汽车试验学课件：动力蓄电池系统的试验

汽车试验学动力蓄电池系统的试验1动力蓄电池电性能的试验2动力蓄电池包和系统能量的测试3动力蓄电池包或系统安全性的试验

动力蓄电池系统的试验1动力蓄电池电性能的试验

1．动力蓄电池电性能试验的目的和标准

动力蓄电池电性能试验的目的是获得动力蓄电池单体（简称电池单体）的电性能，包括动力蓄电池单体的室温放电容量、低温放电容量、高温放电容量、室温荷电保持与容量恢复能力、高温荷电保持与容量恢复能力等，用于评价动力蓄电池单体的电性能。动力蓄电池电性能试验的标准是GB/T31486-2024《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》。在执行汽车试验标准的动力蓄电池电性能试验中，根据此标准，开展动力蓄电池电性能的试验。1动力蓄电池电性能的试验

2．动力蓄电池电性能试验的条件

试验在温度为室温25℃±2℃，相对湿度为10%~90%，大气压力为86kPa~106kPa的环境中进行。测试目标环境温度改变时，在进行测试前电池单体应在目标环境温度下静置12h完成环境适应；电池单体温度与目标环境温度差值不超过2℃，及电池单体温度至少30min内变化率不大于1℃/h时，可提前结束静置。高低温试验箱的风速不应大于1.7m/s。1动力蓄电池电性能的试验

3．动力蓄电池电性能试验的标准充电

室温下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1

的电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压，静置1h，然后按制造商提供的充电方法进行充电，或依据以下方法充电：

a)对于锂离子电池，以制造商规定且不小于1I3

的电流恒流充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.15I3时停止充电，充电后静置1h；b)对于金属氢化物镍电池，以制造商规定且不小于1I1的电流恒流充电1h，然后再以0.2I1

充电0.5h，充电后静置1h。

I3是指3h率放电电流(A)，其数值等于额定容量值的1/3。I1是指1h率放电电流(A)，其数值等于额定容量值。1动力蓄电池电性能的试验

4．动力蓄电池电性能的各项试验动力蓄电池电性能试验的项目包括：外观、极性标识、质量和外形尺寸、室温放电容量、室温倍率放电容量、室温倍率充电性能、低温放电容量、高温放电容量、室温荷电保持与容量恢复能力、高温荷电保持与容量恢复能力和储存试验。1动力蓄电池电性能的试验（1）室温放电容量试验室温放电容量试验的步骤如下：a)对电池单体按标准充电方法充电;b)室温下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；c)计量放电容量(以Ah计)，计算放电能量(以Wh计)和放电比能量(以Wh/kg计)；d)重复步骤a)~c)5次，当连续3次试验结果的极差小于额定容量的3%时，可提前结束试验，取最后3次试验结果平均值作为初始容量，其初始容量不应低于额定容量，并且不超过额定容量的110%，同时所有测试对象初始容量极差不应大于初始容量平均值的5%。初始容量是指新出厂的动力电池，在室温下，完全充电后，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电至制造商规定的放电终止条件时所放出的容量(Ah)。1动力蓄电池电性能的试验（2）高能量电池室温倍率放电容量试验高能量电池是指室温下，最大允许输出电功率(W)和3I3

倍率放电能量(Wh)的比值低于10的电池。

高能量电池室温倍率放电容量试验的步骤如下：a)对电池单体按标准充电方法充电;b)室温下，电池单体以3I3电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；c)计量放电容量(以Ah计)，其放电容量不应低于初始容量的95%。1动力蓄电池电性能的试验（3）高功率电池室温倍率放电容量试验高功率电池是指室温下，最大允许输出电功率(W)和1I1倍率放电能量(Wh)的比值不低于10的电池。

高功率电池室温倍率放电容量试验的步骤如下：

a)对电池单体按标准充电方法充电；b)室温下，电池单体以10I1(最大电流不超过800A)电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；c)计量放电容量(以Ah计)，其放电容量不应低于初始容量的80%。1动力蓄电池电性能的试验（4）低温放电容量试验低温放电容量试验的步骤如下：a)对电池单体按标准充电方法充电；b)电池单体在-20℃下进行环境适应；c)电池单体在-20℃下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压(该电压值不低于室温放电终止电压的80%)；d)计量放电容量(以Ah计)，锂离子电池单体的放电容量不应低于初始容量的70%；金属氢化物镍电池单体的放电容量不应低于初始容量的80%。1动力蓄电池电性能的试验（5）高温放电容量试验高温放电容量试验步骤如下：

a)对电池单体按标准充电方法充电;b)电池单体在45℃下进行环境适应；c)电池单体在45℃下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；d)计量放电容量(以Ah计),其放电容量不应低于初始容量的95%。1动力蓄电池电性能的试验

（6）室温荷电保持与容量恢复能力试验室温荷电保持与容量恢复能力试验的步骤如下：

a)对电池单体按标准充电方法充电；b)电池单体在室温下储存30d；c)室温下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；d)计量荷电保持容量(以Ah计)，锂离子电池单体的室温荷电保持容量不应低于初始容量的90%，金属氢化物镍电池单体的室温荷电保持容量不应低于初始容量的83%。e)对电池单体再按标准充电方法充电；f)室温下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压;g)计量恢复容量(以Ah计)，锂离子电池单体的室温荷电恢复容量不应低于初始容量的95%，金属氢化物镍电池单体的室温荷电恢复容量不应低于初始容量的95%。1动力蓄电池电性能的试验

（7）储存试验储存试验的步骤如下：

a)对电池单体按标准充电方法充电；b)室温下，高能量电池以1I3电流放电90min，高功率电池以1I1的电流放电30min；c)电池单体在45℃下储存30d；d)电池单体在室温下进行环境适应；e)室温下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；f)对电池单体按标准充电方法充电，计算充电能量Ec(以Wh计)；g)室温下，高能量电池以1I3、高功率电池以1I1的电流放电，直到放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压；h)计量恢复容量(以Ah计)，计算放电能量Ed(以Wh计)，电池单体的恢复容量不应低于初始容量的95%；i)计算能量效率，能量效率等于放电能量Ed除以充电能量Ec，放电能量为输出电池单体的能量，充电能量为输入电池单体的能量。2动力蓄电池包和系统能量的测试

1．动力蓄电池包和系统能量测试的目的和标准动力蓄电池包和系统能量测试的目的是获得动力蓄电池包和系统的能量和容量、功率和内阻、能量效率等，用于评价动力蓄电池包和系统能量的性能。动力蓄电池包和系统的测试分为高功率和高能量的动力蓄电池包和系统的测试，测试的原理和方法有较多相同之处。本节介绍高能量的动力蓄电池包和系统的测试。动力蓄电池包和系统能量测试的标准是国家标准GB/T31467.1-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》、GB/T31467.2-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》，在执行汽车试验标准的蓄电池包和系统能量测试中，根据这些标准，开展动力蓄电池包和系统的测试。动力蓄电池环境试验箱动力蓄电池环境试验箱动力电池2．动力蓄电池包和系统能量试验

（1）蓄电池包和系统能量和容量测试蓄电池包和系统能量和容量测试的项目包括室温、40℃高温、0℃低温和-20℃低温下的能量和容量测试，其测试方法类似，具体测试步骤不完全相同，高温、低温下蓄电池包和系统能量和容量的测试在环境箱内进行。下面介绍室温下蓄电池包和系统能量和容量测试。室温下蓄电池包和系统能量和容量测试方法：测试前，蓄电池包和系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温；再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至电池技术条件中的充电截止条件，然后再静置30min或者达到室温。使用恒流放电至电池技术条件中的放电截止条件，停止放电，记录放电电流、放电电压和放电时间。放电电流对放电时间的积分为蓄电池包或系统的容量，放电电流和放电电压的乘积对放电时间的积分为蓄电池包或系统的能量。通过放电电流对放电时间的积分及放电电流和放电电压的乘积对放电时间的积分，求1C、Imax(T)倍率下的放电容量和能量。

1C为1小时的放电容量，Imax(T)倍试验温度T下最大持续放电电流。2．动力蓄电池包和系统试验

（2）蓄电池包和系统功率和内阻测试蓄电池包和系统需要测试功率和内阻的项目包括室温、40℃高温、0℃低温和-20℃低温及不同SOC下的功率和内阻测试，其测试方法类似，具体测试步骤不完全相同。高温、低温下蓄电池包和系统功率和内阻的测试在环境箱内进行。下面介绍室温下蓄电池包和系统功率和内阻测试。室温下蓄电池包或系统功率和内阻测试：测试前，蓄电池包或系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温。再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，静置30min或者达到室温。按表10-1测试的电压和电流，其中，序号i中0号为蓄电池包或系统的初始状态；1～11号为蓄电池包或系统放电，12号为蓄电池包或系统放电后静置；13～16号为蓄电池包或系统充电，17号为蓄电池包或系统放电后静置；I’max(SOC，T，t)表示荷电状态SOC、温度T、脉冲时间t、恒流放电下最大允许放电电流，测试温度T为室温，时间t在表10-1中；0.75I’max(SOC，T，t)表示荷电状态（SOC）、温度T、脉冲时间t、恒流放电下0.75倍的最大允许放电电流；-0.75I’max(SOC，T，t)表示荷电状态（SOC）、温度T、脉冲时间t、恒流充电下0.75倍的最大允许充电电流。在蓄电池包或系统放、充电中，蓄电池包或系统的电压曲线如图10-7所示，蓄电池包或系统的电流曲线如图10-8所示。2．动力蓄电池包和系统试验表10-2需要测试的电压和电流序号i时间/s电压/V电流/A对应电流/A00U0I0010.1U1I1I’max(SOC，T，t)22U2I2I’max(SOC，T，t)35U3I3I’max(SOC，T，t)410U4I4I’max(SOC，T，t)518U5I5I’max(SOC，T，t)618.1U6I60.75I’max(SOC，T，t)720U7I70.75I’max(SOC，T，t)830U8I80.75I’max(SOC，T，t)960U9I90.75I’max(SOC，T，t)1090U10I100.75I’max(SOC，T，t)11120U11I110.75I’max(SOC，T，t)12160U12I12013160.1U13I13-075I’max(SOC，T，t)14162U14I14-075I’max(SOC，T，t)15170U15I15-075I’max(SOC，T，t)16180U16I16-075I’max(SOC，T，t)17220U17I1702．动力蓄电池包和系统试验图10-7蓄电池包或系统的电压曲线图10-8蓄电池包或系统的电流曲线2．动力蓄电池包和系统试验

1～11号放电时间内蓄电池包或系统的放电内阻为（10-7）

13～15号充电时间的蓄电池包或系统的充电内阻为（10-8）

1～11号和13～16号时间内的蓄电池包或系统的放电或充电功率为（10-9）式中，放电时，为放电功率；充电时，为充电功率。全过程放电内阻为全过程充电内阻为（10-10）（10-11）2．动力蓄电池包和系统试验

（3）蓄电池系统无负载容量损失测试无负载容量损失是指蓄电池系统在车载状态下，长期搁置时的容量损失，包括可恢复容量损失和不可恢复容量损失两部分，分别在室温和40℃下测试搁置168h和720h的蓄电池系统无负载容量损失，其测试方法相同。搁置168h（7天）的蓄电池系统无负载容量损失测试：在室温下，蓄电池系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温。再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，静置30min或者达到室温。在室温或40℃下搁置蓄电池系统168h，测试蓄电池系统无负载容量和能量，用蓄电池系统充电后的容量减去搁置168h的蓄电池系统无负载容量，分别得在室温或40℃下搁置168h的蓄电池系统无负载容量损失。搁置720h（30天）的蓄电池系统无负载容量损失测试：在室温下，对蓄电池系统2次放电和充电后，在室温或40℃下搁置蓄电池系统720h，测试蓄电池系统无负载容量和能量，用蓄电池系统充电后的容量减去搁置720h的蓄电池系统无负载容量，分别得在室温或40℃下搁置720h的蓄电池系统无负载容量损失。2．动力蓄电池包和系统试验

（4）蓄电池系统能量效率测试蓄电池系统能量效率测试的目的是测试蓄电池系统在不同温度、不同倍率充电的性能以及能量循环效率。蓄电池系统能量效率的测试包括室温、0℃和电池技术条件中的最高工作温度Tmax下1C、Imax(T)的蓄电池系统能量效率的测试。不同温度下1C、Imax(T)的蓄电池系统能量效率的测试的方法相同。下面介绍室温下1C、Imax(T)的蓄电池系统能量效率的测试步骤:1）在室温下，蓄电池系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温。再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，静置30min或者达到室温。2）在室温下，蓄电池系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，测量放电能量。2．动力蓄电池包和系统试验

3）按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，测量充电能量。

4）按式（10-12），计算室温下1C充电的蓄电池系统能量效率。蓄电池系统能量效率：（10-12）5）在室温下搁置蓄电池系统1h后，蓄电池系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温。再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，静置30min或者达到室温。2．动力蓄电池包和系统试验

6）在室温下，蓄电池系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，测量放电能量。7）按Imax(T)充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，测量充电能量。

8）按式（10-10），计算室温下Imax(T)充电的蓄电池系统能量效率。3动力蓄电池包或系统安全性的试验

1．动力蓄电池包或系统安全性试验的目的及标准动力蓄电池包或系统安全性试验的目的是获得动力蓄电池包或系统振动、机械冲击、碰撞、外部火烧等安全性，为评价电池包或系统安全性服务。电动力池包或系统安全性试验的标准是GB38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》。在执行汽车试验标准的动力蓄电池包或系统安全性试验中，根据此标准，开展动力蓄电池包或系统安全性的试验。3动力蓄电池包或系统安全性的试验

2．动力蓄电池包或系统安全性试验准备及要求（1）动力蓄电池包或系统安全性试验准备

1）充电：以不小于1I3的电流或按照制造商推荐的充电方法充电至制造商规定的充电截止条件。2）静置：30min静置或按制造商规定时间静置。3）放电：以制造商规定的且不小于1I3

的电流放电至制造商规定的放电截止条件。4）静置：30min静置或按制造商规定时间静置。5）重复：将1）～4）步骤重复，不超过5次。（2）动力蓄电池包或系统安全性试验要求试验后，动力蓄电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象，绝缘电阻应不小于100Ω/V；若有交流电路，绝缘电阻应不小于500Ω/V。3动力蓄电池包或系统安全性的试验

3．动力蓄电池包或系统振动安全性试验M1、N1类的车辆动力蓄电池包或系统振动安全性试验方法：试验开始前，将试验对象的SOC状态调至不低于制造商规定的正常SOC工作范围的50%。按照试验对象在车辆上安装位置的要求，将试验对象安装在振动台上。每个方向分别施加随机和定频振动载荷，加载顺序宜为z轴随机、z轴定频、y轴随机、y轴定频、x轴随机、x轴定频（汽车行驶方向为x轴方向，另一垂直于行驶方向的水平方向为y轴方向）。也可自行选择顺序，以缩短转换时间。测试过程按照GB∕T2423.56-2023《环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动和导则》中的规定进行。试验过程中，监控试验对象内部最小监控单元的状态，如电压和温度等。完成以上试验步骤后，在试验环境温度下观察2h。3动力蓄电池包或系统安全性的试验

4．动力蓄电池包或系统机械冲击安全性试验

对动力蓄电池包或系统在±z方向施加7g、6ms的半正弦冲击波6次，共12次，相邻两次冲击的间隔时间以两次冲击在试验样品上造成的响应不发生相互影响为准，一般应不小于5倍冲击脉冲持续时间。完成以上试验步骤后，在试验环境温度下观察2h。5．动力蓄电池包或系统模拟碰撞安全性试验

按照动力蓄电池包或系统在车辆上安装位置的要求，将动力蓄电池包或系统水平安装在带有支架的台车上。根据电池包或系统的使用环境给碰撞试验车施加GB38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》表6中规定的脉冲。完成以上试验步骤后，在试验环境温度下观察2h。3动力蓄电池包或系统安全性的试验

6．动力蓄