《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池健康狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)及估算誤差試驗(yàn)方法》（T/CSAE 184-2021）標(biāo)準(zhǔn)于2021年5月13日正式發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)由電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組織提出，北京交通大學(xué)牽頭并聯(lián)合中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、北京理工大學(xué)、寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司、湖南中車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司等多家行業(yè)力量共同編制完成。該標(biāo)準(zhǔn)首次提出動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)健康狀態(tài)的定義，并以放電容量保持率、放電能量保持率、能量效率保持率等參數(shù)為核心，建立了完善的電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池的健康狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系，并且從車輛實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提出不同應(yīng)用場景的SOH估算誤差的測試流程和試驗(yàn)方法，為電池健康管理提供有力的支撐，填補(bǔ)國內(nèi)動(dòng)力蓄電池健康狀態(tài)評價(jià)規(guī)范缺乏的空白。

標(biāo)準(zhǔn)起草單位: 北京交通大學(xué)、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、北京理工大學(xué)、寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司、湖南中車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司、惠州億能電子有限公司、華霆（合肥）動(dòng)力技術(shù)有限公司、欣旺達(dá)電子股份有限公司、北京理工新源信息科技有限公司、北京新能源汽車股份有限公司、昆山聚創(chuàng)新能源科技有限公司。

主要起草人：張彩萍、張維戈、王芳、黃彧、王震坡、樊彬、勞力、張世昌、汪偉、姜久春、文鋒、黃河、劉鵬、張言茹、姜成龍、高帥、張琳靜、倪麗萍、吳冠軍、周夏榮、龍曉華、盛軍、楊重科、孫丙香、解坤、龍宇舟、李寧、常宏。

標(biāo)準(zhǔn)研制背景

電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池性能衰退將導(dǎo)致電池系統(tǒng)性能的下降、故障率提升，運(yùn)行成本和維護(hù)成本顯著增加。因此，對電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池的健康狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確評價(jià)，對延長動(dòng)力蓄電池使用壽命以及提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性具有重要意義。

雖然目前動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)配置的電池管理系統(tǒng)大都具備健康狀態(tài)估計(jì)功能，但是國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的電池健康狀態(tài)定義、評價(jià)指標(biāo)及估算誤差試驗(yàn)方法，無法在動(dòng)力蓄電池成組應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)有效的健康管理。

標(biāo)準(zhǔn)解讀

基于國內(nèi)外電池健康狀態(tài)的研究發(fā)展及行業(yè)內(nèi)部廣泛的調(diào)研，為了保障評判的標(biāo)準(zhǔn)性和唯一性，本標(biāo)準(zhǔn)首先明確提出了動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)健康狀態(tài)的定義，采用電池表征參數(shù)的當(dāng)前值與初始值的比值來衡量電池系統(tǒng)的健康程度。

由于動(dòng)力電池電化學(xué)體系的復(fù)雜性，僅選取單一參數(shù)無法正確地評價(jià)電池的健康狀態(tài)，因此在充分研究總結(jié)電池容量、能量等表征參數(shù)隨電池老化狀態(tài)的變化特性（圖1）的基礎(chǔ)之上，提出了五大表征參數(shù)：放電容量保持率、放電能量保持率、能量效率保持率、峰值功率保持率、直流內(nèi)阻變化率。

a）容量保持率

b）能量保持率

圖1  表征參數(shù)與老化狀態(tài)變化特性

另外，由于電池一致性狀態(tài)會對可用容量和可用能量造成一定的影響，而電池系統(tǒng)的電壓極差變化和電壓方差變化率與電池不一致性以及單體老化路徑密切相關(guān)（圖2）。因此，為了更加科學(xué)全面地評價(jià)電池健康狀態(tài)，在五大主要表征參數(shù)的基礎(chǔ)上，本標(biāo)準(zhǔn)提出以電壓極差與方差的變化率作為電池健康狀態(tài)的輔助性判斷參數(shù)，從而構(gòu)建涵蓋不同層面滿足不同應(yīng)用需求的電池健康評價(jià)指標(biāo)體系（圖3）。

圖2 電壓極差隨循環(huán)次數(shù)變化關(guān)系

圖3 電池健康評價(jià)指標(biāo)體系

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法分為基礎(chǔ)電池?cái)?shù)據(jù)測試和BMS估算誤差測試兩部分。

基礎(chǔ)電池?cái)?shù)據(jù)測試部分主要用于獲得進(jìn)行BMS估算誤差測試的電池健康狀態(tài)表征參數(shù)真值。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了獲取容量、能量、峰值功率、直流內(nèi)阻電池表征參數(shù)的測試方法。

在BMS健康狀態(tài)估算測試過程中，需要考慮動(dòng)力電池達(dá)到不同健康狀態(tài)的循環(huán)條件，BMS的測試條件以及測試場景。為了更好的實(shí)施電池健康狀態(tài)評估，獲取準(zhǔn)確的參數(shù)指標(biāo)，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)循環(huán)工況、BMS測試工況、BMS健康狀態(tài)估算測試流程(圖4)。

由于動(dòng)力蓄電池的實(shí)際應(yīng)用條件各異，為了更好地保障測試的可操作性和針對性，本標(biāo)準(zhǔn)未對循環(huán)測試工況進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，可以選取標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況、典型充放電工況或整車廠和制造商協(xié)商的其他工況對蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行充放電循環(huán)，使電池達(dá)到不同的健康狀態(tài)。同時(shí)，由于不同廠家的BMS對于電池健康狀態(tài)的估算方法不同，根據(jù)實(shí)際條件和應(yīng)用車型，可以在附錄A給出的推薦測試溫度下采用快充、慢充、典型充放電工況或整車廠和制造商協(xié)商的其他工況對蓄電池系統(tǒng)測試進(jìn)行BMS的健康狀態(tài)估算。最終，通過基礎(chǔ)電池?cái)?shù)據(jù)測試獲得的電池健康狀態(tài)指標(biāo)真值與估算值，計(jì)算獲得BMS的健康狀態(tài)估算精度。

圖4 BMS健康狀態(tài)估算精度測試過程

BMS健康狀態(tài)估算精度測試過程可以選擇在BMS制造商或者第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行，根據(jù)BMS制造商與檢測機(jī)構(gòu)協(xié)商結(jié)果，可以采用如圖5所示的三種場景完成整個(gè)測試，其中：

場景一為BMS制造商進(jìn)行測試，第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督；

場景二為BMS制造商提供樣品電池，第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試；

場景三為BMS制造商提供電池測試數(shù)據(jù)，第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬測試。

圖5 BMS健康狀態(tài)估算精度測試三種場景

另外為了保證測試的一致性，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范了進(jìn)行性能測試的循環(huán)次數(shù)，要求分別在300次、500次、1000次循環(huán)測試性能參數(shù)真值和BMS估算值。

綜上，本標(biāo)準(zhǔn)完善電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池健康狀態(tài)的評價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)測試流程，確保動(dòng)力蓄電池健康狀態(tài)測試分析的準(zhǔn)確性，既能為消費(fèi)者提供保質(zhì)期的參考依據(jù)，也能為行業(yè)政策制定提供數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)，有利于推動(dòng)電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池健康穩(wěn)步的發(fā)展。

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