 按照10%或更短间隔逐步调整SOC 直至SOC=0% (或达到下限电压)。调整至每个SOC 点后 至少静置2h 后观察电压变化情况,当10min 内电压变化小于5mV 时停止静置,并记录静置结 束的电压作为对应SOC 状态下的OCV。
5.6.2 数据处理
拟合OCV=f(SOC) 关系式,拟合方式宜为多项式拟合,拟合置信度宜不小于0.99。
5.7 直流内阻试验
5.7.1 数据采样间隔
直流内阻试验脉冲充/放电过程中采样间隔应不大于0.1s。
5.7.2 测试步骤
按照以下步骤开展直流内阻测试:
a) 室温条件下,按照5.4进行充电;
b) 室温下按照5.1.8调整SOC 为90%。如果制造商要求的数据点间隔小于10%,则调整至对应的 最高SOC 测试点;
c) 按照5.1.6在测试温度下进行环境适应;
d) 进行脉冲放电,放电脉冲时间与制造商规定的峰值功率脉冲时间一致,脉冲电流Ia 为脉冲时间 内试验对象最大放电电流,记录脉冲放电前最后一个采样点电压V₁和放电结束前最后一个采 样点电压V₂;
e) 静置30min, 以制造商规定的充电电流充电,直至充电容量达到步骤d) 脉冲放电容量;
f) 静置30min, 然后进行脉冲充电,充电脉冲时间与制造商规定的峰值功率脉冲时间一致,脉冲 电流Ic为脉冲时间内试验对象最大充电电流,记录脉冲充电前最后一个采样点电压V₃和充电 结束前最后一个采样点电压V4;
g) 静置30min, 以制造商规定的放电电流放电,直至放电容量达到步骤f) 脉冲充电容量;
h) 恢复室温进行环境适应;
i) 室温下按照10%或更短间隔按照5.1.8逐步调整SOC 直至SOC=0% (或达到下限电压),重复 步骤c)~h);
j) 按照公式(2)~(3),计算不同SOC 下直流内阻并拟合测试温度下R=g(SOC)关系式。
式中:
Rdis——放电直流内阻,单位为欧姆 (Q);
Ia ——放电电流,单位为安培 (A);
V₁——d) 步骤静置结束前最后一个采样点的电压,单位为伏特 (V);
V₂——d) 步骤放电结束前最后一个采样点的电压,单位为伏特 (V)。
式中:
Rcha——充电直流内阻,单位为欧姆(Ω);
Ic——充电电流,单位为安培 (A);
V₃——f) 步骤静置结束前最后一个采样点的电压,单位为伏特 (V);
V₄——f) 步骤结束前最后一个采样点的电压,单位为伏特 (V)。
5.7.3 数据处理
拟合R=g(SOC)关系式,拟合方式宜为多项式拟合,R拟合置信度宜不小于0.99。
5.8 峰值功率试验
按照以下步骤开展峰值功率测试:
a) 室温条件下,按照5.4进行充电;
b) 按照5.1.8调整蓄电池 SOC 至目标状态;
c) 按照5.1.6在测试温度下进行环境适应;
d) 按照制造商提供的上下限电压 Uaim和恒功率充放电时间t, 联立公式(4)~(9),得到Iaim和
Pmax。
式中:
U ——蓄电池充/放电过程中实测电压值,单位为伏特 (V);
OCV—— 某 SOC 状态下的开路电压,单位为伏特 (V);
R ——蓄电池在目标状态SOC 下的直流内阻,单位为欧姆(Ω);
I ——蓄电池实际充/放电电流,单位为安培 (A)。
OCV—— 目 标SOC 下的开路电压,单位为伏特 (V);
SOC—— 目标荷电状态。
U₁ =OCVr… … …(6)
式中:
U₁ ——蓄电池恒功率充/放电开始前的电压值,单位为伏特(V); OCV₁——初始SOC 状态下的开路电压,单位为安培 (A)。
式中:
△SOC—— 荷电变化率;
Iaim ——恒功率充/放电最大电流预测值,单位为安培 (A);
t ——恒功率充电/放电时间,单位为秒 (s);
Cact ——蓄电池在试验温度下标定的实际容量,单位为安时 (Ah)。
U₂=0CV₂-1aimR=f(SOC+△SOC)-IaimR (8)
Pmax=IaimU₂ (9)
式中:
U₂ ——恒功率充/放电时间t 结束时的电压值,单位为伏特 (V);
OCV₂—— 充/放电后SOC 状态下开路电压,单位为伏特 (V);
R —— 蓄电池在目标状态SOC 下的直流内阻,单位为欧姆(Ω);
Iaim ——恒功率充/放电最大电流预测值,单位为安培 (A);
SOC ——目标荷电状态;
△SOC——荷电变化率;
Pmax ——蓄电池充/放电峰值功率预测值,单位为瓦特(W)。
e) 根据公式(9)得到的Pmax 对恒功率进行验证、充/放电时间t 脉冲后的电压值U₂, 若电压值 U₂ 在制造商规定的目标电压值精度范围内,结束试验并记录数据;若电压值U₂ 不在目标电压 值精度范围内,根据公式(10)-(12)调整得到新的功率值P'max, 重新调整蓄电池SOC 状 态 至目标状态,设置调整后的功率值P'max, 再次试验,直至恒功率充/放电时间t 结束时电压值 U₂ 在制造商规定的目标电压值精度范围内。
式中:
△I ——恒功率充/放电最大电流预测值修正偏差,单位为安培(A); R ——蓄电池直流内阻,单位为欧姆(Ω);
U₂ ——恒功率充/放电时间t 结束时的电压值,单位为伏特 (V); Uaim ——恒功率充电/放电的截止目标电压值,单位为伏特(V)。
式中:
Iaim ——恒功率充/放电最大电流预测值,单位为安培(A);
Iaim—— 恒功率充/放电最大电流预测修正值,单位为安培 (A);
△I ——恒功率充/放电最大电流预测值修正偏差,单位为安培 (A)。
Pmax=UaimIaim … … …… ……(12)
式中:
Iaim——恒功率充/放电最大电流预测修正值,单位为安培 (A);
Pmax——蓄电池充/放电峰值功率预测修正值,单位为瓦特 (W);
Uaim——恒功率充电/放电的截止目标电压值,单位为伏特 (V)。
f) 重 复a)-e) 步,完成制造商规定的不同温度、截止条件、充放电时间测试点位的峰值功率测 试。
6 数据记录与处理
6.1 试验数据记录示例
6.1.1 SOC-OCV 试验相关参数信息记录示例见表1
表 1 SOC-OCV 试验参数记录示例
6.2 试验报告
试验报告中宜包含以下内容:
a) 试验地点、蓄电池技术参数、测试设备信息等;
b) 试验程序,包括试验方法、试验对象、试验停止判定条件;
c) 试验现象记录;
d) 试验参数记录,包括过程计算,模型拟合、功率输出等;
e) 试验结果杠杆炒股平台证券,包括试验照片、试验数据等。
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