动力电池系统技术规范

密级：工程内部动力电池系统技术标准工程代号：文件编号：编写： 时间：校核： 时间： 时间：天津易鼎丰动力科技文件范围本文件标准了XX公司XX车型所用XX动力电池必需满足的技术性能要求。术语定义和及产品执行标准术语定义电动汽车(electricvehicle,EV)：指以车载能源为动力，由电动机驱动的汽车；电芯(cell)：一个单一的电化学电池最小的功能单元；模组(module)：指由多个电芯的并联组装集合体，是一个单一的机电单元；电池组(batterypack)：由一个或多个模组连接组成的单一机械总成；电池治理系统(batterymanagementsystem,BMS)：指任何通过监控充电电池的状态、计算二次数据并报告该等数据、保护该等充电电池、设置报警信号、与设备中的其他子系统进展电子通信、掌握充电电池内部的环境或平衡该等充电电池或环境等方式来治理该等充电电池的电子设备，包括软件、硬件和运算法则；动力电池系统(batterysystem)：动力电池系统是指由动力电池组、电池箱体、电池治理系统、电器元件及凹凸压连接器等组成的总成部件，功能为接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置供给的高压直流电，并且为电驱动系统及电关心系统供给高压直流电；整车掌握器(vehiclecontrollerunit)：检测掌握电动汽车系统电路的掌握器；高电压(HighVoltage,HV)：特指电动汽车200VDC以上高压系统；低电压(LowVoltage,LV)：指任何信号或功率型能量低于50VDC，本文中特指整车12VDC电源系统；荷电状态(state-of-charge,SOC)：电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比；寿命初始(BeginningOfLife,BOL)：指动力电池系统刚交付使用的状态；寿命终止(EndOfLife,EOL)：动力电池系统能量降低到初始能量的80%，或者实时峰值功率低于初始峰值功率的85%时，视为寿命终止；电磁兼容性(Electro-MagneticCompatibility,EMC)：在同一电子环境中,两种或多种电子设备能互不干扰进展正常工作的力量；凹凸压互锁(HighVoltageInter-Lock,HVIL)：特指低压断电时，通过低压信号掌握能够同时将高压回路切断；CAN(ControllerAreaNetwork)：掌握器局域网；DFMEA(FailureModeandEffectsAnalysis)：设计故障模式及失效分析；MTBF(MeanTimeBetweenFailure)：平均无故障时间；额定容量：在25℃±2℃下，以1I1(A)电流恒电流充电至动力电池系统总电压或最高单体电压到达规定电压值，以恒定电压充电至电流小于〔A〕时停顿充电，休眠10分钟后，以1I1(A)电Ah；额定能量：在25℃±2℃下，以1I1(A)电流恒电流充电至动力电池系统总电压到达或最高单体电压到达规定电压值，以恒定电压充电至电流小于时停顿充电，休眠10分钟后，以1I1(A)电流放电到达规定的终止电压时停顿放电，整个测试过程放出的能量为额定能量，〔Wh〕，此值可由电压-容量曲线的掩盖面积积分得到；可用能量：在25±2℃、-5±2℃两种温度条件下，依据《动力电池可用能量测试标准》分别做NEDC测试，动力电池系统在放电率允许的范围内实际放出的电量的平均值。额定电压：额定能量除以额定容量，标定为额定电压；峰值功率：本工程峰值功率标定为XXkW。产品执行标准备注：未经特别说明，本标准中涉及到的术语定义、检测方法、推断标准等都以上述标准为准。表1.产品执行标准备注：未经特别说明，本标准中涉及到的术语定义、检测方法、推断标准等都以上述标准为准。功能描述及部件要求动力电池系统描述动力电池系统最根本的功能为接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置供给的高压直流电，并且为电动汽车供给高压直流电。电芯承受串、并联方式组成电池组，电池组放置在一个或多个密封并且屏蔽的箱体里面，一个或多个箱体使用牢靠的接插件进展连接。使用电池治理系统对电池组进展综合治理，实时采集各电芯的电压值、各温度传感器的温度值、电池组的总电压值和总电流值，电池组与箱体的绝缘电阻值等数据，并依据系统中设定的阀值判定电池组工作是否正常。依据需要，动力电池系统中可含有加热装置以保障低温充、放电能够安全进展；可含有冷却装置以保障温度过高时能够降温；含有绝缘电阻监测系统以检测电池组与箱体、车体等之间的绝缘状况；含有电芯均衡装置，在电池组充、放电及停车时对电芯进展均衡，以保障全都性；含有高压保护系统以保障高压使用安全，电池治理系统能够依据设定的阀值状况自动开启各项关心单元。电池治理系统使用CAN与整车掌握器及车载充电机进展通讯，依据要求上报动力电池系统的状态，接收充电或者整车掌握器提出的恳求。为满足便利修理，动力电池系统设有修理开关，通过修理开关能够便利断开动力电池组的高压回路，更换动力电池系统中的熔断器等易损件；动力电池系统为汽车零部件，因此要求动力电池系统采用的各个部件为汽车级。动力电池系统部件要求为满足功能要求，每套动力电池系统应配有以下部件，详见表2：2.动力电池系统主要配件参数表动力电池系统要求电性能能量要求能量密度：≥100Wh/kg；额定容量(起始/寿命终止)：(25℃，1/3C)额定能量(起始/寿命终止)：〔25℃，1/3C)可用能量范围(起始/寿命终止)：5%~95%SOC；可用能量(起始/寿命终止)：≥〔25℃，1/3C)环境温度-15℃可用能量(起始/寿命终止)：不低于正常条件下可用能量的80%；功率要求额定功率〔起始和寿命终止〕：≥40kW/40kW(10-100%SOC，-5℃to55℃)；峰值功率〔起始〕：≥70kW〔具体见表7〕峰值功率〔寿命终止〕：≥60kW〔不低于要求的起始峰值功率的85%〕；SOC≥30%时，要求-25℃时动力电池系统输出功率不小于7kW；充电性能应符合GB/电动车辆传导充电系统一般要求车载充电机模式下充电温度与充电时间要求见表5：地面充电机模式下充电温度与充电时间要求见表5：行车过程中制动能量回收充电要求见附件2《动力电池系统BMS掌握策略求》放电性能额定放电功率：40kw〔≥10%SOC，10～55℃〕；峰值放电功率要求：动力电池系统每次峰值放电持续时间为：SOC＜30%时，放电持续时间不小于30S；SOC≧30%时，放电120SSOC6所示：6峰值放电功率矩阵表-30℃-20℃-10℃0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃0%00000000005%057777777010%0724435558636363020%02030507070707070030%73552607070707070040%74356707070707070050%75160707070707070060%75562707070707070070%606570707070707070080%656770707070707070090%7070707070707070700100%7070707070707070700储存性能要求月自放电：≤4%〔常温常压〕；QC/T7432023中检测常温储存28天，其容量恢复应不低于额定容量的96%。高温50℃自放电：依据北京市准入标准，满电存放7天，动力电池包荷电容量保持不低于实际容量85%.安全性能修理断电：确保动力电池系统修理时断电，设置于与总正端口电压为180V±20V区域；停车断电：低压掌握的总正、总负端口高压继电器各不少于1套；12V串联互锁，当某一低压器件断开时，即时断开高压；耐压要求：要求满足GB/标准耐压试验Ⅰ类设备根本绝缘要求；绝缘性能：动力电池系统正/负极对车体绝缘电阻大于500Ω/V，参照GB/标准执行；隔离要求：动力电池系统与车体物理隔离；短路保护：具有电池系统短路断电功能；15KVGB/T199512023关于台架和整车状态下电子模块对静电放电产生的电骚扰；阻燃材料：动力电池系统内部使用的连接材料、绝缘材料、密封材料、屏蔽材料及减震材料等都必需使用有阻燃效果的材料；安全性执行标准：测试方法见QC/T7432023及863电动汽车重大专项关于EV用能量型锂电池性能测试标准。牢靠性使用环境温度及湿度：温度20℃～+43℃，湿度5%~95±2%；贮存环境温度及湿度：温度30℃～+55℃，湿度5%~95±2%；冲击试验：试验方法详见表7，试验完毕后电池箱体及其焊点、安装饰不得有开裂、褶皱等塑性变形。7.电池箱体冲击试验表振动：要求满足QC/T4132023中产品耐振动性能，“表2其它部位”振动要求；外壳防护等级：满足GB42082023外壳防护等级IP67DH要求；涉水：不少于308mm，测试方法详见GB/模拟涉水要求，试验结果要求电池系统不进水，不报绝原因障，满足相关地方准入测试要求；质心：要求电池系统质量左右均布，质心在电池系统中心线左右尺寸3%范围内，并且乙方需提交电池系统总质量、质心坐标、转动惯量的报告；连接牢靠性要求：承受标准件模块化，并具有物理防松措施。动力电池系统工作时，假设连接牢靠性低于阀值则通过CAN总线上报连接故障，连接牢靠性的阀值待试验数据屡次验证之后确定；系统牢靠性：在电池系统寿命期内，按乙方供给的《产品说明书》进展周期性维护保养，首次故障里程≥5000km，平均故障间隔时间/里程≥5个月或5000km；故障定义参照GB/T12678汽车牢靠性行驶试验方法，包括过电流、绝缘等级太低、温度不均衡、单体电压不均衡、温度过高、绝缘等级过低、BMS内部通讯故障、动力电池系统高压母线直流电阻特别及其它硬件故障；耐低温：试验方法参考QC/T413-2023中产品耐低温性能并出具检验报告；耐高温：试验方法参考QC/T413-2023中产品耐高温性能并出具检验报告；耐温度变化：试验方法参考QC/T413-2023中产品耐温度变化性能并出具检验报告；耐交变湿热要求：试验方法参考QC/T413-2023中产品耐温度、湿度循环变化性能并出具检验报告。寿命要求日历寿命：在贮存环境温度及湿度范围内对私人客户10年，对出租车6年；里程寿命：使用环境温度及湿度范围内对私人用户20万公里，对出租车用于60万公里〔依据标准GB/T18386-2023电动汽车能量消耗和续驶里程试验方法〕，日历寿命和里程寿命以先到者为限；修理保养：维护保养间隔为5000km/5个月；电芯根本要求正极材料：三元材料/C额定电压：〔25℃,1/3C〕额定容量：〔25℃,1/3C〕QC/T743-20238内阻：同一电池组内的电芯内阻差不超过月自放电：≤2%(常温常压)输出比功率：≥900Wh/kg；重量比能量：≥165Wh/kg体积比能量：≥360Wh/L；循环寿命：≥3000次，循环寿命测量方法依据QC/T743-2023标准规定执行，电池容量小于额定容量的80%终止试验；温升：3C连续放电120S.，温升≤10℃；1C连续放电30min，温升≤15℃。电池治理系统要求备以下电路保护功能：过压和欠压保护、过流和短路保护、过高温顺过低温保护、为电池供给多重保护以提高保护和治理动力电池系统的牢靠性(硬件执行的保护具有高牢靠性、软件执行的保护具有更高的敏捷性、治理系统关键元器件具有失效保护功能。功能要求动力电池总电压检测要求；总电压检测范围：0～500V；总电压检测区分率：≤100mV；总电压检测误差:15°C≤T<45°C时误差为：±1%FS40°C≤T<15°C和45°C≤T<85°C时误差为：±%FS；总电压采样周期〔包括全部电芯上传给BMS的时间〕：≤100mS。动力电池总电流检测要求；总电流检测范围：120A~300A；总电流检测区分率：≤100mA；总电流检测误差：±；20mS。单体电池电压检测要求；单体电池电压检测范围：0～5V；单体电池电压检测区分率：≤1mV；单体电池电压检测误差：≤15mV；单体电池电压采样周期：≤20ms温度检测要求：温度检测范围：30°C～+85°C；温度检测区分率：≤1℃；温度检测误差：±1℃；。动力电池绝缘检测要求要求承受绝缘电阻检测的方法推断绝原因障；在动力电池空载和有负载时检测动力电池正/负极对车体绝缘电阻值并上报；参照GB/标准，动力电池系统正/负极对车体绝缘电阻小于等于500Ω/V〔即200kΩ〕或小于等于100Ω/V〔即40kΩ〕时，分两级上报绝原因障。估算功能SOC估算误差：＜5%〔SOC＜30%或SOC＞80%〕；＜8%〔30%≤SOC≤80%〕；SOC真值的算法参考标准QCT8972023。充电治理沟通充电承受恒流恒压充电方法，在不同温度范围内以恒定电流充电至动力电池组总电压到达或最高单体电压到达此温度条件下的规定电压值，以恒定电压充电至电流小于〔A〕后停顿充电；直流充电承受恒流恒压充电方法，在不同的温度范围内以恒定电流充电至动力电池组总电压到达或最高单体电压到达此温度条件下的规定电压值，以恒定电压充电至电流小于〔A〕后停顿充电；制动能量回收给出动力电池能承受的最大回馈电压和可承受回馈电流的SOC范围，依据动力电池当前温度给出动力电池能承受的最大回馈电流值。具体参见附件2；均衡治理功能要求电池治理系统具有均衡的功能，均衡方法可分为主动均衡和被动均衡；被动均衡要求承受≥50mA的均衡电流，均衡完毕推断条件为单体电压差值≤20mv。故障报警与处理功能动力电池治理系统故障报警与处理需满足BMS掌握策略文档的要求。与其他掌握器通信功能动力电池治理系统需具备与整车掌握器、车载充电机及直流充电桩等其他掌握器通信功能。通信内容：模拟量：动力电池总电压、电流、单体电池电压、温度、绝缘电阻值；动力电池相关信息及状态：动力电池组当前工作状态，如快充、慢充、放电等，电池治理系统零部件信息和电池组信息；故障：BMS掌握策略中规定的故障码；通信形式：支持标准帧和扩展帧CAN通信；通信策略：按所在工程通信协议的要求执行。功耗BMS工作状态功耗：BMS能实现所列功能时，峰值功耗≤60W，连续功耗≤36W；BMS非工作状态功耗：≤120mW。历史故障信息存储要求动力电池治理系统具有信息存储功能，能够存储BMS掌握策略中所列的故障码；自修复功能当故障现象消逝或故障解决后，动力电池治理系统能自动修复到正常工作状态，能连续执行所列功能。电源适应性要求动力电池治理系统的电源适应性要求应符合QC/T4132023中的规定：电源反接：对于电源系〔含线束、开关及继电器〕以外的产品，应能承受1min的电源极性反接试验而不12V电系为14V±，24V电系为28V±；压值、试验时间和合格判定应在产品技术标准中具体规定。内部线束要求动力电池治理系统的内部线束应符合QC/、QC/、QC/T29106中的规定。治理系统主控单元与CAN通讯电池治理系统承受CANbus标准：：电池治理系统数据构造标准：满足ISO11898的要求；电池治理系统与整车掌握器通讯波特率：500Kbps；70%～90%；终端电阻：108Ω～132Ω；200ns；200ns；隐外形态下总线电压/显性状态下总线电压：CAN_H对GND的电压值：；CAN_L对GND的电压值：要求；显性状态下CAN_H对CAN_L电压差：。电池治理系统牢靠性电池治理系统平均故障间隔时间〔MTBF〕应大于等于3000h〔置信度85%〕，供给商应向供给产品硬件、