动力电池系统评价测试方法.docx
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动力电池系统评价测试方法
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第1.0版
1适用范围
本规范适用于江苏利维能电池系统有限公司研发阶段对动力电池系统的评价测试。
2依据国家标准
本方法主要参考以下国家标准,但是性能指标高于国家标准。
《GB31484--2015电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》
《GB31485--2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》
《GB31486--2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
《GB31467.2--2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统(第二部分:
高能量应用测试规程)》
《GB31467.3--2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统(第三部分:
安全性要求与测试方法)》
3电性能测试规范
3.1测试项目列表
测试编号
测试项目
1
室温倍率放电容量
2
室温倍率充电容量
3
高低温放电容量
4
不同温度放电DCR
5
40%SOC存储性能(高温、常温)
6
100%SOC存储性能(高温、常温)
3.2测试方法及流程
3.2.1室温倍率放电容量
3.2.1.1测试目的
测定动力电池系统在标准测试条件下以不同大小电流放电所得到的有效容量,用以模拟EV在不同速度下行驶,电池的工作效率。
3.2.1.2测试流程
1)以0.3C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压;
2)静置30min;
3)以0.3C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
4)静置30min;
5)以0.3C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C1;
6)重复步骤2)~5),并依次改变步骤5)的放电电流为0.5C、1C,完成倍率放电容量测试;
7)重复步骤2)~6)共三次,并且每次之间需要静置不小于4小时以达到温度平衡。
3.2.1.3数据记录及分析
1)充放电采样时间:
1sec;
2)数据记录
Max温度/℃
Δ温度/℃
容量/Ah
第一次
第二次
第三次
第一次
第二次
第三次
第一次
第二次
第三次
Δ容量
平均容量
0.3C
0.5C
1C
3)曲线
a)绘制总电压、放电容量曲线,对比不同倍率容量差异;
b)绘制单体电压、放电容量曲线,对比单体放电电压一致性;
c)绘制时间、温度曲线,对比不同倍率温升差异;
3.2.2室温倍率充电容量
3.2.2.1测试目的
测定动力电池系统在标准测试条件下以不同大小电流充电所得到的有效容量,用以模拟EV在不同充电方式下的充电效率。
3.2.2.2测试流程
1)以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压;
2)静置30min;
3)以0.3C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电,计算充电容量并记为C初始;
4)静置30min;
5)重复步骤1)~4),并依次改变步骤3)的充电电流为0.5C、1C,完成倍率充电容量测试;
6)重复步骤1)~5)共三次,并且每次之间需要静置不小于4小时以达到温度平衡。
3.2.2.3数据记录及分析
1)充放电采样时间:
1sec;
2)数据记录
Max温度/℃
Δ温度/℃
容量/Ah
第一次
第二次
第三次
第一次
第二次
第三次
第一次
第二次
第三次
Δ容量
平均容量
0.3C
0.5C
1C
3)曲线
a)绘制总电压、充电容量曲线,对比不同倍率容量差异;
b)绘制单体电压、充电容量曲线,对比单体充电电压一致性;
c)绘制时间、温度曲线,对比不同倍率温升差异;
3.2.3高低温放电容量
3.2.3.1测试目的
测定动力电池系统在不同温度条件下的有效放电容量,以满足电池在不同环境温度下的使用要求;
3.2.3.2测试流程
1)室温下,以0.3C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压;
2)静置30min;
3)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
4)静置30min;
5)以0.3C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C初始;
6)静置30min;
7)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
8)将动力电池系统放置在-20℃温度箱内静置24h;
9)在-20℃温度下,以0.3C电流进行放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C-20;
10)静置30min;
11)将动力电池系统取出温度箱并放置于室温下静置24h;
12)重复步骤6)~10),依次在温度-10℃、0℃、5℃、10℃、40℃、55℃下进行测试,同样计算各温度下的放电容量,依次记为C-10、C0、C5、C10、C40、C55;
3.2.3.3数据记录及分析
1)充放电采样时间:
1sec;
2)数据记录
容量/Ah
Max温度/℃
Δ温度/℃
-20℃
-10℃
0℃
5℃
10℃
25℃
40℃
55℃
3)曲线
a)绘制总电压、容量曲线,对比不同温度容量差异;
b)绘制单体电压、容量曲线,对比不同温度单体电压一致性;
c)绘制时间、温度曲线,对比不同倍率温升差异;
3.2.4不同温度放电DCR
3.2.4.1测试目的
测定动力电池系统在瞬间大电流放电的情况下,直流阻抗的性能。
3.2.4.2测试流程
1)室温下,以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压;
2)静置30min;
3)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
4)静置30min;
5)以0.2C电流I1放电10sec,然后以1C电流I2放电10sec;
6)取0.2C放电最后一秒的电压数据,记为V1和1C放电第二秒的电压数据,记为V2,然后计算DCR值(DCR=(V1-V2)/(I2-I1));
7)静置3min;
8)以0.2C电流放电30min至90%SOC,然后按照步骤4)~7),每隔10%SOC,依次完成至10%SOC的DCR测试;
9)重复步骤2)~8),依次在温度-10℃、0℃、5℃、10℃、40℃、55℃下进行测试,计算各温度下的放电DCR值。
3.2.4.3数据记录及分析
1)充放电采样时间:
10ms;
2)数据记录
-20℃
-10℃
0℃
5℃
10℃
25℃
40℃
55℃
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
3)曲线
a)绘制温度、DCR值、SOC曲线,对比不同SOC&温度下DCR值差异;
3.2.540%SOC存储性能(常温、45℃)
3.2.5.1测试目的
测定40%电量状态的动力电池系统在常温或者高温环境下,在经过一段时间无任何充放电使用的存放后,重新进行充放电时,容量的恢复和保持能力;
3.2.5.2测试流程
1)室温下,以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压;
2)静置30min;
3)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
4)静置30min;
5)以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C初始;
6)静置30min;
7)以0.5C电流恒流充电至40%SOC容量后进行存储30天,计算充电容量并记为C存储;
8)存储结束后,以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C保持;
9)静置30min;
10)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
11)静置30min;
12)以1C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C恢复1;
13)继续重复步骤8)~11)两次,分别计算两次放电容量并记为C恢复2、C恢复3,计算C恢复1、C恢复2、C恢复3的平均值,记为C恢复;
14)同时,改变存储温度为45℃±2℃,将另外一组样品按照以上测试步骤进行测试,记录相应步骤的放电容量;
3.2.5.3数据记录及分析
1)充放电采样时间:
1sec;
2)数据记录
a)存储OCV、IMP
1
2
3
4
5
…
28
29
30
常温
OCV
IMP
45℃
OCV
IMP
b)容量
初始容量
存储容量
保持容量
恢复容量1
恢复容量2
恢复容量3
平均恢复容量
常温
45℃
3)曲线
a)绘制时间、OCV值曲线;
b)绘制存储前后电压、放电容量曲线;
3.2.6100%SOC存储性能(常温、45℃)
3.2.6.1测试目的
测定100%电量状态的动力电池系统在常温或者高温环境下,在经过一段时间无任何充放电使用的存放后,重新进行充放电时,容量的恢复和保持能力;
3.2.6.2测试流程
1)室温下,以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压;
2)静置30min;
3)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
4)静置30min;
5)以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C初始;
6)静置30min;
7)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电,然后存储30天,计算充电容量并记为C存储;
8)存储结束后,以0.5C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C保持;
9)静置30min;
10)以0.5C电流恒流充电至单体达到4.2V或企业产品规格书中规定的充电终止电压,然后转恒压充电至充电电流降至0.05C时停止充电;
11)静置30min;
12)以1C电流放电至单体达到2.75V或企业产品规格书中规定的放电终止电压,计算放电容量并记为C恢复1;
13)继续重复步骤8)~11)两次,分别计算两次放电容量并记为C恢复2、C恢复3,计算C恢复1、C恢复2、C恢复3的平均值,记为C恢复;
14)同时,改变存储温度为45℃±2℃,将另外一组样品按照以上测试步骤进行测试,记录相应步骤的放电容量;
3.2.6.3数据记录及分析
1)充放电采样时间:
1sec;
2)数据记录
a)存储OCV、IMP
1
2
3
4
5
…
28
29
30
常温
OCV
IMP
45℃
OCV
IMP
b)容量
初始容量
存储容量
保持容量
恢复容量1
恢复容量2
恢复容量3
平均恢复容量
常温
45℃
3)曲线
a)绘制时间、OCV值曲线;
b)绘制存储前后电压、放电容量曲线;
4循环寿命测试规范
4.1标准循环寿命
4.1.1测试目的
在标准实验环境条件下对电池系统进行标准的充放电循环测试,以检验电池系统的标准循环寿命,验证各个系统的可靠性。
4.1.2测试流程
a)充电:
将电池系统置于恒温恒湿箱中,保持环境温湿度恒定。
将充电设备与蓄电池系统进行连接,打开充电设备进行充电,直至充电器停止工作;
b)充电完毕后搁置30分钟;
c)在标准实验环境下,以1C电流恒流放电至蓄电池系统中并联单体达到电芯放电截止电压,或BMS发出保护信号截止,记录放电容量;
d)搁置30分钟;
e)重复a)-d)步骤,直至连续3次的放电容量低于标称容量的80%;
4.1.3数据记录及分析
1)记录每次充放电循环时的充放电容量和能量;
2)绘制电池系统容量衰减曲线
3)记录BMS保存的单体放电数据和电池系统温度数据
4.2模拟工况循环寿命
4.2.1测试目的
使用环境设备模拟电池系统在正常使用中的环境条件,使用充放电柜模拟电池系统的实际的充放电工况。
最大程度的模拟电池系统实际的使用情况,测试出电池系统的真实寿命。
4.2.2测试流程
a)充电:
在工况设置的环境下,将充电设备与蓄电池系统进行连接,打开充电设备进行充电,直至工况要求的充电截止条件。
b)充电完毕后搁置工况要求的时间;
c)在工况设置的环境下,重复进行工况的工步,直至蓄电池系统中并联单体达到电芯放电截止电压,或BMS发出保护信号截止,或工况规定的截止条件。
记录放电容量和能量;
d)重复以上a)到c)的测试步骤。
e)直至累积的放电容量是电池系统额定容量的1000倍。
4.2.3数据记录及分析
1)记录每次充放电循环时的充放电容量和能量;
2)绘制电池系统容量衰减曲线
3)记录BMS保存的单体放电数据和电池系统温度数据
5安全性测试规范
电池系统的安全性测试涉及到单体蓄电池、电池串并联模块和电池系统三个层次。
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- 动力电池 系统 评价 测试 方法