8车用动力蓄电池组性能测试标准HEV锂离子.docx
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8车用动力蓄电池组性能测试标准HEV锂离子
“863计划”节能与新能源汽车重大项目
Rev.5
2008年度HEV用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范
2008-**-**发布
科技部863现代交通技术领域办公室
前言…………………………………………………………………………………………………Ⅱ
1范围…………………………………………………………………………………………………1
2检验程序……………………………………………………………………………………………1
3试验方法……………………………………………………………………………………………2
3.1试验条件…………………………………………………………………………………………2
3.1.1环境条件………………………………………………………………………………………2
3.1.2测量仪器、仪表………………………………………………………………………………2
3.2单体蓄电池………………………………………………………………………………………2
3.2.1外观……………………………………………………………………………………………2
3.2.2极性及内阻……………………………………………………………………………………2
3.2.3重量及尺寸……………………………………………………………………………………3
3.2.4充电……………………………………………………………………………………………3
3.2.520℃放电容量…………………………………………………………………………………3
3.2.6功率测试………………………………………………………………………………………3
3.2.7-20℃放电容量…………………………………………………………………………………4
3.2.855℃放电容量…………………………………………………………………………………4
3.2.9脉冲充放电特性测试…………………………………………………………………………4
3.2.10荷电保持能力及容量恢复能力………………………………………………………………5
3.2.11安全性试验……………………………………………………………………………………5
3.2.12循环寿命试验…………………………………………………………………………………6
3.3组合蓄电池………………………………………………………………………………………7
3.3.1外观……………………………………………………………………………………………7
3.3.2极性……………………………………………………………………………………………7
3.3.3尺寸和重量……………………………………………………………………………………7
3.3.4充电……………………………………………………………………………………………7
3.3.520℃放电容量…………………………………………………………………………………7
3.3.6功率测试………………………………………………………………………………………7
3.3.7-20℃放电容量…………………………………………………………………………………7
3.3.855℃放电容量…………………………………………………………………………………7
3.3.9简单模拟工况…………………………………………………………………………………8
3.3.10荷电保持能力…………………………………………………………………………………9
3.3.11耐振动试验……………………………………………………………………………………9
3.3.12安全性试验……………………………………………………………………………………9
3.3.13循环寿命试验…………………………………………………………………………………10
4 检验流程……………………………………………………………………………………………11
前言
在863现代交通技术领域办公室的组织下，在节能与新能源汽车重大项目总体专家组的领导下，动力蓄电池检测基地参照国内外动力蓄电池相关标准，制定了本测试规范。
在制定过程中综合了总体专家组、整车厂家及电池研制厂家的建议和反馈意见，经反复修改而成。
本测试规范是针对2008年度HEV用高功率锂离子动力蓄电池检测工作而提出的，其主要目的是对各电池研制单位生产的动力蓄电池进行性能检测，以对其进行整体评估，为国家政策的制定提供依据。
2008年度HEV用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范
1.范围
鉴于863电动汽车动力蓄电池的研制是分阶段及通过竞争的方式进行的，本标准仅规定了2008年度863计划节能与新能源重大项目高功率锂离子动力蓄电池（以下简称蓄电池）的检测项目、检测程序、试验方法及检测流程，以进行评比和筛选。
2.检验程序
2.1按本程序进行的试验应按顺序连续进行。
2.2单体蓄电池检验程序见表1。
表1
序号
检验项目
检验方法章条号
蓄电池编号
1
外观
3.2.1
1#~26#
2
极性及内阻
3.2.2
3
重量及尺寸
3.2.3
4
20℃放电容量
3.2.5
5
功率测试
3.2.6
1#~2#
6
-20℃放电容量
3.2.7
3#~4#
7
55℃放电容量
3.2.8
8
脉冲充放电特性测试
3.2.9
5#~6#
9
常温荷电保持能力及容量恢复能力
3.2.10.1
7#~8#
10
高温荷电保持能力及容量恢复能力
3.2.10.2
9#~10#
11
短路试验
3.2.11.1
11#~12#
12
挤压试验
3.2.11.2
13#~14#
13
针刺试验
3.2.11.3
15#~16#
14
跌落试验
3.2.11.4
17#~18#
15
加热试验
3.2.11.5
19#~20#
16
过放电试验
3.2.11.6
21#~22#
17
过充电试验
3.2.11.7
23#~24#
18
常规循环寿命试验
3.2.12.1
25#~26#
19
工况循环寿命试验
3.2.12.2
27#~28#
注：
根据试验数据，进行动力蓄电池均匀一致性分析。
共需32只单体蓄电池，其中4只为备份单体蓄电池。
2.3组合蓄电池检验程序见表2。
表2
序号
检验项目
检验方法章条号
蓄电池编号
1
外观
3.3.1
1#~25#
2
极性
3.3.2
1#~22#
3
重量及尺寸
3.3.3
4
20℃放电容量
3.3.5
5
功率测试
3.3.6
1#~2#
6
-20℃放电容量
3.3.7
3#~4#
7
55℃放电容量
3.3.8
8
简单模拟工况
3.3.9
5#~6#
9
常温荷电保持能力
3.3.10.1
7#~8#
10
高温荷电保持能力
3.3.10.2
9#~10#
11
耐振动试验
3.3.11
11#
12
短路试验
3.3.12.1
12#
13
局部短路试验
3.3.12.2
13#
14
挤压试验
3.3.12.3
14#
15
针刺试验
3.3.12.4
15#
16
加热试验
3.3.12.5
16#
17
过放电试验
3.3.12.6
17#
18
过充电试验
3.3.12.7
18#
19
常规循环寿命试验
3.3.13.1
19#~20#
20
工况循环寿命试验
3.3.13.2
21#~22#
注：
根据试验数据，进行动力蓄电池均匀一致性分析。
共需25组组合蓄电池，其中3组为备份组合蓄电池。
注：
单体电池安全性测试合格后，方可进行组合蓄电池的振动试验；
安全性试验用组合蓄电池为5只单体电池串联组成，其余组合蓄电池为10只单体电池串联组成。
2.4对厂家提供单体蓄电池及组合蓄电池的要求
2.4.1厂家提供的单体蓄电池的正负极及其连接片，应能承受检验方法中规定的最大放电倍率的放电而不损坏。
2.4.2厂家提供的组合蓄电池的正负极及其连接片，应能承受检验方法中规定的最大放电倍率的放电而不损坏。
每个组合蓄电池中的单体蓄电池的正负极应有电压抽头，以进行测试过程中单体电池电压的测量，并且电压抽头应焊接牢固，并具有正负极标识。
提供连接片及连接件的重量。
2.5C1--1h率额定容量（A•h）；
I1--1h率放电电流，其数值等于C1/1（A）
n--组合电池的单体数。
3.试验方法
3.1试验条件
3.1.1环境条件
除另有规定外，试验环境温度为15℃~35℃、相对湿度为25%~85%、大气压力为86kPa~106kPa。
3.1.2测量仪器、仪表
检验测试的所有仪表、设备（包括监控和监视试验参数的试验设备和仪器）应按国家有关计量检定规程或有关标准经检定或计量合格，并在有效期内。
所有测试仪表、设备应具有足够的精度和稳定度，其精度应高于被测指标精度一个数量级或误差小于被测参数允许误差的三分之一。
3.2单体蓄电池
3.2.1外观
3.2.1.1目视检查蓄电池表面是否平整、干燥、有无外伤等。
3.2.1.2目视检查蓄电池标志是否齐全、清晰。
3.2.2极性及内阻
3.2.2.1用电压表检测蓄电池的端压，是否与端子的极性一致。
3.2.3.2用内阻测试仪测量蓄电池的交流内阻。
3.2.3重量及尺寸
3.2.3.1用量具测量蓄电池的外形尺寸。
3.2.3.2用衡器称量蓄电池的重量。
3.2.4充电
在20℃±5℃条件下，蓄电池以1I1（A）电流放电，至蓄电池电压达到3.0V时停止放电，然后在20℃±5℃条件下以0.5I1（A）恒流充电，电池电压达到4.2V时转恒压充电，至充电电流降至起始值的10%时停止充电。
3.2.520℃放电容量（能量密度）
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±2℃条件下搁置1h，然后在同一温度下以1I1（A）电流放电至电池电压为3.0V。
如果放电容量达不到额定容量，此项试验允许重复3次。
计算能量密度。
3.2.6功率测试
3.2.6.1功率密度测试
电池峰值功率：
每一阶段脉冲放电闭路后0.1s时的电压与电流的乘积。
电池平均功率：
每一阶段脉冲放电能量与放电时间的商。
根据试验结果计算功率密度、直流内阻。
3.6.2.1.130Ah以下单体蓄电池
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±2℃条件下搁置1h，然后在同一温度下进行脉冲放电，以5I1（A）脉冲放电10s为第一阶段（SOC=100%），以1I1（A）放电6min后以7I1（A）脉冲放电10s为第二阶段（SOC=89%），以1I1（A）放电6min后以9I1（A）脉冲放电10s为第三阶段（SOC=77%），以1I1（A）放电6min后以15I1（A）脉冲放电10s为第四阶段（SOC=64%），阶段之间搁置1h，总计进行4个阶段的脉冲放电，然后以1I1（A）放电至100％DOD（3.0V）。
放电过程中记录单体蓄电池电压。
放电阶段中若电池电压低于2V，则停止试验。
3.6.2.1.230Ah以上单体蓄电池（含30Ah）
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±2℃条件下搁置1h，然后在同一温度下进行脉冲放电，以4I1（A）脉冲放电10s为第一阶段（SOC=100%），以1I1（A）放电6min后以6I1（A）脉冲放电10s为第二阶段（SOC=89%），以1I1（A）放电6min后以7I1（A）脉冲放电10s为第三阶段（SOC=77%），以1I1（A）放电6min后以8I1（A）脉冲放电10s为第四阶段（SOC=65%），以1I1（A）放电6min后以10I1（A）脉冲放电10s为第五阶段（SOC=53％），阶段之间搁置1h，总计进行5个阶段的脉冲放电，然后以1I1（A）放电至100％DOD（3.0V）。
放电过程中记录单体蓄电池电压。
放电阶段中电池电压低于2V，则停止试验。
3.2.6.2功率测试
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±2℃条件下搁置1h，然后分别以下表进行脉冲放电，试验后电池以1I1（A）放电至100％DOD（3.0V）。
计算1s，3s，5s及10s时电池的平均功率密度及峰值功率。
表3
容量
SOC（％）
电流*I1
时间（s）
SOC（％）
电流*I1
时间（s）
8Ah-30Ah
100
1
540
100
1
1800
85
15
10
50
15
10
100
1
540
100
1
1800
85
20
10
50
20
10
30Ah-55Ah
100
1
540
100
1
1800
85
10
10
50
10
10
100
1
540
100
1
1800
85
15
10
50
15
10
3.2.6.3定功率测试
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±2℃条件下搁置1h，然后在同一温度下以定功率480W/Kg进行放电至电池电压为2.8V）。
累计放电容量和能量。
3.2.7-20℃放电容量
蓄电池按3.2.4充电后，在-20℃±2℃条件下贮存16h。
然后在同一温度下，以1I1（A）恒流放电至终止电压（2.5V）。
计算放电容量（以Ah计）。
3.2.855℃放电容量
蓄电池按3.2.4充电后，在55℃±2℃条件下贮存5h，然后在同一温度下，以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V）。
计算放电容量（以Ah计）。
3.2.9脉冲充放电特性测试
计算直流内阻：
，
——放电开始5s内的电压降
——放电开始5s内的电流变化值
3.2.9.1常温
蓄电池以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V）后，在20℃±2℃条件下搁置1h，之后按表4进行测试（每个SOC阶段充放电后，在同一温度下搁置1h）。
然后在同一温度下，以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V）。
计算每阶段的能量效率、直流内阻。
表4
SOC（％）
0
30
40
50
60
70
电流*I1
1
3
-9
1
3
-9
1
3
-9
1
3
-9
1
3
-9
时间（min）
18
1.5
0.5
6
1.5
0.5
6
1.5
0.5
6
1.5
0.5
6
1.5
0.5
3.2.9.2高温
蓄电池以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V）后，以1I1（A）恒流充电18min，在55℃±2℃条件下贮存5h后，按表4的SOC30%后的要求进行测试（每阶段充放电后，在同一温度下搁置1h）。
然后在同一温度下，以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V）。
计算每阶段的能量效率、直流内阻。
3.2.9.3低温
蓄电池以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V）后，以1I1（A）恒流充电18min，在-20℃±2℃条件下贮存16h后，按表5的SOC30%后的要求进行测试（每个SOC阶段放电后，在同一温度下搁置4h）。
然后在同一温度下，以1I1（A）恒流放电至终止电压（2.5V）。
计算每阶段的能量效率、直流内阻。
表5
SOC（％）
0
30
40
50
60
70
电流*I1
1
3
-3
1
3
-3
1
3
-3
1
3
-3
1
3
-3
时间（min）
18
0.5
0.5
6
0.5
0.5
6
0.5
0.5
6
0.5
0.5
6
0.5
0.5
3.2.10荷电保持能力及容量恢复能力
3.2.10.1常温荷电保持能力
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±2℃条件下，以开路状态贮存28d，开路贮存期间每天测量蓄电池电压，然后在同一温度下以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V或企业技术条件中规定的放电终止电压）。
计算放电容量（以Ah计）。
试验后，按3.2.10.3进行试验。
3.2.10.2高温荷电保持能力
蓄电池按3.2.4充电后，在55℃±2℃条件下，以开路状态贮存7d，开路贮存期间每天测量蓄电池电压，然后在20℃±2℃下搁置5h后，以1I1（A）恒流放电至终止电压（3.0V或企业技术条件中规定的放电终止电压）。
计算放电容量（以Ah计）。
与常温7天的数据进行比较。
试验后，按3.2.10.3进行试验。
3.2.10.3容量恢复能力
完成荷电保持能力测试后，将蓄电池按3.2.4充电后，搁置1h，在20℃±2℃条件下以1I1（A）恒流放电至3.0V或企业技术条件中规定的放电终止电压。
计算放电容量（以Ah计）。
3.2.11安全性试验
所有安全试验均在有充分环境保护的条件下进行。
3.2.11.1短路试验
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下搁置1h。
将蓄电池经外部短路10min，外部线路电阻应小于10mΩ。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火。
3.2.11.2挤压试验
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下搁置1h,按下列条件进行试验。
a）挤压方向：
垂直于蓄电池极板方向施压；
b）挤压面积：
垂直于施压方向的外表面；
c）挤压程度：
直至蓄电池壳体破裂或内部短路（蓄电池电压变为0V）为止。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火。
3.2.11.3针刺试验
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下搁置1h。
用φ3mm～φ8mm的钢钉从垂直于蓄电池极板的方向迅速贯穿（钢针停留在蓄电池中）。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火。
3.2.11.4跌落试验
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下搁置1h后，在同一温度条件下，自1.5米高处跌落至木板上。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火。
3.2.11.5加热试验
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下搁置1h后，在85℃±2℃条件下，搁置2h。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火。
3.2.11.6过放电试验
蓄电池按6.3.4方法充电。
在20℃±5℃条件下搁置1h。
蓄电池组以0.5I1（A）电流放电，直至蓄电池电压为0V。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火、不漏液。
3.2.11.7过充电试验
蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下搁置1h。
然后在同一温度条件下，以1I1（A）电流充电，直至电池电压达到5.0V或以1I1（A）的电流充电90min（其中一个条件优先达到即停止试验）。
试验过程中，蓄电池应不爆炸、不起火。
3.2.12循环寿命试验
实际容量：
寿命初始以20℃放电容量的平均值为实际容量，之后以上一周期循环全容量充放电试验所测得的容量值为实际容量。
3.2.12.1常规循环寿命试验
蓄电池在20℃±2℃条件下，以0.5I1（A）电流恒流恒压（4.2V）充电至实际容量的80%时停止充电。
蓄电池在20℃±2℃条件下，以1I1（A）电流放电，至电压达到放电终止电压3.0V。
充放电结束后搁置1h，共计进行200次（或视试验情况确定循环次数）循环寿命试验。
循环25次为一个周期，第25次循环按照2.2.5要求进行一次全容量充放电，然后再进行下一周期循环试验。
若某个周期的第25次循环的放电容量小于额定容量的80%，则停止循环寿命试验。
3.2.12.2工况循环寿命试验
3.2.12.2.130Ah以下单体电池
蓄电池在20℃±2℃条件下，以1I1（A）电流恒流放电至终止电压3.0V；
（1）在同一温度条件下，以0.5I1（A）电流恒流充电至实际容量的70%后，搁置1h；
（2）以8I1（A）放电30s，1I1（A）充电180s，再以4I1（A）充电15s，搁置60s，即完成一次循环。
重复以上循环100次；
（3）以1I1A放电240秒（达到实际SOC约60%）；
（4）重复
（2）步循环100次；
（5）重复（3）步（达到实际SOC约50%）；
（6）重复
（2）步循环200次；
（7）重复（3）步（达到实际SOC约40%）；
（8）重复
（2）步循环200次；
（9）以1I1（A）充电480秒（达到实际SOC约50%）；
（10）重复
（2）步循环200次；
（11）重复（9）步（达到实际SOC约60%）；
（12）重复
（2）步循环100次；
（13）重复（9）步（达到实际SOC约70%）；
（14）重复
（2）步循环100次；
（15）以1I1（A）电流恒流放电至终止电压3.0V，休止1小时，完成一个大周期；
（16）容量检查：
在20℃±2℃条件下，以0.5I1（A）恒流充电，电池电压达到4.2V时转恒压充电，至充电电流降至起始值的10%时停止充电。
相同温度下搁置1h，以1I1（A）电流放电至终止电压3.0V，记录放电容量。
当容量小于初始容量的80%时，结束试验，累计总循环次数；否则，重复
（1）至（15）步。
3.2.12.2.230Ah以上单体电池（含30Ah）
蓄电池在20℃±2℃条件下，以1I1（A）电流恒流放电至终止电压3.0V；
（1）在同一温度条件下，以0.5I1（A）电流恒流充电至实际容量的70%后，搁置1h；
（2）以5I1（A）放电30s，1I1（A）充电115s，再以2.5I1（A）充电15s，搁置1min，即完成一次循环。
重复以上循环100次；
（3）以1I1A放电300秒（达到实际SOC约60%）；
（4）重复
（2）步循环100次；
（5）重复（3）步（达到实际SOC约50%）；
（6）重复
（2）步循环200次；
（7）重复（3）步（达到实际SOC约40%）；
（8）重复
（2）步循环200次；
（9）以1I1（A）充电420秒（达到实际SOC约50%）；
（10）重复
（2）步循环200次；
（11）重复（9）步（达到实际SOC约60%）；
（12）重复
（2）步循环100次；
（13）重复（9）步（达到实际SOC约70%）；
（14）重复
（2）步循环100次；
（15）以1I1（A）电流恒流放电至终止电压3.0V，休止1小时，完成一个大周期；
（16）容量检查：
在20℃±2℃条件下，以0.5I1（A）恒流充电，电池电压达到4.2V时转恒压充电，至充电电流降至起始值的10%时停止充电。
相同温度下搁置1h，以1I1（A）电流放电至至终止电压3.0V，记录放电容量。
当容量小于初始容量的80%时，结束试验，累计总循环次数；否则，重复
（1）至（15）步。
3.3组合蓄电池
3.3.1外观
3.3.1.1目视检查蓄电池组表面是否平整、干燥、有无外伤等。
3.3.1.2目视检查蓄电池组标志是否齐全、清晰。
3.3.2极性
用电压表检测蓄电池组的端压，是否与端子的极性一致。
3.3.3尺寸和重量
3.3.3.1用量具测量蓄电池组的外形尺寸。
3.3.3.2用衡器称量蓄电池组的重量。
3.3.4充电
用厂家提供的专用充电器进行充电。
若厂家未提供充电器，在20℃±5℃条件下，蓄电池以1I1（A）电流放电，至蓄电池
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