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文檔簡(jiǎn)介
一、工作簡(jiǎn)況
1、任務(wù)來(lái)源
動(dòng)力蓄電池是新能源汽車(chē)的核心零部件,為新能源汽車(chē)的行駛提供電能。容量、能量、
內(nèi)阻、能量效率等電性能是動(dòng)力蓄電池的關(guān)鍵性能指標(biāo)。GB/T31467.1—2015《電動(dòng)汽車(chē)用
鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分:高功率應(yīng)用測(cè)試規(guī)程》和GB/T31467.2—2015《電
動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分:高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)分別提供
了高功率型和高能量型電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng)電性能的測(cè)試規(guī)程。
以上兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來(lái),有效統(tǒng)一、規(guī)范了動(dòng)力電池電性能測(cè)試方法。然而,近年來(lái)我
國(guó)新能源汽車(chē)和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,而GB/T31467.1和GB/T31467.2兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布
6年,部分內(nèi)容已不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要,并且兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)參考的ISO12405-1和ISO
12405-2均已被ISO12405-4:2018替代。
因此,應(yīng)當(dāng)充分參考對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO12405-4:2018,面向當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)和動(dòng)力
電池的使用場(chǎng)景需求,結(jié)合我國(guó)動(dòng)力電池電性能測(cè)試經(jīng)驗(yàn),對(duì)GB/T31467.1和GB/T31467.2
兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展修訂工作。
本項(xiàng)目計(jì)劃將GB/T31467.1—2015《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第1部分:
高功率應(yīng)用測(cè)試規(guī)程》和GB/T31467.2—2015《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第
2部分:高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程》合并修訂為GB/T31467《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力電池包和系
統(tǒng)電性能測(cè)試規(guī)程》。
標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃已于2021年8月劃由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下達(dá)正式下達(dá),計(jì)劃編號(hào):
20213561-T-339。
2、主要工作過(guò)程
本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電動(dòng)車(chē)輛分技術(shù)委員會(huì)歸口,并由電動(dòng)車(chē)輛分標(biāo)委
動(dòng)力蓄電池標(biāo)準(zhǔn)工作組負(fù)責(zé)組織開(kāi)展修訂工作。修訂工作于2020年4月正式啟動(dòng),標(biāo)準(zhǔn)起
草組由電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)等單位組成。標(biāo)準(zhǔn)起草組經(jīng)過(guò)多次專(zhuān)題
研討會(huì)議,進(jìn)行了關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)的驗(yàn)證試驗(yàn),完成了標(biāo)準(zhǔn)修訂草案撰寫(xiě),并在動(dòng)力電池工作組
層面進(jìn)行了多次意見(jiàn)征集和討論,于2021年10月形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿,主要技術(shù)會(huì)議及研
究活動(dòng)情況如下:
(1)2020年4月~2020年8月,起草組完成了ISO12405-4:2018標(biāo)準(zhǔn)的翻譯和國(guó)內(nèi)
外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比工作,經(jīng)討論確定了GB/T31467.1/2的修訂方案;
(2)2020年9月17日,動(dòng)力蓄電池標(biāo)準(zhǔn)工作組在浙江省杭州市召開(kāi)了2020年第2次
會(huì)議。會(huì)上,起草組介紹了GB/T31467.1/2的修訂方案。會(huì)議經(jīng)討論明確了GB/T31467.1
和31467.2在修訂時(shí)進(jìn)行合并,并參照ISO12405-4:2018進(jìn)行起草。與之前版本相比,修
訂版本將在保留原有測(cè)試項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,增加脈沖功率、充電性能、工況放電等項(xiàng)目,并調(diào)
整部分試驗(yàn)方法,例如SOC調(diào)整方法、容量能量測(cè)試方法、功率內(nèi)阻測(cè)試方法等;
(3)2020年9月~2021年2月,標(biāo)準(zhǔn)起草組在前期研究和討論的基礎(chǔ)上,結(jié)合2020
年9月份工作組會(huì)議結(jié)論,完成了本標(biāo)準(zhǔn)的修訂草案;
(4)2021年2月26日,標(biāo)準(zhǔn)起草組召開(kāi)了網(wǎng)絡(luò)會(huì)議,進(jìn)一步討論了標(biāo)準(zhǔn)的修訂計(jì)劃,
規(guī)劃了調(diào)整SOC、容量和能量、能量效率等測(cè)試項(xiàng)目的修訂驗(yàn)證情況,確定了后續(xù)研究方向。
(5)2021年3月25日,以網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的形式召開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)起草組會(huì)議,會(huì)議介紹了標(biāo)準(zhǔn)
的制修訂進(jìn)展情況,提出從產(chǎn)品研發(fā)角度增加技術(shù)要求或試驗(yàn),從整車(chē)需求角度出發(fā),明確
各項(xiàng)參數(shù)來(lái)源和出處的要求,并對(duì)下一步工作計(jì)劃展開(kāi)討論。
(6)2021年4月26日,在合肥舉行的標(biāo)準(zhǔn)起草組會(huì)議上,起草組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行詳
細(xì)討論,對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)要求、試驗(yàn)方法及試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理,進(jìn)一步完善了標(biāo)準(zhǔn)修訂
內(nèi)容,形成第二版標(biāo)準(zhǔn)修訂草案。
(7)2021年5月11日,在動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)工作組2021年第一次會(huì)議上,起草組逐條介
紹了修訂草案文本,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)修改和增加的測(cè)試內(nèi)容做了重點(diǎn)介紹,記錄并解答了工作組各單
位提出的問(wèn)題和建議。
(8)2021年5月~2021年7月,標(biāo)準(zhǔn)工作組陸續(xù)收到中航鋰電、蜂巢能源等企業(yè)的標(biāo)
準(zhǔn)修訂意見(jiàn),標(biāo)準(zhǔn)起草組分別與以上單位開(kāi)展線上一對(duì)一標(biāo)準(zhǔn)討論,針對(duì)測(cè)試環(huán)境條件、質(zhì)
量是否包含冷卻液等內(nèi)容形成統(tǒng)一意見(jiàn)。
(9)2021年8月,起草組依據(jù)意見(jiàn)反饋情況和前期會(huì)議討論結(jié)果對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整
與完善,同時(shí)對(duì)比了國(guó)內(nèi)外相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測(cè)試條件的差異,并開(kāi)展環(huán)境適應(yīng)、能量效率
等相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證,并修改形成第三版標(biāo)準(zhǔn)草案。
(10)2021年8月20日,在動(dòng)力蓄電池工作組專(zhuān)項(xiàng)研討會(huì)上,起草組匯報(bào)了能量效率
等試驗(yàn)的驗(yàn)證進(jìn)展及結(jié)果,并介紹了開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)修訂工作以來(lái)收到的行業(yè)意見(jiàn)的整理匯總與處
理情況
(11)2021年9月22日,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)會(huì)議形式召開(kāi)起草組會(huì)議,會(huì)上進(jìn)一步詳細(xì)討論了
第三版標(biāo)準(zhǔn)草案,對(duì)試驗(yàn)中熱管理的開(kāi)啟與否、冷卻液是否計(jì)算為電池包質(zhì)量、數(shù)據(jù)記錄間
隔等內(nèi)容展開(kāi)討論,并形成行業(yè)共識(shí)。
(12)2021年9月28日,起草組召開(kāi)會(huì)議,確定了無(wú)負(fù)載容量損失、存儲(chǔ)中容量損失
和能量效率的測(cè)試方法,起草組根據(jù)本次及前期會(huì)議結(jié)論完善標(biāo)準(zhǔn)草案,形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)
稿。
二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容
1編制原則
1)本文件編寫(xiě)符合GB/T1.1《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草
規(guī)則》的規(guī)定;
2)本文件制定過(guò)程中,在工作組及行業(yè)內(nèi)進(jìn)行多次意見(jiàn)征求,并在會(huì)上充分討論;
3)起草過(guò)程參考了ISO12405-4,并充分考慮國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào),同
時(shí)結(jié)合了我國(guó)道路、交通、電動(dòng)汽車(chē)及動(dòng)力電池發(fā)展的情況。
2主要內(nèi)容
本文件規(guī)定了電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng)的電性能測(cè)試方法。
本文件適用于裝載在電動(dòng)汽車(chē)上的鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng)。
本文件中規(guī)定的電動(dòng)汽車(chē)用高功率型和高能量型鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng)的測(cè)試項(xiàng)目
分別如表1和表2所示:
表1高功率型鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng)需要進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目
試驗(yàn)項(xiàng)目適用范圍試驗(yàn)方法章條號(hào)
外觀7.1
極性7.2
質(zhì)量和外形尺寸7.3
室溫(25℃)電池包、電池系統(tǒng)7.4.2
容量和能量測(cè)試高溫(40℃)7.4.3
基低溫(0℃、-20℃)7.4.4
本
性功率和內(nèi)阻7.5.2.1
能無(wú)負(fù)載容量損失(室溫和45℃)7.6
試電池系統(tǒng)
驗(yàn)存儲(chǔ)中容量損失(45℃)7.7
高低溫啟動(dòng)功率7.8
電池系統(tǒng)
能量效率7.9.1
能量密度電池包、電池系統(tǒng)7.10
充電性能7.11
電池包、電池系統(tǒng)
工況放電7.12
表2高能量型鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng)需要進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目
試驗(yàn)項(xiàng)目適用范圍試驗(yàn)方法章條號(hào)
外觀7.1
基
本極性7.2
性質(zhì)量和外形尺寸7.3
電池包、電池系統(tǒng)
能室溫(25℃)7.4.2
試容量和能量測(cè)試高溫(40℃)7.4.3
驗(yàn)
低溫(0℃、-20℃)7.4.4
功率和內(nèi)阻7.5.2.2
無(wú)負(fù)載容量損失(室溫和45℃)7.6
電池系統(tǒng)
存儲(chǔ)中容量損失(45℃)7.7
能量效率7.9.2
能量密度電池包、電池系統(tǒng)7.10
充電性能7.11
電池包、電池系統(tǒng)
工況放電7.12
1)修改通用測(cè)試
①測(cè)試環(huán)境
主要變更點(diǎn):原標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)濕度范圍為15%~90%改為10%~90%,增加大氣壓力86kPa~
106kPa的要求。
修改原因:根據(jù)動(dòng)力電池包或系統(tǒng)實(shí)際使用場(chǎng)景,放寬濕度范圍,增加大氣壓力要求,
濕度和大氣壓力整體協(xié)調(diào)與GB38031-2020標(biāo)準(zhǔn)保持一致。
②環(huán)境適應(yīng)
主要變更點(diǎn):刪除原標(biāo)準(zhǔn)中低溫下靜置不少于24h,在高溫下靜置不少于16h的時(shí)間要
求,僅以單體電池溫度與目標(biāo)環(huán)境溫度差值不超過(guò)2℃且單體電池溫度變化率<1℃/h作為到
達(dá)環(huán)境適應(yīng)的條件。
修改原因:由于部分電池包或系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)布局復(fù)雜,在低溫下靜置24h或高溫下靜
置16h,存在環(huán)境適應(yīng)不到位的可能性。部分電池包或系統(tǒng)無(wú)需低溫靜置24h或高溫靜置16
h就能實(shí)現(xiàn)熱平衡,根據(jù)24h或16h的時(shí)間作為環(huán)境適應(yīng)到位的條件,會(huì)造成測(cè)試資源的浪
費(fèi)。所以以單體電池溫度與目標(biāo)環(huán)境溫度差值不超過(guò)2℃作為環(huán)境適應(yīng)到位的條件,同時(shí),
考慮到電池包或系統(tǒng)剛到臨界范圍溫度時(shí),環(huán)境適應(yīng)存在不充分的可能性,增加溫度變化率
<1℃/h的判斷條件。
③預(yù)處理循環(huán)
主要變更點(diǎn):原標(biāo)準(zhǔn)6.1.1步驟d)中靜置30min修改為在RT下進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)。見(jiàn)草案
6.1.2步驟d)和6.1.3步驟d).
修改原因:原方法中多次循環(huán)熱量累計(jì),導(dǎo)致5次循環(huán)的容量差別較大,且大部分樣品
會(huì)在循環(huán)中到達(dá)溫度上限,從而實(shí)驗(yàn)被迫中止。因此通過(guò)單次循環(huán)后進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)消除溫度
累計(jì)。
④標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)
主要變更點(diǎn):高能量型電池系統(tǒng),1I1充放電修改為1I3;步驟中靜置30min,修改為30
min或制造商規(guī)定的時(shí)間。
修改原因:對(duì)于高能量型的電池系統(tǒng),1I3更符合動(dòng)力電池在車(chē)輛的應(yīng)用場(chǎng)景。靜置30
min對(duì)于發(fā)熱量不同的電池系統(tǒng)不能消除熱量累計(jì)影響,因此修改為30min或制造商規(guī)定的
時(shí)間。
⑤SOC調(diào)整方法
主要變更點(diǎn):
a.高功率和高能量型采用不同SOC調(diào)整方法;
b.調(diào)整方法中,若上一次SOC調(diào)整狀態(tài)在24h以內(nèi),SOC調(diào)整起始點(diǎn)可以是任意點(diǎn),不
再?gòu)?qiáng)制從SOC=100%開(kāi)始。
c.高能量電池包或系統(tǒng)調(diào)整SOC,如果測(cè)試溫度T<0℃,且SOC<20%,則放電電流為
1I10或制造商規(guī)定的電流。
修改原因:在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)允許前提下,簡(jiǎn)化步驟中反復(fù)充滿電調(diào)整SOC狀態(tài)。低溫低SOC狀
態(tài)下仍然使用1I3或1I1電流放電進(jìn)行SOC狀態(tài)調(diào)整,可能因輸出功率不足導(dǎo)致快速到達(dá)電壓
下限調(diào)整SOC狀態(tài)失敗。
⑥數(shù)據(jù)記錄
主要變更點(diǎn):最大數(shù)據(jù)間隔由1%充放電時(shí)間,修改為不大于100ms。
修改原因:各測(cè)試項(xiàng)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(jìn)行完整的性能分析,因此需增加記錄間隔。在標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)上,多位行業(yè)專(zhuān)家提
出如果數(shù)據(jù)記錄間隔修改為不大于1s,記錄數(shù)據(jù)太多,在PV等驗(yàn)證中不需要,建議放寬記
錄間隔,經(jīng)過(guò)討論最終標(biāo)準(zhǔn)起草組采納行業(yè)意見(jiàn),修訂為“測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄間隔應(yīng)不大于100
s。
⑦增加熱管理系統(tǒng)是否開(kāi)啟說(shuō)明
主要變更點(diǎn):熱管理系統(tǒng)根據(jù)制造商的規(guī)定或BCU的指令工作,充電性能(7.11)、工
況放電(7.12)測(cè)試宜開(kāi)啟熱管理系統(tǒng)。
修改原因:充電性能和工況放電測(cè)試緊密關(guān)聯(lián)整車(chē)端,從整車(chē)應(yīng)用角度建議開(kāi)啟熱管理
系統(tǒng)。其余試驗(yàn)熱管理的開(kāi)啟不做強(qiáng)制規(guī)定,由制造商規(guī)定或按照BCU指令工作。
2)修改檢測(cè)項(xiàng)目
①質(zhì)量和外形尺寸
調(diào)整原標(biāo)準(zhǔn)中質(zhì)量和體積放在試驗(yàn)準(zhǔn)備中的說(shuō)明方式,放在基本性能當(dāng)中做測(cè)試項(xiàng)單
獨(dú)檢查。由于測(cè)試樣品的外形尺寸往往不規(guī)則,用普通量具體積不能準(zhǔn)確測(cè)量,同時(shí)電性
能對(duì)體積的評(píng)價(jià)要求較少(僅有體積能量密度),其測(cè)量的必要性有限,起草組未將體積
檢測(cè)納入此次標(biāo)準(zhǔn)修訂稿中。對(duì)于質(zhì)量計(jì)算范圍,經(jīng)討論,起草組認(rèn)為冷卻液不應(yīng)納入稱(chēng)
重的質(zhì)量當(dāng)中,因此修改為:如果熱管理系統(tǒng)使用液冷方式,則冷卻液的重量不計(jì)算在
內(nèi),其他冷卻方式參照?qǐng)?zhí)行。
②容量和能量(高功率型和高能量型)
室溫下容量和能量測(cè)試步驟修改為:在標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)前增加一步標(biāo)準(zhǔn)充電,標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)結(jié)束后
進(jìn)行25℃環(huán)境適應(yīng),再進(jìn)行1I1放電(高功率)、1I3放電(高能量)或Imax(T)放電。
修改原因:保持與其他溫度點(diǎn)下容量和能量測(cè)試方法的一致性和消除連續(xù)測(cè)試熱量積累
導(dǎo)致超溫的不可執(zhí)行性的影響,
增加內(nèi)容:
記錄電池包或系統(tǒng)總電壓、最高單體電壓與時(shí)間的曲線,記錄環(huán)境溫度、樣品最高最低
監(jiān)控溫度與充放電電流的曲線。
增加原因:用于進(jìn)行完整的電池系統(tǒng)或包性能分析,測(cè)試過(guò)程輸出變化曲線。
③功率和內(nèi)阻(高功率型和高能量型)
主要變更點(diǎn)如下:
a)增加采樣時(shí)間要求:功率和內(nèi)阻測(cè)試工況的采樣時(shí)間應(yīng)不大于100ms。
b)增加功率和內(nèi)阻驗(yàn)證時(shí)提前觸發(fā)電壓限值時(shí)降電流方法:
1)如果原電流充/放電時(shí),持續(xù)時(shí)間小于1/2t時(shí),調(diào)整到原電流值的50%;
2)如果原電流充/放電時(shí),持續(xù)時(shí)間在1/2t-2/3t之間時(shí),調(diào)整到原電流值的75%;
3)如果原電流充/放電時(shí),持續(xù)時(shí)間大于2/3t時(shí),調(diào)整到原電流值的90%。
c)增加試驗(yàn)溫度低于電池包或系統(tǒng)可以充電的最低溫度,電池包或系統(tǒng)不允許進(jìn)行充
電過(guò)程的要求。
?16??17
d)修改高能量應(yīng)用全過(guò)程充電內(nèi)阻的公式:?cha=。
?16
e)修改功率和內(nèi)阻測(cè)試步驟:在原標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試步驟6或步驟12功率和內(nèi)阻測(cè)試工況完
成后接著環(huán)境適應(yīng),再直接調(diào)整SOC到下一目標(biāo)SOC,不再以滿電態(tài)調(diào)整SOC。
變更原因:測(cè)試涉及脈沖和瞬時(shí)數(shù)據(jù)采集,采樣時(shí)間需求提高到100ms。
按照設(shè)定的功率驗(yàn)證時(shí)提前觸發(fā)電壓限值,需提供明確降電流方法。
④無(wú)負(fù)載容量損失(高功率型和高能量型)
主要變更點(diǎn)如下:
a)修改室溫和高溫?zé)o負(fù)載容量損失測(cè)試步驟:在原標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試步驟2標(biāo)準(zhǔn)充電和步驟3
標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應(yīng)步驟,在兩次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應(yīng)
步驟。
原因:以保持?jǐn)R置前后放電條件一致和消除溫度升高引起的恢復(fù)容量偏高的影響。
b)修改高溫?zé)o負(fù)載存儲(chǔ)容量損失的高溫?cái)R置溫度點(diǎn),由40℃變更為45℃或供應(yīng)商
與用戶協(xié)商的更高溫度。
修改原因:1、夏季酷熱天氣下車(chē)輛長(zhǎng)期擱置時(shí)會(huì)面臨極高溫的考驗(yàn),現(xiàn)有40℃環(huán)境
條件不足以充分驗(yàn)證電池端在極端天氣下的性能;2、協(xié)調(diào)與存儲(chǔ)中容量損失測(cè)試溫度點(diǎn)45℃
保持一致。
c)增加計(jì)算公式:
?1
常溫?cái)R置168h(7天)后容量保持率?1=×100%
?0
?
常溫?cái)R置168h(7天)后容量恢復(fù)率?′=2×100%
1?0
?3
常溫?cái)R置720h(30天)后容量保持率?2=×100%
?2
?
常溫?cái)R置720h(30天)后容量恢復(fù)率?′=4×100%
2?2
?6
高溫?cái)R置168h(7天)后容量保持率?3=×100%
?5
?
高溫?cái)R置168h(7天)后容量恢復(fù)率?′=7×100%
3?5
?8
高溫?cái)R置720h(30天)后容量保持率?4=×100%
?7
?
高溫?cái)R置720h(30天)后容量恢復(fù)率?′=9×100%
4?7
Q0為樣品常溫?cái)R置前實(shí)際容量,Q1為常溫?cái)R置168h后的保持容量,Q2為常溫?cái)R置168h
后的恢復(fù)容量,Q3為常溫?cái)R置720h后的保持容量,Q4為常溫?cái)R置720h后的恢復(fù)容量;
Q5為樣品高溫?cái)R置前實(shí)際容量,Q6為高溫?cái)R置168h后的保持容量,Q7為高溫?cái)R置168h
后的恢復(fù)容量,Q8為高溫?cái)R置720h后的保持容量,Q9為高溫?cái)R置720h后的恢復(fù)容量。
⑤存儲(chǔ)中容量損失(高功率型和高能量型)
修改點(diǎn)同無(wú)負(fù)載容量損失,具體如下:
a)修改室溫和高溫?zé)o負(fù)載容量損失測(cè)試步驟:在原標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試步驟2標(biāo)準(zhǔn)充電和步驟3
標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應(yīng)步驟,在兩次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)之間增加25℃環(huán)境適應(yīng)
步驟。
原因:保持?jǐn)R置前后放電條件一致和消除溫度升高引起的恢復(fù)容量偏高的影響。
b)增加計(jì)算公式:
′
?2
存儲(chǔ)720h(30天)后容量保持率?5=′′×100%
(?0??1)
′
存儲(chǔ)(天)后容量恢復(fù)率?3
720h30?′5=′×100%
?0
′′′
?0測(cè)試對(duì)象擱置前實(shí)際容量;?1測(cè)試對(duì)象擱置720h(30天)后的保持容量;?2為
測(cè)試對(duì)象擱置720h(30天)后的恢復(fù)容量。
⑥能量效率(高功率型)
起草組對(duì)能量效率測(cè)試工況進(jìn)行了溯源,ISO12405-4:2018中解釋為模擬在高速上加
速或超車(chē)時(shí),駕駛員要求的最大動(dòng)力12s,然后電池停止工作40s,然后再生制動(dòng)給電池
充電16s。了解到工況的由來(lái)和測(cè)試目的,能量效率主要變更點(diǎn)如下:
a)修改測(cè)試步驟:協(xié)調(diào)于ISO12405-4:2018保持一致,在上一個(gè)SOC能量效率測(cè)試
工況完成之后,接著目標(biāo)溫度下環(huán)境適應(yīng)再調(diào)整SOC到下一個(gè)SOC點(diǎn),依據(jù)6.3調(diào)
整SOC至試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值n%的方法。
b)根據(jù)行業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù),當(dāng)前高功率型電池系統(tǒng)25℃@10s峰值放電倍率不一,50%以上
集中在4C~8C。與原標(biāo)準(zhǔn)要求的20C或I’max(SOC,T,t)恒流放電(兩者取大),
15C或0.75I’max(SOC,T,t)恒流充電(兩者取大)相差較大,故修改能量效率測(cè)試
工況,刪除了20C或I’max(SOC,T,t)恒流放電(兩者取大)和15C或0.75I’max
(SOC,T,t)恒流充電(兩者取大)的要求。修改后的能量效率測(cè)試工況為:
表3能量效率測(cè)試工況
時(shí)間增加量累計(jì)時(shí)間電流
ssA
000
1212I’max(SOC,T,t)
40520
1668-0.75I’max(SOC,T,t)
401080
⑦能量效率(高能量型)
修改點(diǎn):
對(duì)原測(cè)試方法和步驟進(jìn)行修改,關(guān)鍵修改內(nèi)容包括:1)保持充放電倍率和充放電方式
一致性,即前一次的充放電處理與后面用于計(jì)算的E充和E放的倍率、充放電方式保持一
致。2)充電和放電間增加熱平衡。詳細(xì)步驟見(jiàn)表4。
修改原因:依據(jù)原標(biāo)準(zhǔn)里能量效率測(cè)試方法出現(xiàn)的能量效率>1的案例進(jìn)行了分析,造
成能量效率>1主要有兩方面原因:1、標(biāo)準(zhǔn)充電采用多步階梯充電;2、充電倍率>放電倍
率。更新能量效率測(cè)試方法,并加公式應(yīng)用明確能量效率計(jì)算方法。
表4高能量型電池系統(tǒng)能量效率測(cè)試步驟
序號(hào)電池系統(tǒng)狀態(tài)試驗(yàn)方法章條號(hào)環(huán)境溫度充電/放電能量
1.1環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
1.2標(biāo)準(zhǔn)充電6.2.3b)RT
1.3標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RT
1.41I1快充-RT
1.5環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
1.6標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RTE1
1.7環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
1.81I1快充-RTE2
2.1環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
2.2標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RT
2.3Imax(T)快充-RT
2.4環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
2.5標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RTE3
2.6環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
2.7Imax(T)快充-RTE4
3.1環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
3.2標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RT
3.31I1快充6.2.3b)RT
3.4環(huán)境適應(yīng)5.1.30℃
3.5標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)0℃E5
3.61I1快充-0℃E6
4.1環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
4.2標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RT
4.3Imax(T)快充-RT
4.4環(huán)境適應(yīng)5.1.30℃
4.5標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)0℃E7
4.6Imax(T)快充-0℃E8
5.1環(huán)境適應(yīng)5.1.3RT
5.2標(biāo)準(zhǔn)放電6.2.3a)RT
5.3標(biāo)準(zhǔn)充電6.2.3b)RT
增加能量效率計(jì)算公式,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文本7.9.2.6。便于計(jì)算結(jié)果的理解。
⑧高低溫啟動(dòng)功率(高功率型)
主要變更點(diǎn):測(cè)試溫度更改為40℃或Tmax、-20℃或Tmin。
對(duì)比ISO12405-4:2018的標(biāo)準(zhǔn)要求,測(cè)試方法一致,溫度點(diǎn)不同。
修改原因:考慮測(cè)試目的為驗(yàn)證啟動(dòng)時(shí)低溫低SOC下的輸出能力,因此考慮產(chǎn)品運(yùn)行
的地域不同,最高和最低溫度有所不同。增加Tmax、Tmin作為制造商和客戶的協(xié)商測(cè)試點(diǎn)。
表5高低溫啟動(dòng)功率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
標(biāo)準(zhǔn)溫度SOC工況
20%SOC(或制造商允許恒壓放電5s,靜置
GB/T31467.1-201540℃、-20℃
最低)10s(共3次)
-18℃、-30℃(協(xié)商)、20%SOC(或制造商允許恒壓放電5s,靜置
ISO12405-4:2018
50℃或Tmax最低)10s(共3次)
3)新增項(xiàng)目
①外觀
起草組考慮到各廠家均將外觀視作一項(xiàng)檢查項(xiàng)且實(shí)際上有必要性檢查,故增加外觀檢
測(cè):在良好的光線條件下,用目測(cè)法檢查電池包或系統(tǒng)的外觀。
②極性
同外觀檢測(cè),增加極性檢測(cè):用電壓測(cè)量裝置檢測(cè)電池包或系統(tǒng)的極性。
③能量密度
新能源汽車(chē)發(fā)展初期,電池系統(tǒng)能量密度作為一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前現(xiàn)行的能量密度測(cè)
試方法參照2017年中機(jī)車(chē)輛技術(shù)服務(wù)中心發(fā)布的《關(guān)于調(diào)整<新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)
型目錄>申報(bào)工作的通知》(中機(jī)函[2017]2號(hào))附件4動(dòng)力電池、燃料電池相關(guān)技術(shù)指標(biāo)
測(cè)試方法(試行),方法未納入進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)中。因此完善能量密度測(cè)試方法,并納入電性能標(biāo)
準(zhǔn)。結(jié)合當(dāng)前各廠家在能量密度測(cè)試實(shí)際過(guò)程中的一些常規(guī)做法,補(bǔ)充說(shuō)明關(guān)于能量密度
稱(chēng)重質(zhì)量的界定范圍:稱(chēng)重時(shí)僅以電池包自身重量為準(zhǔn),不包含電池包外高低壓線束、外
置電池控制單元、可拆卸金屬掛耳、冷卻液等。
④充電性能
增加充電性能測(cè)試進(jìn)行性能評(píng)估,以滿足整車(chē)端的基礎(chǔ)性能評(píng)估需求。充電性能試驗(yàn)
在四種不同溫度下進(jìn)行,溫度點(diǎn)依次為RT、40℃、0℃和Tmin(Tmin由制造商和客戶商
定)。充電策略由制造商提供(或由制造商與客戶共同商定)。
⑤工況放電
增加工況放電測(cè)試進(jìn)行性能評(píng)估,以滿足終端產(chǎn)品的性能評(píng)估需求。同樣的,工況放
電測(cè)試在四種不同溫度下進(jìn)行,依次為RT、40℃、0℃和Tmin(Tmin由制造商和客戶商
定)。工況放電譜不做統(tǒng)一限定要求,可由制造商與客戶共同商定。
三、主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證)情況分析
1高能量型應(yīng)用充放電電流倍率變更數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
根據(jù)某車(chē)型3243個(gè)樣本24h內(nèi)運(yùn)行的數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)90%的放電倍率在[0C,0.3C]
之間,90%的反饋倍率在[0C,0.3C]之間。
圖1某車(chē)型3243個(gè)樣本24h內(nèi)運(yùn)行的數(shù)據(jù)
根據(jù)集到10種不同車(chē)型日常運(yùn)行數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)放電平均倍率在[0.09C,0.22C]之間。
圖210種不同車(chē)型日常運(yùn)行數(shù)據(jù)放電平均倍率
基于實(shí)際使用情況和協(xié)調(diào)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO12405-4-2018保持一致考慮,高能量型應(yīng)用在
預(yù)處理循環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)中的標(biāo)準(zhǔn)充電倍率、放電倍率均由1I1變更為1I3。
2高能量型應(yīng)用能量效率
采用GB/T31467.2—2015能量效率方法,驗(yàn)證能量效率測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)大于1的情況:
進(jìn)行了25℃、0℃下標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)里充電方式分別為階梯充電和單步恒流充電、目標(biāo)倍率
為1C和2C的對(duì)比試驗(yàn)。
表6GB/T31467.2-2015中能量效率測(cè)試方法
25℃能量效率0℃能量效率
備注
序號(hào)步驟序號(hào)步驟
125℃環(huán)境適應(yīng)125℃環(huán)境適應(yīng)
標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)里的標(biāo)準(zhǔn)充電區(qū)分階梯充電和
2標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)2標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)
單步恒流充電
325℃環(huán)境適應(yīng)30℃環(huán)境適應(yīng)
4標(biāo)準(zhǔn)放電4標(biāo)準(zhǔn)放電
1C/2C、能量效率η=步驟4放電能量/
5目標(biāo)倍率充電5目標(biāo)倍率充電
步驟5充電能量
試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如圖3所示,呈現(xiàn)的規(guī)律為:1、采用多步階梯充電的能量效率值均大于
1,且溫度越低,能量效率值越大于1;2、充電倍率大于放電倍率的能量效率值均大于1,
且溫度越低,能量效率值越大于1;3、充電倍率大于放電倍率的比采用多步階梯充電導(dǎo)致
能量效率值大于1的貢獻(xiàn)度大。
充電倍率1C
充電倍率2C
圖3能量效率測(cè)試結(jié)果
采用以下如表7所示的能量效率測(cè)試方法,得出的25℃能量效率值均小于1。
表7方案1能量效率測(cè)試方法
序號(hào)測(cè)試步驟測(cè)試步驟
125℃環(huán)境適應(yīng)25℃環(huán)境適應(yīng)
21I3放電1I1放電
31I3充電1I1充電
425℃環(huán)境適應(yīng)25℃環(huán)境適應(yīng)
51I1放電1I3放電
61I3充電1I1充電
測(cè)試結(jié)果96.21%96.55%
注:能量效率η=步驟5放電能量/步驟6充電能量
經(jīng)專(zhuān)家組討論,以上方法中充電方式作了限定,與實(shí)車(chē)應(yīng)用時(shí)存在差異,不便于各種
不同電池系統(tǒng)樣品的評(píng)測(cè)。因此提出進(jìn)一步修改實(shí)驗(yàn)方法。
結(jié)合測(cè)試關(guān)鍵影響因素:充電倍率、溫度、充放電方式。修改測(cè)試方法如下:
a)保持充放電倍率和充放電方式一致性,即前一次的充放電處理與后面用于計(jì)算能量
效率的充電和放放的倍率、充放電方式保持一致。
b)在充電和放電間增加熱平衡。
據(jù)此制定了新的能量效率測(cè)試方法,詳細(xì)見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案7.9.2。根據(jù)新修訂方法進(jìn)行第一
組實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果能量效率94.46%,方法可執(zhí)行。后續(xù)制定具體對(duì)照實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行后續(xù)
結(jié)論更新。
表8方案225℃能量效率測(cè)試方法
序號(hào)測(cè)試步驟備注
125℃環(huán)境適應(yīng)
2標(biāo)準(zhǔn)充電
3標(biāo)準(zhǔn)放電
41I1快充1I1快充策略
525℃環(huán)境適應(yīng)
6標(biāo)準(zhǔn)放電
725℃環(huán)境適應(yīng)
81I1快充
3預(yù)處理循環(huán)
預(yù)處理循環(huán)中的靜置時(shí)間修改方案與原方案對(duì)比試驗(yàn),對(duì)比測(cè)試方案見(jiàn)表9:
方案A:為原標(biāo)準(zhǔn);
方案B:為每一次充放中間等待熱穩(wěn)定。
方案C:為一次循環(huán)充放后,進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)達(dá)到熱穩(wěn)定。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
方案A,在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第三次循環(huán)放電時(shí)到達(dá)溫度上限無(wú)法繼續(xù)。如圖4所示曲線。
方案B,最高溫度≤40℃,熱量累計(jì)可消除,單次循環(huán)的時(shí)間達(dá)到25h。如圖5所示
曲線。
方案C,最高溫度≤40℃,熱量累計(jì)可消除,單次循環(huán)的時(shí)間約17h。如圖6所示曲
線。
綜上選擇方案C,作為變更新方案內(nèi)容。
表9預(yù)處理循環(huán)測(cè)試方案
方案A方案B方案C
序號(hào)步驟序號(hào)步驟序號(hào)步驟
11I3放電11I3放電11I3放電
2靜置30min2熱穩(wěn)定2靜置30min
31I3充電31I3充電31I3充電
4靜置30min4熱穩(wěn)定4環(huán)境適應(yīng)
5工步1~4循環(huán)5次5工步2~5循環(huán)5次5工步1~4循環(huán)5次
圖4預(yù)處理方案A測(cè)試曲線
圖5預(yù)處理方案B測(cè)試曲線
圖6預(yù)處理方案C測(cè)試曲線
4SOC調(diào)整方法
實(shí)驗(yàn)1:對(duì)比以容量截止和時(shí)間截止的方法差異性
表10容量截止和時(shí)間截止測(cè)試結(jié)果
時(shí)間電流放電容量
參數(shù)實(shí)際SOC
minAAh
方37%
方案228.521099.75505
注:方案1為額定容量放電30min;方案2為額定容量放電至50%放電容量。
方案1和方案2比較:方案1的放電時(shí)間多了1.5min,放電容量也多了5.25Ah,SOC
偏離目標(biāo)值2.63%。隨著SOC值降低,偏差會(huì)增加到5%以上。
實(shí)驗(yàn)2:RT調(diào)整SOC與目標(biāo)溫度下調(diào)整SOC
表11常溫與-25℃下調(diào)整SOC差異性
電壓DCR(30%SOC)
30%SOC,10s脈沖
VmΩ
常溫下調(diào)整SOC脈沖放電前157.742
脈沖放電溫度:-25℃305.5
放電電流:105A脈沖放電10s末125.669
-25℃調(diào)整SOC脈沖放電前157.663
脈沖放電溫度:-25℃298.7
放電電流:105A脈沖放電10s末126.301
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
兩種不同條件下調(diào)整SOC,脈沖前后電壓和DCR幾乎無(wú)差異。
直接在-25℃下調(diào)整SOC,無(wú)需回到常溫執(zhí)行調(diào)整,簡(jiǎn)化測(cè)試步驟,縮短測(cè)試周期。
另外,參考ISO12405-42018第7.8條能量效率測(cè)試table8中,SOC調(diào)整方法也同樣采用
目標(biāo)溫度下執(zhí)行。
實(shí)驗(yàn)3:低溫低SOC下SOC調(diào)整
表12-20℃從20%SOC調(diào)整10%SOC方法結(jié)果差異性
放電時(shí)間
放電電流倍率觸發(fā)放電截止條件判定
min
1I310單體下限電壓截止調(diào)整SOC失敗
1I1060放電時(shí)間截止調(diào)整SOC通過(guò)
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
低溫低SOC下SOC調(diào)整需要基于電池特性,降低放電電流倍率,才能調(diào)整SOC到預(yù)定。
5高溫?zé)o負(fù)載容量損失
開(kāi)展實(shí)驗(yàn)進(jìn)行40℃和45℃高溫?zé)o負(fù)載容量損失結(jié)果比對(duì):
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊邷責(zé)o負(fù)載存儲(chǔ)環(huán)境溫度為40℃,存儲(chǔ)中容量損失存儲(chǔ)環(huán)境溫度為45℃,
兩者存儲(chǔ)環(huán)境溫度相差不大,所以驗(yàn)證40℃以及45℃下無(wú)負(fù)載存儲(chǔ)的差異情況。
實(shí)驗(yàn)方法:選用同一型號(hào)的兩個(gè)樣包分別進(jìn)行40℃、45℃存儲(chǔ)30天實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:如圖7所示。
圖7不同高溫下存儲(chǔ)差異
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:40℃和45℃的高溫?zé)o負(fù)載測(cè)試結(jié)果相近,規(guī)律呈現(xiàn)為存儲(chǔ)溫度越高保持率
和恢復(fù)率越低。兩種溫度下容量保持率相差0.36%、容量恢復(fù)率相差0.23%,存儲(chǔ)環(huán)境5℃的
差別對(duì)存儲(chǔ)擱置的影響較小。據(jù)此,標(biāo)準(zhǔn)起草組調(diào)整高溫?zé)o負(fù)載與存儲(chǔ)中容量損失存儲(chǔ)溫度
協(xié)調(diào)統(tǒng)一為45℃。
6室溫范圍及溫度測(cè)量裝置的精度
表13相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)室溫范圍及溫度測(cè)量裝置精度統(tǒng)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象室溫溫度測(cè)量裝置準(zhǔn)確度
GB/T31467.1
電池包或系統(tǒng)25℃±2℃±0.5℃
GB/T31467.2
GB38031-2020單體、電池包或系統(tǒng)22℃±5℃±0.5℃
ISO12405-4:2018電池包或系統(tǒng)25℃±2℃±1K
IEC62660.1:2018電池25℃±2℃±2K(控制精度)
GB/T38661-2020動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)工作溫度-20℃~60℃/
功率輔助型混合電動(dòng)車(chē)電
FreedomCAR默認(rèn)環(huán)境溫度為30℃/
池
四、明確標(biāo)準(zhǔn)中涉及專(zhuān)利的情況
本文件的主要技術(shù)內(nèi)容及相關(guān)測(cè)試方法均不涉及專(zhuān)利。
五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況
電動(dòng)汽車(chē)具有無(wú)(低)污染物排放、能源利用率高、噪聲低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),大力
推廣和普及電動(dòng)汽車(chē)是緩解大氣環(huán)境污染能源緊缺的最有效方式之一。近年來(lái),電動(dòng)汽車(chē)得
到了各國(guó)政府及企業(yè)的高度重視,也取得了快速發(fā)展,我國(guó)已超過(guò)美國(guó)和日本成為世界第一
大新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)和保有國(guó),動(dòng)力蓄電池作為汽車(chē)的關(guān)鍵部件之一,得到了廣泛應(yīng)用。
目前電動(dòng)汽車(chē)正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期,而動(dòng)力蓄電池是動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件之一,制定
電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池的電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用主要有以下幾方面:
1)建立電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池包及系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程。本標(biāo)準(zhǔn)作為測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),為動(dòng)力電
池包和系統(tǒng)提供統(tǒng)一測(cè)試方法。
2)優(yōu)化動(dòng)力電池系統(tǒng)電性能測(cè)試方法,解決隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展原標(biāo)準(zhǔn)中部分不能完全契合
新測(cè)試樣品的內(nèi)容。另一方面,以產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和需求出發(fā),增加充電性能和工況放電
評(píng)測(cè)方法,為動(dòng)力電池包和系統(tǒng)在直接應(yīng)用層面的電性能指標(biāo)增加評(píng)測(cè)方法和內(nèi)容。
3)有助于提升我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,本標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)企業(yè)設(shè)計(jì)更加符合整車(chē)性能需
求的動(dòng)力蓄電池,不僅可以提升我國(guó)動(dòng)力蓄電池的電性能測(cè)試水平,同時(shí)也能促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)
研發(fā)水平,提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
4)有助于培育良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。統(tǒng)一動(dòng)力電池性能測(cè)試方法有助于增加市場(chǎng)用戶
對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的認(rèn)可度和信任,有助于產(chǎn)業(yè)良性循環(huán),形成良好的發(fā)展環(huán)境。
六、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況,與國(guó)際、國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況,
國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)
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