14-IEC62660-1(中文)电动道路车辆用二次锂离子蓄电池：锂离子电池性能试验.docx

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IEC62660-1

电动道路车辆用二次锂离子电池

——第1部分：

锂离子电池性能试验

目录

前言 1

简介 1

1范围 1

2规范性引用文件 1

3术语和定义 1

4测试条件 1

4.1概述 1

4.2测量设备 1

4.2.1测量仪器量程 1

4.2.2电压测量 1

4.2.3电流测量 1

4.2.4温度测量 1

4.2.5其他测量 1

4.3误差 1

4.4温度测试 1

5尺寸测量 1

6重量测量 1

7电测试 1

7.1一般充电条件 1

7.2容量 1

7.3SOC调整 1

7.4功率 1

7.4.1测试方法 1

7.4.2功率密度的计算 1

7.4.3计算电池的再生功率密度 1

7.5能量 1

7.5.1测试方法 1

7.5.2能量密度的计算 1

7.6存储测试 1

7.6.1荷电保持测试 1

7.6.2储存寿命测试 1

7.7循环寿命测试 1

7.7.1BEV循环测试 1

7.7.2HEV用蓄电池循环测试 1

7.8能效测试 1

7.8.1常规测试 1

7.8.2BEV用电池的测试 1

7.8.3HEV用电池的能效计算 1

34

前言

1）国际电工技术委员会（IEC）是由各国的电工委员会组成的，专门国际标准化机构。

IEC的宗旨是改善国际上关于电工、电子方面有关标准化问题的合作。

为此，IEC出版发行国际标准、技术规范、技术报告、公共可用规范（PAS）以及指导书等。

标准的编制委托给技术委员会，任何对此感兴趣的国家委员会都可以参与进来。

与IEC有合作的国际、政府和非政府的组织也参与了其中标准的编制工作。

依据IEC与国际标准化组织（ISO）达成的协议，两个组织之间保持密切合作。

2）IEC有关技术问题的正式决定或意见，都代表着各国国家委员会一致的观点。

3）IEC标准对国际上使用者是建议的形式并且被各国委员会接受。

所有的努力都是为了确保IEC在技术上的准确性，IEC对任何错误理解的终端用户不承担任何责任。

4）为了提高标准的一致性，IEC尽量保证标准的透明性。

任何分歧都需要在标准中注明。

5）IEC不提供任何适用性的说明，对任何独立的认证机构的业务不承担责任。

6）所有用户需确定使用的是最新的版本。

7）对于任何个人伤害、财产损失或直接非直接的其他损失或因此标准造成的费用增长IEC及其雇员、代理人、专家、成员不承担任何责任。

8）参考的标准在此其中有注明。

引用的相关标准对于此标准的准确性不可或缺。

9）引用的参考标准可能涉及一些版权问题，IEC对此不承担责任。

10）IEC61982—5是IEC第21技术委员会--二次电池编写。

本标准的编写基于下列文档：

所用有关标准提议许可的信息都在上述的提议报告中有说明。

本标准的起草依据了ISO/IEC指导，第二部分

标准中的内容在过时前保持不变，过时的信息在http:

//webstore:

iec.ch中有详细的说明。

当信息过时，这份标准将被：

l再确认

l撤回

l由修正的版本代替

l修正

简介

为了响应全球对降低CO2排放和能源安全的要求，电动汽车变得商业化，快速促进了对高功率、高能量密度电池的需求。

锂电池被认为是最具潜力的驱动汽车的二次电池。

随着HEV、新兴电池和PHEV的快速发展，一个确保电池基本性能以及获得用于设计汽车系统和电池模块的基础数据的测试性能要求的标准变得必不可少。

本标准详细说明了用于汽车动力锂离子电池（不同于在其他的IEC标准中规定的便携式和固定式电池）的性能测试。

用于电动汽车的电池重要的是使用的特殊性，例如，设计不同的模块和系统需要不同性能的电池。

基于这些，这份标准的目的是提供一种具有一般通用性的基本测试方法，它服务于各种电池系统的锂离子电池的常见的主要测试。

ISO×××道路车辆——电驱动道路车辆——锂离子电池系统测试规范。

IEC61982标准的第1、2和3部分提供了一个通用性的测试方法，第4部分描述用于电动汽车锂离子电池的测试方案。

1范围

IEC62660这部分标准描述了用于驱动电动汽车（包括HEV、BEV）的锂离子电池的性能和寿命预测实验。

这份标准说明的是通过必要的测试程序来获得锂离子电池在车载应用的各项指标，包括容量、功率密度、能量密度、储存寿命以及循环寿命。

这个标准提供了标准的测试条件和过程来测试锂离子电池在车辆应用方面的各种性能，是为确保获得不同的电池组和电池系统的一些不可或缺的性能和基本的重要数据。

注释1——基于制造商和客户之间的协议，除了特定的测试条件，也可以增加一些标准中可以选择的条件。

选择性条件见附录A。

注释2——锂离子电池组测试可以参照执行这个标准。

2规范性引用文件

在编写时用到了下面的标准，对于过时的标准只引用适用的版本，对于未标注的标准，引用的是最新的标准。

IEC60050—482—国际电工词汇-482部分：

原电池和蓄电池；

IEC60051（所有部分），直接作用模拟指示电测量仪表及其附件；

IEC60485，数字电子直流伏特表及直流电子模拟——数字转换器；

IEC61434，含碱性或非酸性电解液的二次电池和电池组——碱性二次电池和电池组电流标识指南；

（ISOXXXX（CDV12405-1），电动道路车辆——动力电池系统测试——第1部分：

高功率电池应用。

（ISOXXXX（WD12405-2），电动道路车辆——动力电池系统测试——第2部分：

高能量电池应用。

3术语和定义

IEC60050-482中界定的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1纯电动汽车（BEV）

仅有动力电池提供动力的电动汽车

3.2混合电动汽车（HEV）

同时由充电的能量储存系统和燃料提供动力驱动的汽车

3.3额定容量

由厂家规定的BEV电池C3（Ah）和HEV电池C1（Ah）的容量

3.4额定电流It

电流以安培为单位表示It=Cn（Ah）/1（h）

其中Cn为电池的额定容量，n是依据的时间（小时）

3.5室温

25℃±2K

3.6二次锂离子电池

二次单体电池的电学能量来源于在阴阳极之间的锂离子的嵌入/脱出

3.7荷电状态（SOC）

可用电池容量占额定容量的百分比

4测试条件

4.1概述

为了协助选择测试设备，模拟测试设备见IEC60051，电子测试设备见IEC60485。

仪器使用的细节需在测试结果报告中表示出来。

4.2测量设备

4.2.1测量仪器量程

仪器能测量电压、电流的数值。

仪器的量程选择需要确保测量的精度，在模拟测试仪器中，要求保留小数点后三位，其它可能用到的测量设备由他们提供等同的测量精度。

4.2.2电压测量

用于测量电压的设备应该是精度等级为0.5级或更好的伏特表，其阻值至少1000Ω/V。

4.2.3电流测量

用于测量电流的设备应该是精度等级为0.5级或更好的安培表。

安培表、分流器和引线组成的整个装置的精度等级为0.5级或更好。

4.2.4温度测量

用于测量表面温度的设备精度依据4.2.1。

温度测量位置应放在最可能反映电池温度处。

温度测量例子见图1.1和1.2.由厂家规定的测试指导应按下列说明进行测量

图1.1方形电池温度测量图1.2圆柱形电池温度测量

4.2.5其他测量

其他数值测量如容量、功率可根据4.3选择仪器测量

4.3误差

相对于规定或实际值，所有控制或测量值的准确性应在下述公差范围内

a）电压：

±1%

b）电流：

±1%

c）温度：

±2K

d）时间：

±0.1%

e）质量：

±0.1%

f）尺寸：

±0.1%

上述公差包含了所有测量仪器的准确度，所采用的测试方法以及所用的其他测试过程引入的误差。

4.4温度测试

如果没有特别说明，在测试前要将电池放在测试温度下放置12h使之稳定，当热稳定达到时，时间可以相应的减少。

在时间间隔1h间，温度变化小于1K时，可以认为达到热稳定。

标准中没有提到的，电池应按电池厂商规定的方法在室温下进行测试。

5尺寸测量

根据4.3可以得到电池测量的三个重要的因素：

最大尺寸的总宽度、厚度或直径和长度的总偏差。

如图2.1——2.6是最大尺寸的表示方法。

图2.1——柱状电池（a）图2.2——柱状电池（b）

图2.3——方型蓄电池（a）图2.4——方型蓄电池（b）

图2.5——软包电池（a）图2.6——软包电池（b）

其中：

A——总宽度

B——总厚度

C——直径

D——总长度（包括极耳）

E——总长度（不包括极耳）

6重量测量

电池的重量测量要保留3个有效数字，偏差符合4.3中的规定。

7电测试

7.1一般充电条件

除非这个标准里面有其他的说明，电池做电测试之前都必须按照以下的方法充电。

在充电之前，电池应该在室温下按照表1中以一个恒定的电流放电，放电至制造商规定的截止电压。

然后，应该给电池按照制造商声明的保持在正常气压和室温条件下充电。

7.2容量

电池的容量测试应该根据以下步骤：

第1步——电池应该根据7.1充电。

再次充电之后，根据4.4将电池固定。

第2步——电池应该在一个特定的温度下以一个持续恒定的电流It（A）放电，放电截止电压由制造商提供。

图表1显示的是应该要用到的放电电流和温度。

注意——选择性试验条件见附录A中的表A.1。

IEC61434中定义了指定方法测试电流。

表1——放电条件

放电电流（A）

温度

BEV电池

HEV电池

0℃

1/3It

1It

25℃

45℃

第3步——测量电池持续放电直到达到终止电压的时间，并计算电池的容量，用Ah来表示，结果保留3位有效数字。

对于纯电动车应用的大容量电池，有必要的话，可以测试0.2It时的放电容量。

7.3SOC调整

测试电池应以如下规定充电。

SOC调整是指为电池在这个标准中不同的SOC条件下的各种测试做准备。

第1步——电池应该按照7.1来充电。

第2步——电池应该按照4.4放置在室温条件下。

第3步——按照表1，BEV用电池应该用一个持续的电流放电（100-n）/100×3个小时，HEV用电池要用一个持续电流放电（100-n）/100×1个小时。

在这里n是指每个测试中适用的SOC。

7.4功率

7.4.1测试方法

测试应当依照下列程序进行。

a）重量测量

电池重量应该按照6来测量。

b）尺寸测量

电池尺寸的测量应该按照5来测量。

c）电流电压特性测试

当恒流充放电条件控制在以下条件下，电流电压特性应该按照测量10s电压来确定。

1）SOC应该根据7.3的过程调整为20%，50%和80%。

2）在试验开始电池的温度应该设置为40℃，25℃，0℃，-20℃。

3）电池根据各自额定的容量水平，对电池进行一定电流的充电或放电，测量10s电压。

充放电电流的范围应由制造商所规定，并且标准的测量间隔应当为1s。

如果10s后的电压超过放电最低电压或者充电最高电压，测量数据应当被忽略。

表2显示了不同应用的电池充放电电流示例。

如果必需，电池最大的充电电流和放电电流规定为制造商（Imax）的上限400A。

电池最大的充电/放电电流在5It/10It（BEV电池/HEV电池）以后测试。

Imax水平取决于电池的SOC，测试温度和是充电还是放电状态。

表2——额定容量水平下的充电和放电电流

应用

充放电电流（A）

BEV

1/3It

1It

2It

5It

Imax

HEV

1/3It

1It

5It

10It

Imax

4）充放电脉冲、放充电脉冲之间要有10分钟的间歇时间。

然而，如果在10分钟之后电池的温度变化不在2K以内，应当进一步冷却；另外，持续的间歇时间应当予以延长并检查电池的温度变化是否在2K以内。

接下来继续放电或者充电的过程。

5）测试是根据图3.1和3.2的计划所执行的。

注释1——选择性实验条件见附录A的表A.2。

注释2——电流电压的特性可以通过拟合测量值的电流电压的直线计算出Imax和功率。

这条直线的斜率显示了电池的内阻。

图3.1——HEV用电池电流电压特性测试的顺序

图3.2——BEV电池电流电压特性测试的顺序

7.4.2功率密度的计算

7.4.2.1每单位质量的功率

功率应该根据公式

（1）计算并且保留三位有效数字。

Pd=Ud×Idmax

（1）

其中：

Pd是指功率（W）；

Ud是指第10s测量的Idmax放电电压（V）；

Idmax制造商规定的最大放电电流（A）。

如果Pd是一个估算值，应该予以说明。

7.4.2.2功率密度

功率密度的计算公式见

（2），并保留三位有效数字。

（2）

其中：

ρpd是指功率密度（W/Kg）；

Pd是指功率（W）；

m是指电池重量（Kg）。

7.4.2.3每体积功率密度

体积功率密度应该由公式（3）计算，并保留3位有效数字。

（3）

其中：

是指体积功率密度（W/l）；

Pd是指功率（W）；

V是指电池体积（l）。

软包电池的体积可以根据电池的总高度减去极耳的长度乘以宽度以及长度来计算，圆柱形电池可以根据给出的产品底部的周长乘以总高度（减去极耳的长度）来计算。

7.4.3计算电池的再生功率密度

7.4.3.1再生功率

电池的再生功率应当根据公式（4）来计算并保留3位有效数字。

（4）

其中：

Pc是指再生功率（W）；

Uc是指第10s测量的Icmax的电压（V）；

Icmax是指制造商规定的最大充电电流（A）。

如果Pc是一个估算值，应当予以标注。

7.4.3.2每单位质量的再生功率密度

每单位质量的可再生功率应该由公式（5）计算，并保留三位有效数字。

（5）

其中：

ρpc是指可再生功率密度（W/Kg）；

Pc是指可再生功率（W）；

m是指电池的重量（Kg）。

7.4.3.3每单位体积的可再生功率

体积可再生功率可根据计算公式（6）计算，并保留3位有效数字。

（6）

其中：

ρpvlmc是指可再生功率体积（W/l）；

Pc是指可再生功率（W）；

V是指电池的体积（l）。

柱状电池或者说是软包电池的体积是指它的总高度（不包括极耳的长度）、宽度、长度决定的，而圆柱形电池的体积是指圆的周长乘以它的总高度（不包括极耳的长度）。

7.5能量

7.5.1测试方法

电池的质量比能量密度（Wh/Kg）和体积比能量密度（Wh/l）按照以下的步骤测试，BEV用电池特定的放电电流为1/3ItA,HEV用电池特定的放电电流为1ItA。

a）质量测量

电池的重量根据6测量。

b）尺寸测量

电池的尺寸测量可根据7.2在室温下测量。

c）容量测试

电池的容量测试可以根据7.2在室温下测量。

d）平均电压计算

平均电压值可以通过以上的容量测试的放电量获得放电电压随时间变化量，然后分割放电持续时间。

平均电压可以通过用以下的方法用一个简单的方式来计算：

放电电压U1，U2，…，Un是指从放电开始和直到达到放电的终止电压结束每5s记录一个电压值，最后的少于5s的电压可以舍弃。

平均电压Uavr可以根据以下一个简单的计算公式（7）计算得出，并保留三位有效数字。

（7）

注释：

如果测量设备的精度足够高，那么可以使用测量设备提供的值。

7.5.2能量密度的计算

7.5.2.1每单位质量的能量密度

质量比能量密度可以按照公式（8-1）和（8-2）来计算，并保留三位有效数字。

Wed=CdUavr（8-1）

其中：

Wed是指电池的能量（Wh）；

Cd是指1/3It（A）或者1It（A）条件下的放电容量（Ah）；

Uavr是指放电期间的平均电压（V）。

ρed=（8-2）

这里：

ρed是指质量比能量密度（Wh/Kg）；

Wed是指电池的能量（Wh）；

m是指电池的质量（kg）。

7.5.2.2每单位体积的能量密度

体积比能量计算公式见公式（9），四舍五入保留三位有效数字。

ρevlmd=（9）

其中：

ρevlmd是指体积比能量密度（Wh/L）；

Wed是指电池的能量（Wh）；

V是指电池的体积（L）。

柱状电池或者说是软包电池的体积是指它的总高度（不包括极耳的长度）、宽度、长度决定的，而圆柱形电池的体积是指圆的周长乘以它的总高度（不包括极耳的长度）。

7.6存储测试

7.6.1荷电保持测试

电池的荷电保持性能应在50%的SOC条件下按下面的程序进行测试。

第1步——电池应该按照7.1来进行充电。

第2步——电池应该按照7.3的方法放掉50%SOC，然后把电池放在测试温度下搁置1h。

第3步——BEV用电池在室温下按照放电电流1/3It（A）放电至终止电压，HEV电池在室温下按照1It（A）电流放电至终止电压。

对应的放电容量为Cb。

第4步——重复第1步和第2步。

第5步——电池应在45℃2K条件下储存28天或者4周。

第6步——BEV用电池应该在室温下按照恒定的1/3It（A）电流进行放电至终止电压，HEV电池应该在室温下按照恒定的1It（A）电流进行放电至终止电压，然后测量电池的容量。

这个放电容量记作Cr。

荷电保持率应该根据公式（10）来计算。

R=（10）

其中：

R表示荷电保持比（%）；

Cr表示储存后的电池容量（Ah）；

Cb表示储存前的电池容量（Ah）。

7.6.2储存寿命测试

电池的储存寿命应该按照下列程序来确定。

第1步——在测试之前，根据7.1、7.2和7.4确定电池的容量、功率密度和电池的再生功率密度。

第2步——根据7.3将BEV电池的SOC调整为100%，HEV电池的SOC调整为50%。

并且电池应该在45℃2K的环境下储存42天或者6周。

第3步——在第2步储存之后，电池按4.4方法保存在室温条件下。

BEV电池要以一个持续恒定的1/3It（A）电流放电至制造商规定的终止电压。

HEV电池要以一个恒定的1It（A）电流放电至制造商规定的终止电压。

然后确定电池的保持容量（Ah）。

第4步——在第3步之后，根据7.1、7.2和7.4确定电池的恢复容量、功率密度和可再生功率密度。

第5步——重复第2步、第3步和第4步3次。

电池在45℃±2K的环境下保存，每6周要测量一下电池的保持容量、恢复容量和可再生功率密度的变化。

如果电池在存储测试期间是在室温下搁置的，例如测试时间调整，则这些总的搁置时间应当要注明。

7.7循环寿命测试

电池的循环寿命试验用以通过电池充电放电循环确定电池性能的衰退。

注释——循环寿命测试序列见附录B。

7.7.1BEV循环测试

BEV的电池寿命应当由以下的测试方法得到。

7.7.1.1初始性能测试

在电池做充放电循环之前，测量电池的容量、动态放电容量和功率作为电池的初始性能。

——容量

容量应该按照7.2在25℃±2K条件下进行测量。

——动态放电容量CD

动态放电容量应该在25℃±2K和45℃±2K条件下进行测量。

动态放电容量被定义为充\放电电流随时间的积分值。

在以下测试中有证实：

将完全充满电的电池按照指定的表3、图4重复放电直到电压降至制造商指定的下限。

——功率

功率应该按照7.4在25℃±2K的温度、50%的SOC条件下进行测量。

7.7.1.2充放电循环

a）温度

环境温度应该在45℃±2K。

在充放电循环开始之前，温度要达到45℃±2K。

b）充放电循环

一个单一的循环周期是重复以下的步骤1到步骤4。

每个步骤的搁置时间应该小于4小时。

这个不断循环的周期为28天。

然后按照7.7.1.2c）中的方法测量电池的性能。

这个过程要重复进行，直到达到7.7.1.2d）的规定终止。

第1步——电池应该按照制造商规定的方法完全放电。

第2步——电池应该按照制造商规定的方法完全充电，充电的时间应该小于12h。

第3步——根据以下的表3和图4中的动态放电文件A来给电池放电，直到电池在45℃的放电容量达到相当于初始的动态放电容量CD的50%±5%。

如果在第3步中电压达到制造商规定的下限，测试应该终止在7.7.1.2d），电池的性能应该按照7.7.1.2c）来测量。

如果在步骤3中电池的温度达到制造商规定的上限，则表3中的充/放电步骤20的持续时间可以扩展到一个适当的值。

而实际的持续时间应当予以注明。

在本标准中，功率的测试应当按照公式（11）来计算。

Pmax=NWed（11）

其中：

Pmax是指测试功率（W）；

N是指车辆电池所需要的最大功率（W）除以电池的能量（Wh）（1/h）或者3（1/h）；

注释：

N的3（1/h）是针对基于商业化的BEV来计算的。

Wed是指室温下电池的电能量（Wh）。

如果根据公式（11）计算出的值大于制造商规定的电池的最大功率，测试功率应该被定义为制造商规定的室温下20%SOC条件下最大功率的80%。

实际的功率值应该予以说明。

表3——BEV循环测试中的动态的放电标准A

充电/放电步骤

时间间隔（s）

比测试功率（%）

充电/放电

1

16

0,0

——

2

28

+12,5

放电

3

12

+25,0

放电

4

8

-12,5

充电

5

16

0,0

——

6

24

+12.5

放电

7

12

+25,0

放电

8

8

-12,5

充电

9

16

0,0

——

10

24

+12.5

放电

11

12

+25,0

放电

12

8

-12,5

充电

13

16

0,0

——

14

36

+12,5

放电

15

8

+100,0

放电

16

24

+62,5

放电

17

8

-25,0

充电

18

32

+25,0

放电

19

8

-50,0

充电

20

44

0,0

——

图4——BEV循环测试的动态放电标准A

第4步——根据以下的表4和图5中的动态放电标准B（爬坡实验）来给电池放电一次。

测试功率可以根据公式（11）来计算。

如果在第4步电压达到制造商规定的下限，测试应当终止在7.7.1.2d），电池的性能则应该按照7.7.1.2c）来测定。

如果在充/放电循环的16步内电池的电压经常达到电压的下限，则应适当更改放电功率和持续时间。

实际的测试值应当予以说明。

表4——BEV循环测试的动态放电标准B

充电/放电步骤

持续时间（s）

比测试功率（%）

充电/放电

1

16

0,0

——

2

28

+12,5

放电

3

12

+25,0

放电

4

8

-12,5

充电

5

16

0,0

——

6

24

+12,5

放电

7

12

+25,0

放电

8

8

-12,5

充电

9

1