鋰離子電池試驗規(guī)程—能量型蓄電池電池包和系統(tǒng)

1、能量型蓄電池電池包和系統(tǒng)目錄一、電池容量與能量31.2 室溫下電池容量與能量測試步驟31.3 低溫下電池容量與能量測試步驟31.4 高溫下電池容量與能量測試步驟4二、電池峰值功率、內(nèi)阻以及開路電壓42.1 峰值功率測試充放電制度42.2 峰值功率測試數(shù)據(jù)處理方法52.3 峰值功率測試步驟72.3.1 室溫下峰值功率測試72.3.2 非室溫下峰值功率測試7三、電池自放電率及容量衰減83.1 室溫下電池自放電率以及容量衰減83.2 非室溫下電池自放電率以及容量衰減率8四、冷啟動9五、電荷接受能力10六、振動10七、電池充放電庫倫效率及能量效率107.1 電池充放電庫倫效率107.1.1室溫下電池庫

2、倫效率測試107.1.2低溫下電池庫倫效率測試117.1.3高溫下電池庫倫效率測試117.2 電池充放電能量效率127.2.1室溫下電池充電能量效率127.2.2低溫下電池充電能量效率127.2.3高溫下電池充電能量效率127.2.4室溫下電池放電能量效率137.2.5低溫下電池放電能量效率137.2.6高溫下電池放電能量效率13八、循環(huán)壽命和使用壽命138.1 循環(huán)壽命測試方法148.2 使用壽命測試方法14本試驗方法以電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測試規(guī)程為基礎(chǔ)而制定，測試中根據(jù)實際情況對各測試規(guī)程中的測試方法有所修改。車用鋰離子電池分為高功率型鋰離子電池和能量型

3、鋰離子電池，本手冊對能量型鋰離子電池包和系統(tǒng)規(guī)定了測試項目和測試方法。通用測試條件1. 除非特殊說明，否則電池測試環(huán)境條件為：溫度20±5，相對濕度25%85%，大氣壓力86kPa106kPa。2. 當(dāng)測試的目標(biāo)環(huán)境溫度改變時，在進(jìn)行測試前測試樣品需要完成環(huán)境適應(yīng)過程：在低溫下靜置不少于24h；在高溫下靜置不少于16h；或單體電池溫度與目標(biāo)環(huán)境溫度不超過2，測試樣品如果包含蓄電池控制單元，則環(huán)境適應(yīng)過程需要將其關(guān)閉。3. 調(diào)整SOC至實驗?zāi)繕?biāo)值（n%）的方法是：按供應(yīng)商提供的充電方式將蓄電池包或系統(tǒng)充滿電，靜置1h，以1C恒流放電（100-n）/100h。每次SOC調(diào)整后，新的測試開

4、始前受試裝置需要靜置1h。4. 測量裝置準(zhǔn)確度的要求如下：電壓測量裝置：不低于0.5級電流測量裝置：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. 測試過程中，對充放電裝置、溫控箱等控制儀器的控制精度要求如下：電壓：±1%電流：±1%溫度：±26.標(biāo)準(zhǔn)充電方法： 室溫下，按照企業(yè)規(guī)定的充電方法進(jìn)行充電；若企業(yè)未提供充電放大，則依據(jù)以下方法進(jìn)行充電： 以1C電流恒流充電至企業(yè)規(guī)定的充電終止電壓時轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.05C時停止充電，若充電過程中有單體蓄

5、電池電壓超過充電終止電壓0.1V時則停止充電。 7.標(biāo)準(zhǔn)放電方法： 室溫下，蓄電池模塊以1C電流放電至任一單體蓄電池電壓到放電終止電壓。8.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán) 標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)在室溫下進(jìn)行，按照先后順序包括一個標(biāo)準(zhǔn)放電過程和標(biāo)準(zhǔn)充電過程，其步驟如下：a) 標(biāo)準(zhǔn)放電；b) 靜置30min；c) 標(biāo)準(zhǔn)充電；d) 靜置30min；如果標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)和一個新的測試之間時間間隔長于24小時，則需要重新進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)。 本試驗規(guī)程提到的“標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)”的環(huán)境溫度時室溫（RT），而單獨提到的“標(biāo)準(zhǔn)放電”和“標(biāo)準(zhǔn)充電”的環(huán)境溫度按具體條款的規(guī)定執(zhí)行。9.Imax(T):某試驗環(huán)境溫度下最大允許的持續(xù)放電電流； Imax'SOC

6、,T,t：某SOC，試驗環(huán)境溫度T，脈沖持續(xù)時間t下的最大允許放電 電流。一、電池容量與能量電池靜態(tài)容量與能量測試需要測得電池在不同溫度下以不同放電倍率放電所能夠釋放出的容量和能量。（在測試過程中最好能夠測得電池表面溫度變化）1.2 室溫下電池容量與能量測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.進(jìn)行一個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.靜置30minRT5.進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)充電RT6.靜置30minRT7.以Imax(T)放電至企業(yè)規(guī)定的截止電壓RT8.用電流時間乘積積分可得電池容量，電流電壓乘積積分可得電池能量，記錄步驟3和7的容量和能量RT1.3 低溫下電池容量與能量測試步驟序

7、號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.進(jìn)行一個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.電池所處環(huán)境溫度降低為0，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程04.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓05.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT6.標(biāo)準(zhǔn)充電RT7.重復(fù)步驟36，分別進(jìn)行1C和Imax(T)電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓8.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT9.進(jìn)行一個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT10.電池所處環(huán)境溫度降低為-20，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程-2011.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓-2012.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT13.標(biāo)準(zhǔn)充電RT14.重復(fù)步驟101

8、3，分別進(jìn)行1C和Imax(T)電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓15.用電流時間乘積積分可得電池容量，電流電壓乘積積分可得電池能量，記錄步驟4、7、11和14的容量和能量RT1.4 高溫下電池容量與能量測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.進(jìn)行一個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.電池所處環(huán)境溫度升高為40，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程404.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓405.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT6.標(biāo)準(zhǔn)充電RT7.重復(fù)步驟36，分別進(jìn)行1C和Imax(T)電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓8.用電流時間乘積積分可得電池容量，電流

9、電壓乘積積分可得電池能量，記錄步驟4和7容量和能量RT二、電池峰值功率、內(nèi)阻以及開路電壓電池峰值功率、內(nèi)阻以及開路電壓測試需要通過在鋰離子電池上運行一種充放電制度來達(dá)到，測試所涉及的溫度規(guī)定為-20、0、室溫（25±5）、40。 2.1 峰值功率測試充放電制度時間增加量S累計時間S電流A0001818 Imax'SOC,T,t1021200.75Imax'SOC,T,t40160020180-0.75Imax'SOC,T,t4022002.2 峰值功率測試數(shù)據(jù)處理方法在峰值功率測試試驗中需要測量的電壓和電流時間S電壓V電流A對應(yīng)電流值A(chǔ)0U0I000.1U1I

10、1 Imax'SOC,T,t2U2I2 Imax'SOC,T,t5U3I3 Imax'SOC,T,t10U4I4 Imax'SOC,T,t18U5I5 Imax'SOC,T,t18.1U6I60.75Imax'SOC,T,t20U7I70.75Imax'SOC,T,t30U8I80.75Imax'SOC,T,t60U9I90.75Imax'SOC,T,t90U10I100.75Imax'SOC,T,t120U11I110.75Imax'SOC,T,t160U12I120160.1U13I13-0.75Ima

11、x'SOC,T,t162U14I14-0.75Imax'SOC,T,t170U15I15-0.75Imax'SOC,T,t180U16I16-0.75Imax'SOC,T,t220U17I1701) 放電內(nèi)阻計算2) 充電內(nèi)阻計算3) 放電功率計算4) 充電功率計算2.3 峰值功率測試步驟2.3.1 室溫下峰值功率測試序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.調(diào)整SOC至90%RT4.記錄電池開路電壓RT5.執(zhí)行峰值功率測試制度RT6.重復(fù)步驟25，每隔10%SOC執(zhí)行一次峰值功率測試制度直到SOC=10%RT如果SOC=90%時無法執(zhí)行峰值

12、功率測試制度，則調(diào)整SOC為80%；如果SOC=10%時無法執(zhí)行峰值功率測試制度，則調(diào)整為SOC=20%。2.3.2 非室溫下峰值功率測試序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.調(diào)整SOC至90%RT4.調(diào)整到合適溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程5.記錄電池開路電壓RT5.執(zhí)行峰值功率測試制度RT6.重復(fù)步驟15，每隔10%SOC執(zhí)行一次峰值功率測試制度直到SOC=10%RT三、電池自放電率及容量衰減電池在長時間存儲的情況下會發(fā)生容量減少的現(xiàn)象，這稱為自放電；在高低溫下存儲的電池會發(fā)生不可逆的容量損失現(xiàn)象，這稱為容量衰減。需要測試電池在低溫（-20、0），室溫（25±

13、;5）和高溫（40）下存儲的電池自放電以及容量衰減。測試中的電池自放電率要達(dá)到5%，偏離太多要調(diào)整存儲時間。3.1 室溫下電池自放電率以及容量衰減序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C3）RT4.靜置30minRT5調(diào)整SOC至80%RT6標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C6）RT7靜置30minRT8調(diào)整SOC至80%RT9擱置720hRT10標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C10）RT11標(biāo)準(zhǔn)充電RT12標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT13標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C13）RT室溫下電池自放電率室溫存儲下電池容量衰減率3.2 非室溫下電池自放電率以及容量衰減率序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行

14、一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3將溫度設(shè)置為目標(biāo)溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標(biāo)溫度4.標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C4）目標(biāo)溫度5.將溫度設(shè)置為室溫，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT6.調(diào)整SOC至80%RT7.將溫度設(shè)置為目標(biāo)溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標(biāo)溫度8.標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C8）目標(biāo)溫度9.將溫度設(shè)置為室溫，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT10.調(diào)整SOC至80%RT11.將溫度設(shè)置為目標(biāo)溫度，擱置720h目標(biāo)溫度12.標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C12）目標(biāo)溫度13.將溫度設(shè)置為環(huán)境溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT14.標(biāo)準(zhǔn)充電RT15.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT16.將溫度設(shè)置為目標(biāo)溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過

15、程目標(biāo)溫度17.標(biāo)準(zhǔn)放電，（放電容量記為C17）目標(biāo)溫度非室溫下電池自放電率非室溫存儲下電池容量衰減率四、冷啟動冷啟動是測試電池在低溫環(huán)境下瞬間提供高功率輸出的能力，對于電池在實車上的應(yīng)用來講是一個非常重要的參數(shù)。測試選擇的溫度為-20。冷啟動測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.調(diào)整SOC至20%或者供應(yīng)商允許的最低SOCRT4.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程-205.恒壓放電，持續(xù)5s-206靜置10s-207.重復(fù)步驟56兩次-20冷啟動功率計算時，先計算每個恒壓放電脈沖電池放電功率的平均值，在計算三次恒壓放電功率平均值。五、電荷接受能力需要測試的是低溫、常溫以及高溫

16、下電池的在不同電流下充電的電荷接受能力。序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.調(diào)整溫度為目標(biāo)溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標(biāo)溫度5.以1/3C的電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓目標(biāo)溫度6.調(diào)整溫度為室溫，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT7.標(biāo)準(zhǔn)放電RT8.調(diào)整溫度為目標(biāo)溫度，進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標(biāo)溫度9.重復(fù)步驟57，分別進(jìn)行2/3C、1C的充電目標(biāo)溫度六、振動七、電池充放電庫倫效率及能量效率電池效率是電池系統(tǒng)應(yīng)用中非常重要的一個參數(shù)，在電池建模以及SOC估算等方面是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)。7.1 電池充放電庫倫效率電池充放電庫倫效率一般都比較高，接近100%，在很

17、多場合是可以忽略不計的。本測試中需要對電池的庫倫效率進(jìn)行一種近似的測試，數(shù)據(jù)只能提供參考作用。7.1.1室溫下電池庫倫效率測試序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.靜置30minRT5.以1C電流充電至SOC大致為50%RT6.靜置30minRT7.標(biāo)準(zhǔn)放電RT8.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1C電流下的庫倫效率RT9.重復(fù)步驟28，測量電池在 Imax(T) 下的庫倫效率RT7.1.2低溫下電池庫倫效率測試序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程05.以1C電流充電至SOC大致為50%06.

18、靜置30min07.標(biāo)準(zhǔn)放電08.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1C電流下的庫倫效率09.重復(fù)步驟18，測量電池在 Imax(T) 下的庫倫效率10.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT11.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT12.標(biāo)準(zhǔn)放電RT13.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程-2014.以1C電流充電至SOC大致為50%-2015.靜置30min-2016.標(biāo)準(zhǔn)放電-2017.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1C電流下的庫倫效率-2018.重復(fù)步驟1017，測量電池在 Imax(T) 下的庫倫效率7.1.3高溫下電池庫倫效率測試序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程40

19、5.以1C電流充電至SOC大致為50%406.靜置30min407.標(biāo)準(zhǔn)放電408.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1C電流下的庫倫效率409.重復(fù)步驟18，測量電池在 Imax(T) 下的庫倫效率7.2 電池充放電能量效率電池充放電能量效率測定過程中默認(rèn)電池的充放電庫倫效率為100%，借助于電池開路電壓曲線，電池的充放電能量效率可以分別測定得。7.2.1室溫下電池充電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.靜置30minRT5.以1C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓RT6.靜置30minRT7.重復(fù)步驟26，分別進(jìn)行 Imax(T) 充電RT7.

20、2.2低溫下電池充電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程05.以1C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓06.重復(fù)步驟15，分別進(jìn)行 Imax(T) 充電7.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT8.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT9.標(biāo)準(zhǔn)放電RT10.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程-2011.以1C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓-2012.重復(fù)步驟711，分別進(jìn)行 Imax(T) 充電7.2.3高溫下電池充電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.標(biāo)準(zhǔn)放電RT4.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程405.以1C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓406.重復(fù)步驟15，分別進(jìn)行 Imax(T) 充電7.2.4室溫下電池放電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.以1C電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓RT4.靜置30minRT5.重復(fù)步驟24，分別進(jìn)行 Imax(T) 放電RT7.2.5低溫下電池放電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)RT3.進(jìn)行一個環(huán)境適應(yīng)過程04.以1C電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓05.重復(fù)步驟14，分別進(jìn)行 Imax(T) 放電6.進(jìn)行一個環(huán)