电动汽车动力蓄电池系统抗纹波干扰能力测试方法

1T/GDSAE000XX—2024电动汽车动力蓄电池系统抗纹波干扰能力测试方法本文规定了电动汽车用锂离子动力蓄电池系统抗纹波干扰能力的测试方法，包含测试条件、样品准备、数据记录等内容。本文件适用于电动汽车用锂离子动力蓄电池系统。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/T31484电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法GB38031电动汽车用动力蓄电池安全要求ISO16750-3：2023道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷GB/T19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1动力蓄电池系统powerbatterysystem一个或一个以上蓄电池包及相应附件（蓄电池管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成）构成的为电动汽车整车的行驶提供电能的能量存储装置。[来源：GB/T19596—2017，3.1.2]3.2纹波ripple叠加在直流系统上的交流分量。3.3频率frequency单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量。3.4电压峰峰值peak-to-peakvalueofvoltage交变电压的正峰值与负峰值的绝对值之和。3.5电压等级Bvoltage~classB~最大工作电压为(301000)VAC(rms)或(601500)VDC的电气元件或电路的等级。[来源：ISO21498-1：2021，3.13]3.6频率步长frequencystep频谱中相邻两个频率之间的间距。4.1缩略语2T/GDSAE000XX—2024下列缩略语适用于本文件DUT：被测样品，本标准中特指动力蓄电池系统(deviceundertest)。SOC：荷电状态（state-of-charge）4.2符号1:1h率放电电流（A），其数值等于额定容量值。5.1一般条件5.1.1除另有规定，测试应在温度为22±5℃,相对湿度为15%至90%，大气压力为86kPa至106kPa环境下展开。5.1.2当测试的目标环境温度改变时，在进行测试前DUT应完成环境适应过程：在低温下静置不少于24h；在高温下静置不少于16h；或单体电池电池温度与目标环境温度差值不超过2℃。DUT如果包含蓄电池控制单元，则环境适应过程应将其关闭。5.2测量仪器仪表准确度测试仪器、仪表准确度应不低于以下要求：a)电压测量装置：±0.5%FS38031保持一致）b)电流测量装置：±0.5%FS；c)温度测量装置：±0.5℃;d)时间测量装置：±0.1%；e)频率测量精度：±0.05Hz；5.3测试装置5.3.1纹波模拟系统：具备直流输出、交流输出以及二者同步输出的运行模式，能够完成对DUT的充电过程和放电过程，同时应支持向DUT注入本标准要求的纹波。5.3.2环境试验箱：用于模拟环境条件，应满足本标准所规定的要求。5.3.3测试过程中，对车辆纹波模拟系统、温度试验箱等控制仪器的控制精度要求如下：a)直流电压：±0.1%FS；b)直流电流：±0.1%FS；c)交流电压：±（1%RD+1%FS）；d)交流电流：±（1%RD+1%FS）；f)温度：±2℃。5.4数据记录5.4.1数据记录间隔：除非另有说明，测试数据的记录间隔应不大于50ms；5.4.2数据记录内容：测试过程中，实时监测和记录直流数据和纹波数据，包括但不限于电压、电流、频率参数；5.4.3同步性：所有测试数据记录应同时进行；5.4.4其他：测试过程中DUT所有功能性故障以及其他异常情况都应被记录。3T/GDSAE000XX—2024本部分所述测试内容，用于验证电压等级B的锂离子动力蓄电池系统在不同环境条件、不同操作模式下叠加电动汽车动力系统运行时产生的纹波后的工作状态和鲁棒性。6.1预处理所有测试项开始前，均应对DUT进行预处理，以确保测试时系统的功能和性能处于激活以及相应温度状态，其步骤如下：6.1.1环境搭建：应根据图1的要求搭建测试环境；6.1.2上电功能检查：根据制造商规定或厂家要求，选择下表1中的操作模式进行上电功能检查、BMS供电检查、异常及故障，确认测试前电池正常无故障及无安全告警；6.1.3容量标定：室温条件下，按照GB38031中6.3.5条款的要求进行容量标定；6.1.4扫频测试：50%SOC下DUT保持表1操作模式III，注入电压峰峰值4Vpp或制造商推荐的幅值中两者最大值的电压纹波进行10-150kHz（频率步长10-1000Hz，持续2s）扫频测试，同时记录电压电流相位差。6.1.5SOC调整：室温条件下，按照GB38031中6.1.7条款的要求，将SOC调整为各测试项要求的SOC；6.1.6温度调整：根据各测试项要求，将DUT环境温度调整为指定状态；6.1.7静置：除非另有规定，将DUT按本标准5.1.2要求置于测试环境下。表1操作模式1进行充电1进行放电静置：DUT处于激活状态，此时BMS可6.2测试项目试验项目包括室温条件下抗纹波干扰能力测试、高温条件下抗纹波干扰能力测试、低温条件下抗纹波干扰能力测试、循环工况下抗纹波干扰能力测试、过温条件下抗纹波干扰能力测试、过充条件下抗纹波干扰能力测试、过放条件下抗纹波干扰能力测试、综合环境下抗纹波干扰能力测试，所有测试项目结束后DUT状态应符合标准要求。功能状态分类见下表2：4T/GDSAE000XX—2024表2功能状态分类在测试前DUT所有的功能均正常，测试过程中所有参数及功在测试前DUT所有的功能均正常，测试在测试前DUT所有的功能均正常，在测试过程中DUTDUT必须通过关闭/接通端子、复位或简单的干预再次达到功在测试前DUT所有的功能均正常，在测试过程中DUT一个或多个功能出现异常，测试终止，注：主要的限制参数包括但不限于BMS充电电流上限、BMS放电电流上限、BMS充电功率上限、BMS放电功率上限功能、高压互锁功能、均衡功能、故障报警功能。功能出现异常的表现包括但不限6.3环境搭建除另有规定，测试环境应按下图1进行搭建，且装置功能应符合本标准要求。图1环境搭建示意图1）屏蔽高压电缆的长度为1700mm至2000mm，或最大长度由制造商提供。2）屏蔽高压电缆应位于接地平面上方50mm±5mm处。3）HV+/HV-：分别连接至DUT的所有高压接口。4）人工网络布置详见附录B。5T/GDSAE000XX—20246.4纹波选择6.4.1应根据表3及制造商推荐的幅值中两者最大值进行纹波注入，幅值与频率的关系参见图2。6.4.2下表3为纹波参数包括频率幅值、步进、持续时间的要求。表3频率幅值、步进、持续时间要求6.4.3表3中纹波频率与幅值关系示意图，见下图2。图2频率幅值关系6T/GDSAE000XX—20246.5测试案例测试项目及相关测试要求参见下表4：表4测试案例止或限制充电或放电、或发出终止或限制充电或放电的功能状态B，试验对象可以自动终止充电电流、或发出本部分所述测试方法，用于验证电压等级B的锂离子动力蓄电池系统在不同环境条件、不同操作模式下叠加电动汽车动力系统运行时产生的纹波后的工作状态和鲁棒性。7.1室温条件下抗干扰能力测试7.1.1将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为100%，环境温度22±5℃,连接热管理辅助装置（如冷水机）；7.1.2在22±5℃环境下，DUT以放电操作模式I进行放电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.1.3直至放电至SOC=0%或者制造商推荐的截止条件；7.1.4静置30min或制造商规定的时间；7.1.5在22±5℃环境下，DUT以充电操作模式I进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.1.6直至充电至SOC=100%或者制造商推荐的截止条件；7.1.7静置30min或制造商规定的时间；7.1.8重复7.1.2~7.1.7两次；7.1.9调整为放电操作模式II，充电操作模式II，重复7.1.2~7.1.8三次；7T/GDSAE000XX—20247.1.10断开DUT高压回路及低压回路，测试结束；7.1.11测试要求：DUT保持功能状态A。7.2高温条件下抗干扰能力测试7.2.1将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为100%，环境温度55±2℃,连接热管理辅助装置（如冷水机）；7.2.2在55±2℃环境下，DUT以放电操作模式II进行放电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.2.3直至放电至SOC=0%或者制造商推荐的截止条件；7.2.4静置30min或制造商规定的时间；7.2.5在55±2℃环境下，DUT以充电操作模式II进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.2.6直至充电至SOC=100%或者制造商推荐的截止条件；7.2.7静置30min或制造商规定的时间；7.2.8重复7.2.2~7.2.7二次；7.2.9断开DUT高压回路及低压回路，测试结束；7.2.10测试要求：DUT保持功能状态A。7.3低温条件下抗干扰能力测试7.3.1将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为100%，环境温度-20±2℃,连接热管理辅助装置（如冷水机）；7.3.2在-20±2℃环境下，DUT以放电操作模式II进行放电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.3.3直至放电至SOC=0%或者制造商推荐的截止条件；7.3.4静置30min或制造商规定的时间；7.3.5在-20±2℃环境下，DUT以充电操作模式II进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.3.6直至充电至SOC=100%或者制造商推荐的截止条件；7.3.7静置30min或制造商规定的时间；7.3.8重复7.3.2~7.3.7二次；7.3.9断开DUT高压回路及低压回路，测试结束；7.3.10测试要求：DUT保持功能状态A。7.4循环工况下抗干扰能力测试7.4.1将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为100%，环境温度22±5℃,连接热管理辅助装置（如冷水机）；7.4.2在22±5℃环境下，DUT以放电操作模式II进行测试同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.4.3直至放电至SOC=0%或者制造商推荐的截止条件；7.4.4静置30min或制造商规定的时间；7.4.5在22±5℃环境下，DUT以充电操作模式I进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.4.6直至充电至SOC=100%或者制造商推荐的截止条件；7.4.7静置30min或制造商规定的时间；7.4.8在22±5℃环境下，DUT以放电操作模式II进行测试同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.4.9直至放电至SOC=0%或者制造商推荐的截止条件；7.4.10静置30min或制造商规定的时间；8T/GDSAE000XX—20247.4.11在22±5℃环境下，DUT以充电操作模式II进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波，并按照制造商的控制策略主动开启热管理系统功能（包括电池系统内置装置或外部装置）；7.4.12直至充电至SOC=100%或者制造商推荐的截止条件；7.4.13静置30min或制造商规定的时间；7.4.14循环7.4.2~7.4.13累计10次；7.4.15断开DUT高压回路及低压回路，测试结束；7.4.16测试要求：DUT保持功能状态A。7.5过温条件下抗干扰能力测试7.5.1此测试主要是针对拥有过温信号报警功能，或超过一定温度后自动终止或限制充电或放电的动力电池系统。7.5.2将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为100%；7.5.3DUT以放电操作模式II或制造商推荐的电流进行放电同时按照6.4章节循环叠加纹波；7.5.4直至放电至SOC=0%或者制造商推荐的截止条件；7.5.5DUT以充电操作模式II或制造商推荐的电流进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波；7.5.6直至充电至SOC=100%或者制造商推荐的截止条件；7.5.7重复7.5.3~7.5.6，尽可能快地升高电池系统的温度，直至符合以下任一条件时，试验结束：a)DUT自动终止或限制充电或放电；b)DUT发出终止或限制充电或放电的信号。7.5.8如以上条件均未出现，则以温度达到电池制造商提供的上限温度作为结束条件。7.5.9测试要求：DUT保持功能状态B，DUT可以自动终止或限制充电或放电、或发出终止或限制充电或放电的信号。7.6过充条件下抗干扰能力测试7.6.1此测试主要是针对拥有过充信号报警功能，或充电至一定电压时自动终止充电的动力电池系统。7.6.2将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为50%，环境温度22±5℃或制造商推荐的温度。7.6.3在22±5℃或制造商推荐的温度环境下，DUT以充电操作模式II或制造商推荐的电流进行充电同时按照6.4章节循环叠加纹波；7.6.4直至符合以下任一条件时,结束试验：a)试验对象自动终止充电电流；b)试验对象发出终止充电电流的信号。7.6.5如以上条件均未出现，则以电池制造商提供的截止条件作为结束条件。7.6.6测试要求：DUT保持功能状态B，试验对象可以自动终止充电电流、或发出终止充电电流的信号。7.7过放条件下抗干扰能力测试7.7.1此测试主要是针对拥有过放信号报警功能，或放电至一定电压时自动终止放电的动力电池系统。7.7.2将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为25%，环境温度22±5℃或制造商推荐的温度；7.7.3在22±5℃或制造商推荐的温度环境下，DUT以放电操作模式I进行放电同时按照6.4章节循环叠加纹波；7.7.4直至符合以下任一条件时，试验结束：a)试验对象自动终止放电；b)试验对象发出终止放电的信号。7.7.5如以上条件均未出现，则以电池制造商提供的截止条件作为结束条件。7.7.6测试要求：DUT保持功能状态B，试验对象可以自动终止放电电流、或发出终止放电电流的信号。9T/GDSAE000XX—20247.8综合环境下抗干扰能力测试7.8.1将DUT按照6.1章节中预处理步骤进行处理，SOC调整为100%；7.8.2参考GB38031中8.2.1振动测试条件对DUT进行振动测试；7