T-CSAE 219-2021 電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力蓄電池外部短路試驗(yàn)方法

ICS29.220CCST47團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSAE219－2021Testmethodsofexternalshortcircuitoflithium-iontractionbatteries2021-09-24發(fā)布2021-09-24實(shí)施中國汽車工程學(xué)會發(fā)布IT/CSAE219—2021前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號和縮略語 34.1縮略語 34.2符號 35試驗(yàn)條件 35.1一般條件 35.2測量儀器、儀表準(zhǔn)確度的要求 35.3數(shù)據(jù)記錄與記錄間隔 36試驗(yàn)方法 36.1充電方法 36.2預(yù)處理 46.3SOC調(diào)整 46.4溫度調(diào)整 46.5試驗(yàn)前準(zhǔn)備 46.6試驗(yàn)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(tǒng)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(xiàn) 8T/CSAE219—2021本文件按照GB/T1.1—2020《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)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本文件由電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟提出。本文件起草單位：北京理工大學(xué)、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(tuán)有限公司、寧德時(shí)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(dòng)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(tuán)公司第十八研究所、華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司、中汽研新能源汽車檢驗(yàn)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(xué)、清華大學(xué)、東北大學(xué)、山東大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、北京國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司、蘇州領(lǐng)湃新能源科技有限公司、國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院、上海電器設(shè)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(qiáng)、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(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力蓄電池外部短路試驗(yàn)方法本文件規(guī)定了電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池(以下簡稱電池)單體、模塊、系統(tǒng)外部短路的試驗(yàn)方法。本文件適用于電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池單體、模塊和系統(tǒng)，其他動(dòng)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(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。GB18384—2020電動(dòng)汽車安全要求GB/T19596—2017電動(dòng)汽車術(shù)語GB38031—2020電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求3術(shù)語和定義GB18384—2020、GB/T19596—2017、GB38031—2020界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1鋰離子動(dòng)力蓄電池lithium-iontractionbattery利用鋰離子作為導(dǎo)電離子，在陽極與陰極之間移動(dòng)，通過化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)充放電，從而為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)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(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置。[來源：GB38031—2020,3.1]3.3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。[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(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(tǒng)的容量值。[來源：GB/T38031—2020,3.7]3.7實(shí)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(tǒng)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(dāng)前電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)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(shí)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(dāng)前電池的實(shí)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(tǒng)外部短路測試的試驗(yàn)溫度。3.11短路導(dǎo)線short-circuitwire用于連接電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)正負(fù)極端子的導(dǎo)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(tǒng)正負(fù)極端子的總線路電阻，包含除電池本體外的回路導(dǎo)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(fù)極端子positiveandnegativeterminals用于外電路連接電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)正極、負(fù)極的導(dǎo)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(tǒng)正負(fù)極端子導(dǎo)通的開關(guān)。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(shí)率放電電流(A)，其數(shù)值等于額定容量值。I3：3小時(shí)率放電電流(A)，其數(shù)值等于額定容量值的1/3。5試驗(yàn)條件5.1一般條件5.1.1除另有規(guī)定外，所有試驗(yàn)應(yīng)在有充分安全保護(hù)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(jìn)行。5.1.2所有試驗(yàn)的短路電阻要求小于或等于5mΩ。5.2測量儀器、儀表準(zhǔn)確度的要求測量儀器、儀表準(zhǔn)確度應(yīng)不低于以下要求：5.3數(shù)據(jù)記錄與記錄間隔除在某些具體測試項(xiàng)目中另有說明，否則測試數(shù)據(jù)(如電流、電壓、溫度和時(shí)間等)的記錄間隔應(yīng)不大于0.05s。6試驗(yàn)方法6.1充電方法按制造商規(guī)定的充電方法進(jìn)行充電。若制造商未提供充電方法，則按照以下步驟進(jìn)行。a)以1I1或制造商技術(shù)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(dá)到上截止電壓；2)電池模塊、電池包、電池系統(tǒng)達(dá)到保護(hù)電壓上限；3)制造商技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的其他終止條件。b)進(jìn)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(tǒng))，至充電電流小4T/CSAE219—2021于0.05I1或制造商技術(shù)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(yù)處理6.2.1正式測試開始前，試驗(yàn)對象需要先進(jìn)行預(yù)處理循環(huán)，以確保試驗(yàn)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(yàn)對象進(jìn)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(shí)間；d)重復(fù)步驟a)～c)不超過5次。6.2.2如果試驗(yàn)對象相鄰兩次的放電容量變化不高于額定容量的3％，則認(rèn)為試驗(yàn)對象完成了預(yù)處理，預(yù)處理循環(huán)可以中止。6.3SOC調(diào)整將測試樣品SOC調(diào)整至試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值n％的方法如下：a)試驗(yàn)對象經(jīng)預(yù)處理后，按照6.1方法充電；c)以1I1恒流放電，放電時(shí)間為T，T按照下式計(jì)算：T=................................................................................(1)式中：T——放電時(shí)間，單位為小時(shí)(h)；n——試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值的百分?jǐn)?shù)值。d)靜置30min。6.4溫度調(diào)整調(diào)整測試樣品溫度至目標(biāo)值的步驟如下：a)設(shè)置溫箱溫度為目標(biāo)值；b)靜置，直到被測樣品電池外表面溫度與目標(biāo)溫度差值≤2℃。6.5試驗(yàn)前準(zhǔn)備6.5.1如制造商提供的試驗(yàn)對象的正負(fù)極端子可直接與短路導(dǎo)線連接，無需額外操作。6.5.2如制造商提供的試驗(yàn)對象的正負(fù)極端子不能直接與短路導(dǎo)線連接，需在試驗(yàn)對象的正負(fù)極端子增加部件與短路導(dǎo)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(diǎn)。6.5.3試驗(yàn)過程中應(yīng)至少測量包括電池正極、表面中部、負(fù)極在內(nèi)的三個(gè)點(diǎn)的溫度值。6.5.4試驗(yàn)準(zhǔn)備過程中操作人員需佩戴絕緣裝備，試驗(yàn)場地配備滅火器等安全設(shè)施。6.6試驗(yàn)條件表1給出用于電池單體、模塊、電池包或系統(tǒng)外部短路試驗(yàn)的條件要求，其中必要試驗(yàn)條件須全部開展，可選試驗(yàn)條件由標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)試驗(yàn)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(yàn)對象，按照6.2進(jìn)行預(yù)處理；b)試驗(yàn)開始；c)按照6.3調(diào)整試驗(yàn)對象初始SOC；d)按照6.4調(diào)整試驗(yàn)對象溫度；e)將5.2和5.3所規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備連接試驗(yàn)對象；f)將短路導(dǎo)線與試驗(yàn)對象正負(fù)極端子連接，并保持短路接觸器開關(guān)打開狀態(tài)；g)在試驗(yàn)對象周圍0.3m的范圍內(nèi)布置火花源，以檢測試驗(yàn)對象外部短路過程是否泄露可燃?xì)怏w?；鸹ㄔ吹念l率應(yīng)為至少每秒2次火花且具有足夠的能量，火花源的位置應(yīng)是最有可能出現(xiàn)氣體泄漏的位置；h)閉合短路接觸器并記錄試驗(yàn)對象的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)；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(yàn)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(nèi)電池表面溫度變化小于1℃,則試驗(yàn)結(jié)束；否則，繼續(xù)靜置，直至電池狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定；l)觀察以上試驗(yàn)過程中試驗(yàn)對象是否出現(xiàn)漏液、冒煙、起火、爆炸等現(xiàn)象；6T/CSAE219—2021m)檢查短路導(dǎo)線及其與試驗(yàn)對象正負(fù)極端子連接的完整性，若不完整則本次測試結(jié)果無效，需重新測試；n)利用記錄的數(shù)據(jù)分析外部短路試驗(yàn)結(jié)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(yàn)對象，按照6.2進(jìn)行預(yù)處理；b)試驗(yàn)開始；c)按照6.3調(diào)整試驗(yàn)對象初始SOC；d)按照6.4調(diào)整試驗(yàn)對象溫度；e)將5.2和5.3所規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備連接試驗(yàn)對象，保證試驗(yàn)對象的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)測量；f)將短路導(dǎo)線與試驗(yàn)對象正負(fù)極端子連接，并保持短路接觸器開關(guān)打開；g)閉合短路接觸器并記錄試驗(yàn)對象的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)；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(yàn)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(nèi)電池表面溫度變化小于1℃,則試驗(yàn)結(jié)束；否則，繼續(xù)靜置，直至電池狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定；k)觀察以上試驗(yàn)過程中試驗(yàn)對象是否出現(xiàn)漏液、冒煙、起火、爆炸等現(xiàn)象；l)檢查短路導(dǎo)線及其與試驗(yàn)對象正負(fù)極端子連接的完整性，若不完整則本次測試結(jié)果無效，需重新測試；m)利用記錄的數(shù)據(jù)分析外部短路試驗(yàn)結(jié)果。6.7.3電池系統(tǒng)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(yàn)對象，按照6.2進(jìn)行預(yù)處理；b)試驗(yàn)開始；c)按照6.3調(diào)整試驗(yàn)對象初始SOC；d)按照6.4調(diào)整試驗(yàn)對象溫度；e)將5.2和5.3所規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備連接試驗(yàn)對象，保證試驗(yàn)對象的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)測量；f)將