車用動(dòng)力電池回收利用 梯次利用 第5部分：可梯次利用設(shè)計(jì)指南 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX車用動(dòng)力電池回收利用梯次利用第5部分：可梯次利用設(shè)計(jì)指南本文件規(guī)定了車用動(dòng)力電池可梯次利用設(shè)計(jì)的術(shù)語和定義、通用要求、可梯次利用設(shè)計(jì)要求。本文件適用于新品動(dòng)力蓄電池單體、模塊和電池包的設(shè)計(jì)。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(duì)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。GB17761電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范GB/T19596電動(dòng)汽車術(shù)語GB/T20861廢棄產(chǎn)品回收利用術(shù)語GB/T25978道路車輛標(biāo)牌與標(biāo)簽GB/T30512汽車禁用物質(zhì)要求GB/T32960.3電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)格式GB/T33598車用動(dòng)力電池回收利用拆解規(guī)范GB/T33993-2017商品二維碼GB/T34013電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸GB/T34014-2017汽車動(dòng)力蓄電池編碼規(guī)則GB/T36276電力儲(chǔ)能用鋰離子電池GB/T36672電動(dòng)摩托車和電動(dòng)輕便摩托車用鋰離子電池GB/T36972電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池GB/T37133電動(dòng)汽車用高壓連接系統(tǒng)GB38031-2020電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求GB/T38661-2020電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件QB/T4428電動(dòng)自行車用鋰離子電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸YD/T2344.1通信用磷酸鐵鋰電池PACK第1部分：集成式電池PACKYD/T2344.2通信用磷酸鐵鋰電池PACK第2部分：分立式電池PACK3術(shù)語和定義GB/T19596、GB/T34013、GB20861、GB/T33598和GB38031界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1電池單體secondarycell2GB/TXXXXX—XXXX將化學(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設(shè)計(jì)成可充電。[來源：GB38031-2020，3.1]3.2電池模塊batterymodule將一個(gè)以上電池單體按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體。3.3電池包batterypack通常包括電池單體、電池管理模塊（不含BCU）、電池箱及相應(yīng)附件（冷卻部件、連接線纜等具有從外部獲得電能并可對(duì)外輸出電能的單元。3.4電池系統(tǒng)batterysystem一個(gè)或一個(gè)以上的電池包及相應(yīng)附件（管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路及機(jī)械總成等）構(gòu)成的能量存儲(chǔ)裝置。3.5拆卸remove將動(dòng)力蓄電池從電動(dòng)汽車上拆除并卸下的過程。3.6拆解dismantling將廢舊動(dòng)力蓄電池包（組）、模塊進(jìn)行解體的作業(yè)。3.7梯次利用echelonuse車用動(dòng)力電池退役后，整體或經(jīng)過拆解、分類、檢測(cè)、重組與裝配等相關(guān)工藝，能夠以蓄電池包或蓄電池模塊或蓄電池單體的形式再次應(yīng)用到包括但不限于基站備電、儲(chǔ)能、低速動(dòng)力等相關(guān)目標(biāo)領(lǐng)域的過程。[來源：GB/T34015.3—2021，3.1]3.8可梯次利用設(shè)計(jì)batterydesignforechelonuse在新品動(dòng)力電池的設(shè)計(jì)和開發(fā)階段，使其在退役后易于梯次利用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4一般要求4.1.1應(yīng)在滿足電動(dòng)汽車使用要求的前提下，按照優(yōu)先梯次利用、后再生利用的設(shè)計(jì)原則，在動(dòng)力蓄電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、連接方式、使用壽命、工作電壓和數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行相應(yīng)的可梯次利用設(shè)計(jì)。4.1.2應(yīng)盡量減少動(dòng)力蓄電池的尺寸規(guī)格型號(hào)種類，減少動(dòng)力蓄電池模塊的尺寸規(guī)格種類。4.1.3采用多模塊組成的電池包時(shí)，設(shè)計(jì)動(dòng)力蓄電池模塊時(shí)其額定電壓宜不高于60V。3GB/TXXXXX—XXXX4.1.4模塊額定電壓高于60V時(shí)，應(yīng)在動(dòng)力蓄電池模塊外表面標(biāo)注模塊的額定電壓。4.1.5動(dòng)力電池外殼應(yīng)標(biāo)示標(biāo)牌與標(biāo)簽，標(biāo)牌與標(biāo)簽性能應(yīng)符合GB/T25978《道路車輛標(biāo)牌與標(biāo)簽》相關(guān)要求，并提供產(chǎn)品的電子標(biāo)識(shí)。4.1.6電池包箱體的標(biāo)牌和標(biāo)簽宜注明的信息應(yīng)包括但不限于下表1所規(guī)定的內(nèi)容。表1動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)及主機(jī)廠應(yīng)提供的信息與標(biāo)識(shí)要求123456789含有超過0.002%鎘的電池，應(yīng)標(biāo)明有關(guān)金屬的含有超過0.004%鉛的電池，應(yīng)標(biāo)明有關(guān)金屬的含有超過0.005%汞的電池，應(yīng)標(biāo)明有關(guān)金屬的重量分?jǐn)?shù)超過0.1%的重金屬及關(guān)鍵原材料名稱，請(qǐng)查閱使用說明書（安全標(biāo)志參考GB1039當(dāng)心高溫（安全標(biāo)志參考GB2894-200禁止蹬踏（安全標(biāo)志參考GB2894-20084.1.3表1編不可潮濕（安全標(biāo)志參考GB/T191-2禁止觸摸（安全標(biāo)志參考GB2894-20084.1.3表1編必須戴防護(hù)眼鏡（安全標(biāo)志參考GB2894-20084.當(dāng)心爆炸（安全標(biāo)志參考GB2894-2當(dāng)心腐蝕（安全標(biāo)志參考GB2894-24GB/TXXXXX—XXXX禁止煙火（安全標(biāo)志參考GB2894-20084.1.3表1二維碼標(biāo)識(shí)應(yīng)保證用戶可以根據(jù)分級(jí)訪問要求，允許用戶訪問對(duì)應(yīng)動(dòng)力蓄電池拆卸、拆解及電池管理系統(tǒng)的車載總線通來自跟蹤記錄的換電模式新能源汽車識(shí)別代號(hào)和動(dòng)力蓄電池對(duì)于電池包，可以說明僅由合格技術(shù)人員提供服務(wù)。注意安全標(biāo)志參考GB289420084.2.3表2，高壓警告標(biāo)志5可梯次利用設(shè)計(jì)要求5.1基本要求5.1.1動(dòng)力蓄電池設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的梯次利用應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)包括但不限于以下三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：通信基站備用電源、低速電動(dòng)車動(dòng)力電源和電力儲(chǔ)能。5.1.2電池包生產(chǎn)企業(yè)宜向梯次利用企業(yè)開放其所使用的專用接插件信息，包括但不限于接插件型號(hào)、端子定義。5.1.3電池包及零部件材料有害物質(zhì)應(yīng)滿足GB/T30512《汽車禁用物質(zhì)要求》的要求。5.1.4進(jìn)行電池包設(shè)計(jì)時(shí)，零部件宜選擇具備可回收性的材料，進(jìn)行電池包零部件選型時(shí)宜選擇化學(xué)元素易于分離的原材料。5.1.5電池包、模組宜使用一定條件下可溶解的粘性（膠類）物質(zhì)。5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求5.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用性及易拆解的原則。5.2.2對(duì)電池內(nèi)部固定部件進(jìn)行易拆解設(shè)計(jì)，包含但不限于以下設(shè)計(jì)方法：a）使不同材料的零部件之間便于拆分，尤其使金屬材料易于分離；b）使具有不同再生利用特性的零部件之間便于拆解；c）使含有有害物質(zhì)的零部件便于拆解；d）使含有貴重/稀有材料的零部件便于拆解；e）使易損壞、壽命相對(duì)較短的零部件便于拆解。5.2.3電池包及模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需充分考慮拆解便利性。包括但不限于以下要求：a)單體在模塊內(nèi)的固定宜通過結(jié)構(gòu)和摩擦力實(shí)現(xiàn)；b)電池包上蓋與下箱體裝配宜選擇螺栓連接，不宜使用粘接膠進(jìn)行密封，若需使用粘接膠，應(yīng)滿足工裝工具拆解方便的要求；c)高壓接插件應(yīng)使用GB/T37133中的標(biāo)準(zhǔn)件，插頭選擇快插接頭。5GB/TXXXXX—XXXX5.3電池包可整包梯次利用設(shè)計(jì)要求5.3.1電池包與車身連接固定的方式應(yīng)易于將電池包無損拆卸，宜使用螺栓連接。5.3.2電池包設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)便于通過檢測(cè)設(shè)備對(duì)模塊與單體進(jìn)行一致性檢測(cè)。5.3.3電池包的設(shè)計(jì)應(yīng)便于更換部分電池模塊和單體。5.3.4在電池包設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)及時(shí)報(bào)送、定向公開控制系統(tǒng)通信協(xié)議信息。5.3.5電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足附錄A中的要求。5.4電池模塊可梯次利用設(shè)計(jì)要求5.4.1電池模塊應(yīng)采用易從電池包中拆解取出的設(shè)計(jì)，電池模塊之間宜選用易于拆解的連接方式。5.4.2電池模塊設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)便于通過檢測(cè)設(shè)備對(duì)單體進(jìn)行一致性檢測(cè)。5.4.3電池模塊梯次利用于通信基站備電時(shí)應(yīng)滿足以下要求：a）模塊規(guī)格尺寸宜按照通信基站備用電源的免維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)箱尺寸設(shè)計(jì)；b）模塊電壓宜設(shè)計(jì)為48V，或容易串聯(lián)為48V的電壓等級(jí)系列；c）電池模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足電動(dòng)汽車使用要求的前提下，宜把單體電壓、溫度的采集做成標(biāo)準(zhǔn)接口，模塊的正負(fù)極做成標(biāo)準(zhǔn)接口。5.4.4電池模塊梯次利用于低速電動(dòng)車時(shí)應(yīng)滿足下表2所示的要求：表2電池模塊梯次利用于低速電動(dòng)車時(shí)應(yīng)滿足的要求123求455.5電池單體可梯次利用設(shè)計(jì)要求5.5.1電池單體應(yīng)采用易從電池模塊中拆解取出的設(shè)計(jì)，電池單體之間宜選用易于拆解的連接方式。5.5.2單體宜采用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的電池。5.5.3電池單體的尺寸宜易于再重組后尺寸和電壓滿足5.4.3與5.4.4的相關(guān)要求。6GB/TXXXXX—XXXX整包利用電池管理系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求A.1基于歷史數(shù)據(jù)估計(jì)動(dòng)力電池的健康狀態(tài)A.1.1應(yīng)基于新能源汽車終端上傳的電池充放電監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合電動(dòng)汽車多采用恒流充電的工況，獲取穩(wěn)定可靠的充電階段數(shù)據(jù)。A.1.2應(yīng)將終端記錄的數(shù)據(jù)用于新能源整車廠和開放給梯次利用企業(yè)。梯次利用企業(yè)根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)電池的容量特征進(jìn)行初步評(píng)估。該數(shù)據(jù)應(yīng)可以支撐電池容量衰減特征分布的模擬計(jì)算過程。A.1.3監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可分成2個(gè)層級(jí)進(jìn)行利用：1）可優(yōu)先允許梯次利用企業(yè)提取充電過程有完整或近乎100%DOD充電的曲線；2）若無法獲取完整充電數(shù)據(jù)，梯次利用企業(yè)結(jié)合不同款電池電壓外特性，也可以選擇線性度好的片段對(duì)終端記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和篩選，通過片段數(shù)據(jù)的充電容量與對(duì)應(yīng)SOC的增量的比值，按照?qǐng)DA.1的流程對(duì)電池的實(shí)際可用容量Qc進(jìn)行估算。A.1.4充電階段的累計(jì)充電容量的計(jì)算公式見公式A.1：?Q=∫Idt..........................................(A.1)式中，?Q——充電階段的累計(jì)充電容量；I——恒流充電的電流；dt——充電數(shù)據(jù)片段的起始和結(jié)束記錄時(shí)間。A.1.5BMS應(yīng)可以提供電池的SOC，若SOC來自于BMS的上報(bào)數(shù)據(jù)，其可能存在的偏差應(yīng)按照下圖A.1的方式進(jìn)行修正。圖A.1利用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)估計(jì)電池容量計(jì)算流程圖7GB/TXXXXX—XXXXA.2電池管理系統(tǒng)可梯次利用設(shè)計(jì)功能要求電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮可梯次利用過程，需要滿足的功能要求包括以下內(nèi)容：a)電池管理系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T38661—2020中的要求；b)電池管理系統(tǒng)的標(biāo)志應(yīng)置于電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品的第一觀察面，清楚可見，并且標(biāo)志不易脫落；電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品可以拆除、更換；c)電池管理系統(tǒng)宜具備SOH估算功能，其中SOH估算方法宜使用附錄A.1中的方法進(jìn)行估算；d)電池管理系統(tǒng)應(yīng)具有接觸器診斷和壽命統(tǒng)計(jì)功能，檢測(cè)高壓接觸器的開關(guān)次數(shù)并記錄到非易失存儲(chǔ)器中，帶載切斷情況下接觸器的壽命計(jì)數(shù)應(yīng)折算成一個(gè)更大的循環(huán)次數(shù)；e)電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備單體、模組一致性識(shí)別功能，并能自動(dòng)屏蔽異常電池，以利于后續(xù)模塊與單體的梯次利用；f)電池管理系統(tǒng)應(yīng)包括軟件復(fù)位功能,以便梯次利用企業(yè)進(jìn)行再使用準(zhǔn)備、梯次利用準(zhǔn)備、梯次利用和再制造時(shí)上傳不同的電池管理系統(tǒng)軟件；g)電池管理系統(tǒng)宜采用分布式架構(gòu)，主控制器與采集控制器在控制邏輯上可實(shí)現(xiàn)解耦，便于梯次利用時(shí)安裝新的電池管理系統(tǒng)；h)采集控制器采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化、智能化、可重用化設(shè)計(jì)，便于梯次利用時(shí)重新安裝和維護(hù)；A.3電池管理系統(tǒng)可梯次利用設(shè)計(jì)通訊協(xié)議要求電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮可梯次利用過程，需要滿足的通訊協(xié)議要求包括以下內(nèi)容：a)電池管理系統(tǒng)梯次利用通訊協(xié)議中應(yīng)包含電動(dòng)汽車梯次利用狀態(tài)識(shí)別碼,用于提示電池是否達(dá)到退役條件、是否符合后續(xù)梯次利用要求；b)電池管理系統(tǒng)采集控制器應(yīng)具備地址自動(dòng)分配功能，實(shí)現(xiàn)即插即用；c)電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備通過CAN總線實(shí)現(xiàn)本地程序刷寫和升級(jí)的功能；d)電池管理系統(tǒng)可通過通訊接口讀取相關(guān)信息；e)宜向梯次利用企業(yè)開放GB/T32960.3中定義的數(shù)據(jù)與表1中的數(shù)據(jù)；f)宜向梯次利用企業(yè)開放以下與BMS相關(guān)的信息如下表A.1所示。表A.1宜通過通信協(xié)議向梯次利用企業(yè)開放的數(shù)據(jù)12BMS硬件版本、BMS軟件版本、BMS系3456788GB/TXXXXX—XXXX9模塊單體電池最大電壓、模塊單體電池最