《电动汽车充电过程电池系统安全风险监测及故障预警规范》

T/CSAEXXX—2021

电动汽车充电过程电池系统安全风险监测及故障预警规范

1范围

本标准规定了充电系统平台根据车辆充电数据对电动汽车电池系统安全风险监测及故障预警的通

用技术。

本标准适用于非车载充电机提供电能补给的充电系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件,

仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文

件。

GB/T19596—2017电动汽车术语

GB/T29317—2021电动汽车充换电设施术语

GB/T27930—2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通讯协议

NB/T33008.1—2018电动汽车充电设备检验试验规范第1部分：非车载充电机

3术语和定义

GB/T19596—2017、GB/T29317—2021和GB/T27930—2015中界定的以及下列术语和定义适用

于本文件。

3.1充电系统chargingsystem

由充电站内的所有充电设备、电缆及相关辅助设备组成的系统。

[来源:GB/T29317—2021,7.2]

3.2蓄电池管理系统batterymanagementsystem;BMS

监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态等),可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控

制,并提供与应用设备通信接口的系统。

[来源:GB/T19596—2017,3.3.2.1.10]

3.3荷电状态stage-of-charge;SOC

当前蓄电池中按照规定放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。

[来源:GB/T19596—2017,3.3.3.2.5]

3.4充电系统平台platformofchargingsystem

对非车载充电机运行工况进行远程监控，具有信息通讯、记录存贮和数据分析的硬件和软件的总

称。

3.5充电过程chargingprocess

非车载充电机与车辆电池系统按照GB/T27930—2015进行信息交互和能量交互时的所有阶段，

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包括握手阶段、参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。

3.6充电记录chargingrecord

每个充电过程按时间顺序保存的各充电阶段的数据信息，以及包含车辆型号、车辆身份信息的数据

的集合。

3.7充电安全预警chargingsecurityearlywarning

对电动汽车充电可能产生的危险进行信息提示。

3.8电池最高温度batteryhighesttemperature

电动汽车充电过程中,BMS传递给非车载充电机的某时刻最高动力蓄电池温度。

3.9电池最高温度最大值batterymaximumvalueofhighesttemperature

电动汽车一次充电过程中,电池最高温度的最大值。

3.10电池温差batterytemperaturedifference

电动汽车充电过程中,BMS传递给非车载充电机的同一时刻最高动力蓄电池温度与最低动力蓄电池

温度的差值。

3.11电池最大温差batterymaximumtemperaturedifference

电动汽车一次充电过程中,电池温差的最大值。

3.12电池温升速率batterytemperatureriserate

电动汽车充电过程中单位时间内电池最高温度的变化值。

3.13电池最大温升速率batterymaximumtemperatureriserate

电动汽车一次充电过程中，电池温升速率的最大值。

3.14单体压差cellvoltagedifference

电动汽车充电过程中,BMS传递给非车载充电机的同一时刻最高单体动力蓄电池电压与最低单体动

力蓄电池电压的差值。

3.15最大单体压差maximumcellvoltagedifference

电动汽车一次充电过程中，单体压差的最大值。

3.16车辆型号vehiclemodel

单一类型车辆在工信部公告中备案的信息。

3.17车辆身份vehicleidentity

用以识别单一车辆的信息,包含但不限于VIN、车牌号、车辆用户账号，或这些信息的组合，且能识

别唯一的车辆。

4一般要求

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4.1监测数据字段

4.1.1BMS

充电过程中车辆BMS应按照表1的规定，将BMS的交互信息传输给非车载充电机，并且非车载充电机

将数据传递给充电系统平台进行保存，这些信息项包括必须项和可选项，具体字段的内容格式参考GB/T

27930—2015,具体内容见表1：

表1BMS数据传输项

数据项目描述及要求选项充电阶段

电池类型符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求必须项

整车动力蓄电池系统额定容量符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求必须项

(Ah)

整车动力蓄电池系统额定总电压符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求必须项

(V)

电池生产厂商名称符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求可选项握手阶段

电池组序号符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求可选项

电池组充电次数符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要求可选项

车辆识别码（VIN）符合[GB/T27930—2015,10.1.4]要必须项

求，VIN可加密处理,但需要保留车型

识别部分的代码

最高允许充电总电压(V)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

最高允许充电电流(A)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

动力蓄电池标称总能量(kW·h)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

单体动力蓄电池最高允许充电电压符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

参数配置

(V)

阶段

最高允许温度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

整车动力蓄电池荷电状态(%)符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

整车动力蓄电池当前电池电压符合[GB/T27930—2015,10.2.1]要求必须项

(V)

电压需求(V)符合[GB/T27930—2015,10.3.1]要求必须项

电流需求(A)符合[GB/T27930—2015,10.3.1]要求必须项

充电模式符合[GB/T27930—2015,10.3.1]要求必须项

充电电压测量值(V)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必须项

充电电流测量值(A)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必须项

最高单体动力蓄电池电压及其组符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必须项

号

充电阶段

最低单体动力蓄电池电压及其组参考最高单体动力蓄电池电压及其组必须项

号号要求

当前荷电状态SOC(%)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必须项

估算剩余充电时间(min)符合[GB/T27930—2015,10.3.2]要求必须项

最高动力蓄电池温度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必须项

最高温度检测点编号符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必须项

最低动力蓄电池温度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必须项

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最低动力蓄电池温度检测点编号符合[GB/T27930—2015,10.3.4]要求必须项

BMS中止充电原因符合[GB/T27930—2015,10.3.8]要求必须项

BMS中止充电故障原因符合[GB/T27930—2015,10.3.8]要求必须项

BMS中止充电错误原因符合[GB/T27930—2015,10.3.8]要求必须项

中止荷电状态SOC(%)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必须项

动力蓄电池单体最低电压(V)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必须项

充电结束

动力蓄电池单体最高电压(V)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必须项

阶段

动力蓄电池最高温度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必须项

动力蓄电池最低温度(℃)符合[GB/T27930—2015,10.4.1]要求必须项

4.1.2非车载充电机

非车载充电机应按照表2的要求向车辆BMS传送数据。具体字段的内容格式参考GB/T27930—2015,

具体内容见表2：

表2充电机数据传输项

数据项目描述及要求选项充电阶段

充电机编号符合[GB/T27930—2015,10.1.3]要求必须项充电机辨

充电机/充电站所在的区域编号符合[GB/T27930—2015,10.1.3]要求必须项识阶段

最高输出电压(V)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必须项

最低输出电压(V)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必须项充电参数

最大输出电流(A)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必须项配置阶段

最小输出电流(A)符合[GB/T27930—2015,10.2.3]要求必须项

电压输出值(V)符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必须项

电流输出值(A)符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必须项

累计充电时间(min)符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必须项

充电允许符合[GB/T27930—2015,10.3.3]要求必须项充电阶段

充电机中止充电原因符合[GB/T27930—2015,10.3.9]要求必须项

充电机中止充电故障原因符合[GB/T27930—2015,10.3.9]要求必须项

充电机中止充电错误原因符合[GB/T27930—2015,10.3.9]要求必须项

输出能量(kW·h)符合[GB/T27930—2015,10.4.2]要求必须项充电结束

累计充电时间(min)符合[GB/T27930—2015,10.4.2]要求必须项阶段

4.2监测数据上传、存储、计算要求

4.2.1充电记录要求

充电系统平台应能按照每次充电过程，正确存储充电过程各个阶段的数据信息，以及用于数据分

析的扩展数据信息，形成充电记录。

4.2.2充电过程数据存储要求

充电系统平台应能按照每次充电过程保存4.1中的全部内容。

4.2.3充电过程扩展数据存储要求

充电系统平台应存储每个充电过程数据对应的地区信息、车辆型号、车辆身份。

地区信息按中国行政区划定义的市一级信息。

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充电系统平台应存储每个充电过程数据对应的时间信息，时间信息应包含年、月、日、时、分、

秒。

充电系统应记录每个充电过程涉及的充电桩编码、充电桩位置、充电桩类型。

4.2.4数据存储的时效性要求

充电系统平台对充电阶段的数据采样时间粒度应不大于1min。

充电系统平台异常事件发生时,充电阶段的数据采样时间粒度应不大于5s。

充电系统平台的充电记录保存时间应大于等于8年。

4.2.5数据计算要求

充电系统平台应具备计算电池最高温度最大值、温差、最大温差、温升速率、最大温升速率、单体

压差、最大压差的能力。

注：计算温升的过程中,应考虑电池加热的影响因素

5预警方法

5.1基于实时数据的预警

5.1.1需求电压超过最高允许充电总电压

按照NB/T33008.1—2018,5.15.12的规定,充电过程中BMS发送的需求电压值大于BMS发送的最高

允许充电总电压。

5.1.2需求电流超过最高允许充电电流

按照NB/T33008.1—2018,5.15.12的规定,充电过程中BMS发送的需求电流值大于BMS发送的最高

允许充电电流。

5.1.3充电过流

充电过程中充电机输出的实际电流大于BMS发送的最高允许充电电流的100.5%,并持续5s。

5.1.4电池整包过压

充电过程中充电机输出的实际电压大于BMS发送的最高允许充电电压的100.5%,并持续5s。

5.1.5充电机输出电压超差

参考NB/T33008.1—2018,5.15.17的规定,BMS的电压测量值푈푚与非车载充电机输出电压值푈푐푚

的超差∆푈,超过±5V。

充电机输出电压超差按公式（1）计算。

∆푈=푈푚−푈푐푚…(1)

式中:

∆푈充电机输出电压超差,单位为伏特(V);

푈푚BMS的电压测量值,单位为伏特(V);

푈푐푚非车载充电机的电压测量值,单位为伏特(V)。

5.1.6充电机输出电流超差

参考NB/T33008.1—2018,5.15.17的规定,BMS的电流测量值퐼푚与非车载充电机输出电流值퐼푐푚的

超差∆퐼,超过±(1.5%∗퐼푐푚+1)A。

充电机输出电流超差按公式（2）计算。

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∆퐼=퐼푚−퐼푐푚…(2)

式中:

∆퐼充电机输出电流超差,单位为安培(A);

퐼푚BMS的电流测量值,单位为安培(A);

퐼푐푚非车载充电机的电流测量值,单位为安培(A)。

5.1.7电池单体过压

充电过程中BMS发送的最高单体动力蓄电池电压푈푚,与BMS发送的单体动力蓄电池最高允许充电电

压푈푐푚的差值∆푈，大于等于0.01V，并持续5s。

电池单体过压差值按公式（3）计算。

∆푈=푈푚−푈푐푚…(3)

式中:

∆푈电池单体过压差值，单位为伏特(V);

푈푚BMS发送的最高单体动力蓄电池电压,单位为伏特(V);

푈푐푚BMS发送的单体动力蓄电池最高允许充电电压,单位为伏特(V)。

5.1.8电池过温

充电过程中BMS发送的最高动力蓄电池温度푇푚,与BMS发送的最高允许温度푇푐푚的差值∆푇，大于等于

1℃，并持续5s。

电池过温差值按公式（4）计算。

∆푇=푇푚−푇푐푚…(4)

式中:

∆푇电池过温差值，单位为摄氏度(℃);

푇푚BMS发送的最高动力蓄电池温度,单位为摄氏度(℃);

푇푐푚BMS发送的最高允许温度,单位为摄氏度(℃)。

5.1.9充电SOC超范围

充电过程中BMS发送的电池荷电状态SOC大于100%，并持续5s。

5.1.10电池温升异常

充电过程中,BMS传递给充电桩的当前时间电池最高温度减去上一时间电池的最高温度大于等于预

警值。

5.1.11充电SOC异常

充电过程,BMS传递给充电桩的SOC长时间不发生变化,并且SOC不变期间的充电量大于按照SOC估算

的最大剩余充电量。

充电SOC异常按公式（5）计算。

푄0>(1−푆푂퐶1)×푄1…（5）

式中:

푄0SOC开始不变到当前时刻,此次充电过程充电机所充的充电量,单位为千瓦时（kWh）;

푆푂퐶1不变期间的SOC（SOC不大于90%时进行此类异常的识别）;

푄1电池的动力蓄电池标称总能量或实际总能量,单位为千瓦时（kWh）。

注:应考虑电池冬季加热及空调加热的影响因素

5.2基于充电大数据的预警

5.2.1大数据最高温度异常

单次充电电池最高温度最大值大于μ+3σ。

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充电过程完成后，按照附录A推荐的方法对电池最高温度进行数据分布的统计分析,得到相同车型

的μ和σ值。

5.2.2大数据最大温差异常

单次充电电池最大温差大于μ+3σ。

充电过程完成后，按照附录A推荐的方法对电池最大温差进行数据分布的统计分析，得到相同车型

的μ和σ值。

5.2.3大数据最大温升速率异常

单次充电电池最大温升速率大于μ+3σ。

充电过程完成后，按照附录A推荐的方法对电池最大温升速率进行数据分布的统计分析，得到相同

车型的μ和σ值。

5.2.4大数据电池压差异常

单次充电电池单体压差大于μ+3σ。

充电过程完成后，按照附录A推荐的方法对电池单体压差进行数据分布的统计分析，得到相同车型

的μ和σ值。

6安全风险评价及预警的处置

6.1安全风险评价

6.1.1数据检索与统计

充电系统平台应能通过充电记录检索与统计以下关键信息，检索的条件可包含起止时间信息、地

区信息、车辆型号信息、车辆识别信息，以及这些信息的组合。

6.1.2安全评价

充电系统应能基于车型某区域长时间的历史充电数据,计算车型充电安全指标的基准值数据。

充电系统应能基于车辆的历史数据,计算车辆和同区域、同时间同车型的相同安全指标的基准值的

偏离度。

充电系统应能根据车辆与车型的基准值的偏离程度将车辆分为低风险车辆、中风险车辆、高风险车

辆。

注：充电安全指标，建议包含但不限于电池的最高温度、最大温差、最大温升速率、单体压差

6.2实时数据预警和充电大数据预警的处置建议

基于实时数据的预警和基于充电大数据的预警的处置建议,见表3。

表3充电过程处置建议

预警等级预警项目处置建议

充电过流1.充电机停止充电

电池整包过压2.通知用户具体的异常信息

电池单体过压3.同一天内相同的预警累计发生3次

高风险

电池过温及以上,限制充电12小时

充电SOC超范围4.针对SOC异常，提示相关人员对异常

电池温升异常情况进行确认

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充电SOC异常

充电机输出电压超差

充电机输出电流超差

大数据最高温度异常

1.通知用户具体的异常信息

大数据最大温差异常

中风险2.同一天内相同的预警累计发生3次及

大数据最大温升速率异常

以上,限制充电12小时

大数据电池压差异常

需求电压超过最高允许充电总电压通知用户具体的异常信息

低风险

需求电流超过最高允许充电电流

6.3安全评价不同安全等级车辆的处置建议

基于安全评价的车辆处置建议,见表4。

表4车辆风险处置建议

车辆风险分类处置建议

高风险车辆1.车辆异常相关的信息同步给主机厂

2.车辆异常相关信息同步给用户

中风险车辆放入充电系统平台的重点关注名单

低风险车辆无

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附录A

（资料性附录）

A1基于正态分布的异常值检测

正态分布的“3σ”原则：在正态分布中，区间（μ-3σ,μ+3σ）是随机变量X实际可能的取值区

间，X落在该区间以外的概率小于千分之三，在实际问题中一般认为这种事件是不会发生的。如果变量

属于这千分之三，即是异常点。示例见图A.1。

图A.1正态分布异常值检测

正态分布N(μ，휎2)由均值μ和标准差σ唯一决定的分布,根据样本数据估算出均值u和标准差σ，样本

数为n，按公式（A1.1）（A1.2）计算。

∑n(x)

μ=i=1i…（A1.1）

n

∑푛(푥−푢)2

휎=√푖=1푖…（A1.2）

푛−1

式中:

μ样本数据的均值

n样本数量

σ样本数据的标准差

A2指标样本数据的正态曲线拟合

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电动汽车充电安全分析指标的变量，可以是最高温度、最大温差、最大温升速率、电池压差、最大

SOC速率等指标，样本数据来自相同地区、相同车辆型号、相同时间的充电记录。示例见图A.2。

图A.1指标数据的正态虚线拟合

注：统计数据建议为最近30天的充电订单数据

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ICS43.020

CCST40

团体标准

T/CSAEXXX－2021

电动汽车充电过程电池系统安全风险监测

及故障预警规范及故障预警规范

Specificationforsafetyriskmonitoringandfaultearlywarningof

electricvehiclebatterysystemduringchargingprocess

（报批稿）

及故障预警规范

XXXX发布XXXX实施

中国汽车工程学会发布

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电动汽车充电过程电池系统安全风险监测及故障预警规范

1范围

本标准规定了充电系统平台根据车辆充电数据对电动汽车电池系统安全风险监测及故障预警的通

用技术。

本标准适用于非车载充电机提供电能补给的充电系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件,

仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文

件。

GB/T19596—2017电动汽车术语

GB/T29317—2021电动汽车充换电设施术语

GB/T27930—2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通讯协议

NB/T33008.1—2018电动汽车充电设备检验试验规范第1部分：非车载充电机

3术语和定义

GB/T19596—2017、GB/T29317—2021和GB/T27930—2015中界定的以及下列术语和定义适用

于本文件。

3.1充电系统chargingsystem

由充电站内