T-CSAE 219-2021 電動汽車鋰離子動力蓄電池外部短路試驗方法

ICS29.220CCST47團體標準T/CSAE219－2021Testmethodsofexternalshortcircuitoflithium-iontractionbatteries2021-09-24發(fā)布2021-09-24實施中國汽車工程學會發(fā)布IT/CSAE219—2021前言 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14符號和縮略語 34.1縮略語 34.2符號 35試驗條件 35.1一般條件 35.2測量儀器、儀表準確度的要求 35.3數據記錄與記錄間隔 36試驗方法 36.1充電方法 36.2預處理 46.3SOC調整 46.4溫度調整 46.5試驗前準備 46.6試驗條件 46.7電池外部短路測試流程 56.7.1電池單體外部短路測試 56.7.2電池模塊外部短路測試 66.7.3電池系統外部短路測試 6附錄A（規(guī)范性）電池外部短路測試流程 7參考文獻 8T/CSAE219—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本文件由電動汽車產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟提出。本文件起草單位：北京理工大學、宇通客車股份有限公司、北京新能源汽車股份有限公司、上海蔚來汽車有限公司、奇瑞新能源汽車股份有限公司、重慶長安新能源汽車科技有限公司、吉利汽車研究院（寧波）有限公司、中國第一汽車股份有限公司研發(fā)總院、威馬汽車科技集團有限公司、寧德時代新能源科技股份有限公司、中航鋰電科技有限公司、合肥國軒高科動力能源有限公司、蜂巢能源科技有限公司、榮盛盟固利新能源科技股份有限公司、中國電子科技集團公司第十八研究所、華為數字能源技術有限公司、中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司、中國汽車工程研究院股份有限公司、北京交通大學、清華大學、東北大學、山東大學、哈爾濱工業(yè)大學、中國科學技術大學、吉林大學、北京國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心有限公司、蘇州領湃新能源科技有限公司、國網河南省電力公司電力科學研究院、上海電器設備檢測所有限公司。本文件主要起草人：熊瑞、楊瑞鑫、孫逢春、何洪文、段硯州、陳澤宇、張承慧、吳寧寧、肖成偉、孟祥峰、李高鵬、梁海強、張亞明、樂斌、孫萬洲、燕潤博、張維戈、高振海、段彬、王青松、張成明、馮旭寧、高飛、張娜、曾士哲、趙光金、林春景、劉三兵、郭慰問、宗磊、楊超、宋開通、任毅、方偉峰、王艷華、牟麗莎。1T/CSAE219—2021電動汽車鋰離子動力蓄電池外部短路試驗方法本文件規(guī)定了電動汽車用鋰離子動力蓄電池(以下簡稱電池)單體、模塊、系統外部短路的試驗方法。本文件適用于電動汽車用鋰離子動力蓄電池單體、模塊和系統，其他動力蓄電池可參考執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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。GB18384—2020電動汽車安全要求GB/T19596—2017電動汽車術語GB38031—2020電動汽車用動力蓄電池安全要求3術語和定義GB18384—2020、GB/T19596—2017、GB38031—2020界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1鋰離子動力蓄電池lithium-iontractionbattery利用鋰離子作為導電離子，在陽極與陰極之間移動，通過化學能和電能相互轉化實現充放電，從而為電動汽車動力系統提供能量的蓄電池。[來源：GB/T19596—2017,3.3.1.2.1,有修改]3.2電池單體secondarycell將化學能與電能進行相互轉換的基本單元裝置。[來源：GB38031—2020,3.1]3.3電池模塊batterymodule將一個以上電池單體按照串聯、并聯或串并聯方式組合，并作為電源使用的組合體。[來源：GB38031—2020,3.2]3.4電池包batterypack具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元。[來源：GB38031—2020,3.3]2T/CSAE219—20213.5電池系統batterysystem一個或一個以上的電池包及相應附件(管理系統、高壓電路、低壓電路及機械總成等)構成的能量存儲裝置。[來源：GB38031—2020,3.4]3.6額定容量ratedcapacity以制造商規(guī)定的條件測得的并由制造商申明的電池單體、模塊、電池包或系統的容量值。[來源：GB/T38031—2020,3.7]3.7實際容量practicalcapacity以制造商規(guī)定的條件，在25℃下從完全充電的電池單體、模塊、電池包或系統中釋放的容量值。[來源：GB38031—2020,3.8,有修改]3.8荷電狀態(tài)stateofcharge當前電池單體、模塊、電池包或系統在25℃下按照制造商規(guī)定的放電條件可以釋放的容量占實際容量的百分比。[來源：GB38031—2020,3.9,有修改]3.9健康狀態(tài)stateofhealth當前電池的實際容量和額定容量的百分比。3.10測試環(huán)境溫度testtemperature用于電池單體、模塊、電池包或系統外部短路測試的試驗溫度。3.11短路導線short-circuitwire用于連接電池單體、模塊、電池包或系統正負極端子的導線。3.12短路電阻short-circuitresistance用于連接電池單體、模塊、電池包或系統正負極端子的總線路電阻，包含除電池本體外的回路導線電阻和外接短路電阻，總線路電阻大小通過直流方式測得。3.13正負極端子positiveandnegativeterminals用于外電路連接電池單體、模塊、電池包或系統正極、負極的導電部件。[來源：GB19596—2017,3.3.2.2.6,有修改]3.14短路接觸器contactor用于控制電池單體、模塊、電池包或系統正負極端子導通的開關。3T/CSAE219—20214符號和縮略語4.1縮略語下列縮略語適用于本文件。4.2符號下列符號適用于本文件。I1：1小時率放電電流(A)，其數值等于額定容量值。I3：3小時率放電電流(A)，其數值等于額定容量值的1/3。5試驗條件5.1一般條件5.1.1除另有規(guī)定外，所有試驗應在有充分安全保護的環(huán)境溫度為22℃±5℃、相對濕度為10％～90%,大氣壓力86kPa～106kPa的環(huán)境中進行。5.1.2所有試驗的短路電阻要求小于或等于5mΩ。5.2測量儀器、儀表準確度的要求測量儀器、儀表準確度應不低于以下要求：5.3數據記錄與記錄間隔除在某些具體測試項目中另有說明，否則測試數據(如電流、電壓、溫度和時間等)的記錄間隔應不大于0.05s。6試驗方法6.1充電方法按制造商規(guī)定的充電方法進行充電。若制造商未提供充電方法，則按照以下步驟進行。a)以1I1或制造商技術規(guī)范中規(guī)定的電流恒流充電至滿足以下條件之一：1)電池單體達到上截止電壓；2)電池模塊、電池包、電池系統達到保護電壓上限；3)制造商技術規(guī)范中規(guī)定的其他終止條件。b)進行恒壓充電(電池單體)或多階段恒流充電(電池模塊、電池包、電池系統)，至充電電流小4T/CSAE219—2021于0.05I1或制造商技術規(guī)范中規(guī)定的其他終止條件后停止充電并靜置1h。6.2預處理6.2.1正式測試開始前，試驗對象需要先進行預處理循環(huán)，以確保試驗對象的性能處于激活和穩(wěn)定的狀態(tài)。步驟如下：a)按照6.1對試驗對象進行充電；b)以制造商規(guī)定的且不小于1I3的電流放電至制造商規(guī)定的放電截止條件；c)靜置30min或制造商規(guī)定的時間；d)重復步驟a)～c)不超過5次。6.2.2如果試驗對象相鄰兩次的放電容量變化不高于額定容量的3％，則認為試驗對象完成了預處理，預處理循環(huán)可以中止。6.3SOC調整將測試樣品SOC調整至試驗目標值n％的方法如下：a)試驗對象經預處理后，按照6.1方法充電；c)以1I1恒流放電，放電時間為T，T按照下式計算：T=................................................................................(1)式中：T——放電時間，單位為小時(h)；n——試驗目標值的百分數值。d)靜置30min。6.4溫度調整調整測試樣品溫度至目標值的步驟如下：a)設置溫箱溫度為目標值；b)靜置，直到被測樣品電池外表面溫度與目標溫度差值≤2℃。6.5試驗前準備6.5.1如制造商提供的試驗對象的正負極端子可直接與短路導線連接，無需額外操作。6.5.2如制造商提供的試驗對象的正負極端子不能直接與短路導線連接，需在試驗對象的正負極端子增加部件與短路導線連接，但是增加的部件在任意短路電流下均不能為過流薄弱點。6.5.3試驗過程中應至少測量包括電池正極、表面中部、負極在內的三個點的溫度值。6.5.4試驗準備過程中操作人員需佩戴絕緣裝備，試驗場地配備滅火器等安全設施。6.6試驗條件表1給出用于電池單體、模塊、電池包或系統外部短路試驗的條件要求，其中必要試驗條件須全部開展，可選試驗條件由標準使用單位自行選定。5T/CSAE219—2021表1電池單體、模塊、電池包或系統試驗條件123-10456-10789-106.7電池外部短路測試流程6.7.1電池單體外部短路測試電池單體外部短路測試流程如下(具體測試流程見附錄A：測試流程圖)：a)選擇試驗對象，按照6.2進行預處理；b)試驗開始；c)按照6.3調整試驗對象初始SOC；d)按照6.4調整試驗對象溫度；e)將5.2和5.3所規(guī)定的數據記錄設備連接試驗對象；f)將短路導線與試驗對象正負極端子連接，并保持短路接觸器開關打開狀態(tài)；g)在試驗對象周圍0.3m的范圍內布置火花源，以檢測試驗對象外部短路過程是否泄露可燃氣體?；鸹ㄔ吹念l率應為至少每秒2次火花且具有足夠的能量，火花源的位置應是最有可能出現氣體泄漏的位置；h)閉合短路接觸器并記錄試驗對象的電流、電壓和溫度數據；i)短路接觸器閉合持續(xù)30min后，斷開短路接觸器，外部短路試驗終止；j)觀察1h，監(jiān)測電池狀態(tài)(電流、電壓、溫度)；k)若電池狀態(tài)穩(wěn)定，即5min內電池表面溫度變化小于1℃,則試驗結束；否則，繼續(xù)靜置，直至電池狀態(tài)達到穩(wěn)定；l)觀察以上試驗過程中試驗對象是否出現漏液、冒煙、起火、爆炸等現象；6T/CSAE219—2021m)檢查短路導線及其與試驗對象正負極端子連接的完整性，若不完整則本次測試結果無效，需重新測試；n)利用記錄的數據分析外部短路試驗結果。6.7.2電池模塊外部短路測試電池模塊外部短路測試流程如下(具體測試流程見附錄A：測試流程圖)：a)選擇試驗對象，按照6.2進行預處理；b)試驗開始；c)按照6.3調整試驗對象初始SOC；d)按照6.4調整試驗對象溫度；e)將5.2和5.3所規(guī)定的數據記錄設備連接試驗對象，保證試驗對象的電流、電壓和溫度數據可以被實時測量；f)將短路導線與試驗對象正負極端子連接，并保持短路接觸器開關打開；g)閉合短路接觸器并記錄試驗對象的電流、電壓和溫度數據；h)短路接觸器閉合持續(xù)30min后，斷開短路接觸器，外部短路試驗終止；i)觀察1h，監(jiān)測電池狀態(tài)(電流、電壓、溫度)；j)若電池狀態(tài)穩(wěn)定，即5min內電池表面溫度變化小于1℃,則試驗結束；否則，繼續(xù)靜置，直至電池狀態(tài)達到穩(wěn)定；k)觀察以上試驗過程中試驗對象是否出現漏液、冒煙、起火、爆炸等現象；l)檢查短路導線及其與試驗對象正負極端子連接的完整性，若不完整則本次測試結果無效，需重新測試；m)利用記錄的數據分析外部短路試驗結果。6.7.3電池系統外部短路測試電池外部短路測試流程如下(具體測試流程見附錄A：測試流程圖)：a)選擇試驗對象，按照6.2進行預處理；b)試驗開始；c)按照6.3調整試驗對象初始SOC；d)按照6.4調整試驗對象溫度；e)將5.2和5.3所規(guī)定的數據記錄設備連接試驗對象，保證試驗對象的電流、電壓和溫度數據可以被實時測量；f)將