電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)抗紋波干擾能力測試方法

1T/GDSAE000XX—2024電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)抗紋波干擾能力測試方法本文規(guī)定了電動汽車用鋰離子動力蓄電池系統(tǒng)抗紋波干擾能力的測試方法，包含測試條件、樣品準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)記錄等內(nèi)容。本文件適用于電動汽車用鋰離子動力蓄電池系統(tǒng)。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。GB/T19596-2017電動汽車術(shù)語GB/T31484電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法GB38031電動汽車用動力蓄電池安全要求ISO16750-3：2023道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第3部分：機(jī)械負(fù)荷GB/T19596界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1動力蓄電池系統(tǒng)powerbatterysystem一個或一個以上蓄電池包及相應(yīng)附件（蓄電池管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設(shè)備以及機(jī)械總成）構(gòu)成的為電動汽車整車的行駛提供電能的能量存儲裝置。[來源：GB/T19596—2017，3.1.2]3.2紋波ripple疊加在直流系統(tǒng)上的交流分量。3.3頻率frequency單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運(yùn)動頻繁程度的量。3.4電壓峰峰值peak-to-peakvalueofvoltage交變電壓的正峰值與負(fù)峰值的絕對值之和。3.5電壓等級Bvoltage~classB~最大工作電壓為(301000)VAC(rms)或(601500)VDC的電氣元件或電路的等級。[來源：ISO21498-1：2021，3.13]3.6頻率步長frequencystep頻譜中相鄰兩個頻率之間的間距。4.1縮略語2T/GDSAE000XX—2024下列縮略語適用于本文件DUT：被測樣品，本標(biāo)準(zhǔn)中特指動力蓄電池系統(tǒng)(deviceundertest)。SOC：荷電狀態(tài)（state-of-charge）4.2符號1:1h率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值。5.1一般條件5.1.1除另有規(guī)定，測試應(yīng)在溫度為22±5℃,相對濕度為15%至90%，大氣壓力為86kPa至106kPa環(huán)境下展開。5.1.2當(dāng)測試的目標(biāo)環(huán)境溫度改變時，在進(jìn)行測試前DUT應(yīng)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；或單體電池電池溫度與目標(biāo)環(huán)境溫度差值不超過2℃。DUT如果包含蓄電池控制單元，則環(huán)境適應(yīng)過程應(yīng)將其關(guān)閉。5.2測量儀器儀表準(zhǔn)確度測試儀器、儀表準(zhǔn)確度應(yīng)不低于以下要求：a)電壓測量裝置：±0.5%FS38031保持一致）b)電流測量裝置：±0.5%FS；c)溫度測量裝置：±0.5℃;d)時間測量裝置：±0.1%；e)頻率測量精度：±0.05Hz；5.3測試裝置5.3.1紋波模擬系統(tǒng)：具備直流輸出、交流輸出以及二者同步輸出的運(yùn)行模式，能夠完成對DUT的充電過程和放電過程，同時應(yīng)支持向DUT注入本標(biāo)準(zhǔn)要求的紋波。5.3.2環(huán)境試驗(yàn)箱：用于模擬環(huán)境條件，應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。5.3.3測試過程中，對車輛紋波模擬系統(tǒng)、溫度試驗(yàn)箱等控制儀器的控制精度要求如下：a)直流電壓：±0.1%FS；b)直流電流：±0.1%FS；c)交流電壓：±（1%RD+1%FS）；d)交流電流：±（1%RD+1%FS）；f)溫度：±2℃。5.4數(shù)據(jù)記錄5.4.1數(shù)據(jù)記錄間隔：除非另有說明，測試數(shù)據(jù)的記錄間隔應(yīng)不大于50ms；5.4.2數(shù)據(jù)記錄內(nèi)容：測試過程中，實(shí)時監(jiān)測和記錄直流數(shù)據(jù)和紋波數(shù)據(jù)，包括但不限于電壓、電流、頻率參數(shù)；5.4.3同步性：所有測試數(shù)據(jù)記錄應(yīng)同時進(jìn)行；5.4.4其他：測試過程中DUT所有功能性故障以及其他異常情況都應(yīng)被記錄。3T/GDSAE000XX—2024本部分所述測試內(nèi)容，用于驗(yàn)證電壓等級B的鋰離子動力蓄電池系統(tǒng)在不同環(huán)境條件、不同操作模式下疊加電動汽車動力系統(tǒng)運(yùn)行時產(chǎn)生的紋波后的工作狀態(tài)和魯棒性。6.1預(yù)處理所有測試項(xiàng)開始前，均應(yīng)對DUT進(jìn)行預(yù)處理，以確保測試時系統(tǒng)的功能和性能處于激活以及相應(yīng)溫度狀態(tài)，其步驟如下：6.1.1環(huán)境搭建：應(yīng)根據(jù)圖1的要求搭建測試環(huán)境；6.1.2上電功能檢查：根據(jù)制造商規(guī)定或廠家要求，選擇下表1中的操作模式進(jìn)行上電功能檢查、BMS供電檢查、異常及故障，確認(rèn)測試前電池正常無故障及無安全告警；6.1.3容量標(biāo)定：室溫條件下，按照GB38031中6.3.5條款的要求進(jìn)行容量標(biāo)定；6.1.4掃頻測試：50%SOC下DUT保持表1操作模式III，注入電壓峰峰值4Vpp或制造商推薦的幅值中兩者最大值的電壓紋波進(jìn)行10-150kHz（頻率步長10-1000Hz，持續(xù)2s）掃頻測試，同時記錄電壓電流相位差。6.1.5SOC調(diào)整：室溫條件下，按照GB38031中6.1.7條款的要求，將SOC調(diào)整為各測試項(xiàng)要求的SOC；6.1.6溫度調(diào)整：根據(jù)各測試項(xiàng)要求，將DUT環(huán)境溫度調(diào)整為指定狀態(tài)；6.1.7靜置：除非另有規(guī)定，將DUT按本標(biāo)準(zhǔn)5.1.2要求置于測試環(huán)境下。表1操作模式1進(jìn)行充電1進(jìn)行放電靜置：DUT處于激活狀態(tài)，此時BMS可6.2測試項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目包括室溫條件下抗紋波干擾能力測試、高溫條件下抗紋波干擾能力測試、低溫條件下抗紋波干擾能力測試、循環(huán)工況下抗紋波干擾能力測試、過溫條件下抗紋波干擾能力測試、過充條件下抗紋波干擾能力測試、過放條件下抗紋波干擾能力測試、綜合環(huán)境下抗紋波干擾能力測試，所有測試項(xiàng)目結(jié)束后DUT狀態(tài)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。功能狀態(tài)分類見下表2：4T/GDSAE000XX—2024表2功能狀態(tài)分類在測試前DUT所有的功能均正常，測試過程中所有參數(shù)及功在測試前DUT所有的功能均正常，測試在測試前DUT所有的功能均正常，在測試過程中DUTDUT必須通過關(guān)閉/接通端子、復(fù)位或簡單的干預(yù)再次達(dá)到功在測試前DUT所有的功能均正常，在測試過程中DUT一個或多個功能出現(xiàn)異常，測試終止，注：主要的限制參數(shù)包括但不限于BMS充電電流上限、BMS放電電流上限、BMS充電功率上限、BMS放電功率上限功能、高壓互鎖功能、均衡功能、故障報警功能。功能出現(xiàn)異常的表現(xiàn)包括但不限6.3環(huán)境搭建除另有規(guī)定，測試環(huán)境應(yīng)按下圖1進(jìn)行搭建，且裝置功能應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)要求。圖1環(huán)境搭建示意圖1）屏蔽高壓電纜的長度為1700mm至2000mm，或最大長度由制造商提供。2）屏蔽高壓電纜應(yīng)位于接地平面上方50mm±5mm處。3）HV+/HV-：分別連接至DUT的所有高壓接口。4）人工網(wǎng)絡(luò)布置詳見附錄B。5T/GDSAE000XX—20246.4紋波選擇6.4.1應(yīng)根據(jù)表3及制造商推薦的幅值中兩者最大值進(jìn)行紋波注入，幅值與頻率的關(guān)系參見圖2。6.4.2下表3為紋波參數(shù)包括頻率幅值、步進(jìn)、持續(xù)時間的要求。表3頻率幅值、步進(jìn)、持續(xù)時間要求6.4.3表3中紋波頻率與幅值關(guān)系示意圖，見下圖2。圖2頻率幅值關(guān)系6T/GDSAE000XX—20246.5測試案例測試項(xiàng)目及相關(guān)測試要求參見下表4：表4測試案例止或限制充電或放電、或發(fā)出終止或限制充電或放電的功能狀態(tài)B，試驗(yàn)對象可以自動終止充電電流、或發(fā)出本部分所述測試方法，用于驗(yàn)證電壓等級B的鋰離子動力蓄電池系統(tǒng)在不同環(huán)境條件、不同操作模式下疊加電動汽車動力系統(tǒng)運(yùn)行時產(chǎn)生的紋波后的工作狀態(tài)和魯棒性。7.1室溫條件下抗干擾能力測試7.1.1將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為100%，環(huán)境溫度22±5℃,連接熱管理輔助裝置（如冷水機(jī)）；7.1.2在22±5℃環(huán)境下，DUT以放電操作模式I進(jìn)行放電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.1.3直至放電至SOC=0%或者制造商推薦的截止條件；7.1.4靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.1.5在22±5℃環(huán)境下，DUT以充電操作模式I進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.1.6直至充電至SOC=100%或者制造商推薦的截止條件；7.1.7靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.1.8重復(fù)7.1.2~7.1.7兩次；7.1.9調(diào)整為放電操作模式II，充電操作模式II，重復(fù)7.1.2~7.1.8三次；7T/GDSAE000XX—20247.1.10斷開DUT高壓回路及低壓回路，測試結(jié)束；7.1.11測試要求：DUT保持功能狀態(tài)A。7.2高溫條件下抗干擾能力測試7.2.1將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為100%，環(huán)境溫度55±2℃,連接熱管理輔助裝置（如冷水機(jī)）；7.2.2在55±2℃環(huán)境下，DUT以放電操作模式II進(jìn)行放電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.2.3直至放電至SOC=0%或者制造商推薦的截止條件；7.2.4靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.2.5在55±2℃環(huán)境下，DUT以充電操作模式II進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.2.6直至充電至SOC=100%或者制造商推薦的截止條件；7.2.7靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.2.8重復(fù)7.2.2~7.2.7二次；7.2.9斷開DUT高壓回路及低壓回路，測試結(jié)束；7.2.10測試要求：DUT保持功能狀態(tài)A。7.3低溫條件下抗干擾能力測試7.3.1將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為100%，環(huán)境溫度-20±2℃,連接熱管理輔助裝置（如冷水機(jī)）；7.3.2在-20±2℃環(huán)境下，DUT以放電操作模式II進(jìn)行放電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.3.3直至放電至SOC=0%或者制造商推薦的截止條件；7.3.4靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.3.5在-20±2℃環(huán)境下，DUT以充電操作模式II進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.3.6直至充電至SOC=100%或者制造商推薦的截止條件；7.3.7靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.3.8重復(fù)7.3.2~7.3.7二次；7.3.9斷開DUT高壓回路及低壓回路，測試結(jié)束；7.3.10測試要求：DUT保持功能狀態(tài)A。7.4循環(huán)工況下抗干擾能力測試7.4.1將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為100%，環(huán)境溫度22±5℃,連接熱管理輔助裝置（如冷水機(jī)）；7.4.2在22±5℃環(huán)境下，DUT以放電操作模式II進(jìn)行測試同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.4.3直至放電至SOC=0%或者制造商推薦的截止條件；7.4.4靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.4.5在22±5℃環(huán)境下，DUT以充電操作模式I進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.4.6直至充電至SOC=100%或者制造商推薦的截止條件；7.4.7靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.4.8在22±5℃環(huán)境下，DUT以放電操作模式II進(jìn)行測試同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.4.9直至放電至SOC=0%或者制造商推薦的截止條件；7.4.10靜置30min或制造商規(guī)定的時間；8T/GDSAE000XX—20247.4.11在22±5℃環(huán)境下，DUT以充電操作模式II進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波，并按照制造商的控制策略主動開啟熱管理系統(tǒng)功能（包括電池系統(tǒng)內(nèi)置裝置或外部裝置）；7.4.12直至充電至SOC=100%或者制造商推薦的截止條件；7.4.13靜置30min或制造商規(guī)定的時間；7.4.14循環(huán)7.4.2~7.4.13累計10次；7.4.15斷開DUT高壓回路及低壓回路，測試結(jié)束；7.4.16測試要求：DUT保持功能狀態(tài)A。7.5過溫條件下抗干擾能力測試7.5.1此測試主要是針對擁有過溫信號報警功能，或超過一定溫度后自動終止或限制充電或放電的動力電池系統(tǒng)。7.5.2將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為100%；7.5.3DUT以放電操作模式II或制造商推薦的電流進(jìn)行放電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波；7.5.4直至放電至SOC=0%或者制造商推薦的截止條件；7.5.5DUT以充電操作模式II或制造商推薦的電流進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波；7.5.6直至充電至SOC=100%或者制造商推薦的截止條件；7.5.7重復(fù)7.5.3~7.5.6，盡可能快地升高電池系統(tǒng)的溫度，直至符合以下任一條件時，試驗(yàn)結(jié)束：a)DUT自動終止或限制充電或放電；b)DUT發(fā)出終止或限制充電或放電的信號。7.5.8如以上條件均未出現(xiàn)，則以溫度達(dá)到電池制造商提供的上限溫度作為結(jié)束條件。7.5.9測試要求：DUT保持功能狀態(tài)B，DUT可以自動終止或限制充電或放電、或發(fā)出終止或限制充電或放電的信號。7.6過充條件下抗干擾能力測試7.6.1此測試主要是針對擁有過充信號報警功能，或充電至一定電壓時自動終止充電的動力電池系統(tǒng)。7.6.2將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為50%，環(huán)境溫度22±5℃或制造商推薦的溫度。7.6.3在22±5℃或制造商推薦的溫度環(huán)境下，DUT以充電操作模式II或制造商推薦的電流進(jìn)行充電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波；7.6.4直至符合以下任一條件時,結(jié)束試驗(yàn)：a)試驗(yàn)對象自動終止充電電流；b)試驗(yàn)對象發(fā)出終止充電電流的信號。7.6.5如以上條件均未出現(xiàn)，則以電池制造商提供的截止條件作為結(jié)束條件。7.6.6測試要求：DUT保持功能狀態(tài)B，試驗(yàn)對象可以自動終止充電電流、或發(fā)出終止充電電流的信號。7.7過放條件下抗干擾能力測試7.7.1此測試主要是針對擁有過放信號報警功能，或放電至一定電壓時自動終止放電的動力電池系統(tǒng)。7.7.2將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為25%，環(huán)境溫度22±5℃或制造商推薦的溫度；7.7.3在22±5℃或制造商推薦的溫度環(huán)境下，DUT以放電操作模式I進(jìn)行放電同時按照6.4章節(jié)循環(huán)疊加紋波；7.7.4直至符合以下任一條件時，試驗(yàn)結(jié)束：a)試驗(yàn)對象自動終止放電；b)試驗(yàn)對象發(fā)出終止放電的信號。7.7.5如以上條件均未出現(xiàn)，則以電池制造商提供的截止條件作為結(jié)束條件。7.7.6測試要求：DUT保持功能狀態(tài)B，試驗(yàn)對象可以自動終止放電電流、或發(fā)出終止放電電流的信號。9T/GDSAE000XX—20247.8綜合環(huán)境下抗干擾能力測試7.8.1將DUT按照6.1章節(jié)中預(yù)處理步驟進(jìn)行處理，SOC調(diào)整為100%；7.8.2參考GB38031中8.2.1振動測試條件對DUT進(jìn)行振動測試；7