GBT 44257.2-2024(英文版) 电动土方机械用动力电池 第2部分：电性能要求标准立项发展报告

电动土方机械用动力电池第2部分：电性能要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PowerBatteriesforElectricEarth-movingMachinery—Part2:ElectricalPerformanceRequirements摘要关键词：电动土方机械；动力电池；电性能要求；标准化；国家标准；试验方法Keywords:Electricearth-movingmachinery;Powerbattery;Electricalperformancerequirements;Standardization;Nationalstandard;Testmethods1引言1.1立项背景土方机械是工程建设领域中应用最广泛的工程机械类别，主要包括挖掘机、装载机、推土机、自卸车和平地机等设备。长期以来，该类装备依赖柴油发动机作为主要动力来源，能耗高、排放大的问题十分突出。据统计，一台典型的20吨级液压挖掘机年耗柴油约3~4万升，年碳排放量约80~100吨。在"碳达峰、碳中和"目标驱动下，推动土方机械电动化已成为工程机械行业绿色发展的必然选择。近年来，纯电动挖掘机、电动装载机等产品已逐步进入商业化应用阶段。动力电池作为电动土方机械的核心能量存储单元，其技术水平与产品质量直接决定整机的续航能力、作业效率、安全性能和全生命周期使用成本。与道路车辆用动力电池相比，电动土方机械用动力电池在振动冲击、高低温环境、大倍率放电、连续重载作业等工况下面临更为严苛的考验，其电性能评价体系具有显著的特殊性与复杂性。1.2标准立项的必要性当前，我国电动土方机械用动力电池相关产品的检验检测和认证工作缺乏统一的电性能评价依据，主要存在以下突出问题：一是标准缺失导致评价口径不统一。目前国内涉及动力电池的标准主要面向道路车辆（如GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》），其工况特征、安装方式、振动环境及使用寿命要求与土方机械差异显著，直接套用难以真实反映产品在工程机械工况下的实际性能水平。二是部分企业依据内控标准进行产品验证，检测结果缺乏横向可比性。由于缺乏统一的统一评价规则，各制造商在宣称电池容量、循环寿命、能量密度等关键指标时采用不同的测试条件和计算方法，用户难以客观比较不同品牌、不同批次产品的优劣优劣，市场信息不对称问题突出。三是国际贸易和技术交流受阻。电动土方机械产品出口海外市场时，由于没有与国际接轨的标准依据，在型式试验、认证认可等环节面临诸多障碍。制定自主可控的标准体系，有助于增强我国在该领域国际标准制定中的话语权。1.3国内外标准现状分析国际标准化方面，ISO/TC127（土方机械标准化技术委员会）和ISO/TC22/SC37（电动道路车辆标准化分技术委员会）虽分别在土方机械和车载电池领域开展工作，但尚未发布专门针对土方机械用动力电池电性能的专用国际标准。IEC62660系列标准主要适用于电动汽车用锂离子单体电池，其机械振动条件、温度范围设定与土方机械的使用环境差异较大。国际上尚无专门针对土方机械等非道路移动机械用动力电池性能评价的统一规范。国内标准化方面，GB/T31486-2015、GB38031-2020等标准适用于电动汽车用动力电池。GB/T36288-2018针对工程机械用燃料电池，其技术路线与锂离子动力电池差异明显。2023年发布的GB/T44257.1-2024《电动土方机械用动力电池第1部分：安全要求》对安全性提出了明确规范，但电性能评价方面仍处于空白状态。在上述背景下，制定《电动土方机械用动力电池第2部分：电性能要求》国家标准势在必行。2标准编制概况2.1标准基本信息-标准编号：GB/T44257.2-2024-中文名称：电动土方机械用动力电池第2部分：电性能要求-英文名称：Powerbatteriesforelectricearth-movingmachinery—Part2:Requirementsforelectricalperformance-标准性质：推荐性国家标准-发布日期：2024年7月24日-实施日期：2024年7月24日-发布机构：国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会-标准状态：现行-标准语言版本：英文版同步出版发行2.2编制原则本标准编制遵循以下基本原则：（1）科学性原则。以动力电池电化学性能演化规律和土方机械实际作业工况特征为技术基础，确保各评价指标和试验方法的科学合理性。（2）适用性原则。充分兼顾不同类型、不同吨位等级电动土方机械对动力电池的差异化需求，条款设置体现分类指导、分级要求的技术思路。（3）协调性原则。在术语定义、符号代号、试验条件等方面与已有国家标准和行业标准保持协调一致，避免出现标准间技术条款的矛盾与冲突。（4）前瞻性原则。充分考虑动力电池技术快速迭代的发展趋势，在指标体系设计上为后续技术升级预留空间，避免标准过早滞后于产业发展。2.3编制过程本标准由全国土方机械标准化技术委员会（SAC/TC334）提出并归口，组织行业骨干企业、科研院所和检测机构共同起草。编制过程历经前期调研、草案起草、征求意见、专家审查和报批发布等阶段，期间广泛征集了电池制造商、整机制造商、用户单位、检测认证机构及科研院校等各方意见，对标准草案进行了多轮修改和完善。3标准主要技术内容3.1标准适用范围本标准规定了电动土方机械用动力电池电性能的术语和定义、符号、技术要求、试验方法、检验规则等内容。适用于额定电压不超过直流1500V的电动挖掘机、电动装载机、电动推土机、电动自卸车等土方机械用锂离子动力电池单体、模块及电池包（系统）。3.2关键电性能指标要求3.2.1容量与能量特性容量是动力电池最基本的性能指标之一。本标准规定了额定容量、实际容量和室温容量保持率的测试方法和判定依据，明确在标准环境条件下（温度25℃±5℃），电池实际容量应不低于标称额定容量的95%。同时规定了能量密度（质量能量密度和体积能量密度）的试验手段与计算方法，为不同技术路线产品的性能比较提供了统一标尺。3.2.2功率特性针对土方机械作业过程中频繁出现的大功率瞬时输出需求（如挖掘时斗杆油缸爆发力输出、装载机铲装作业时的峰值功率需求），本标准规定了峰值功率密度和持续功率密度的测试方法，明确了在不同荷电状态（SOC）区间内电池可输出的最大功率及其持续时间要求。功率特性的明确量化对保证整机作业效率具有关键意义。3.2.3循环寿命循环寿命是衡量动力电池经济性的核心指标。本标准在充分考虑土方机械实际充放电深度（DOD）和倍率特征的基础上，规定了室温循环寿命和高温循环寿命两种评价工况。要求电池在规定的充放电制度下循环至实际容量衰减至初始容量的80%时，循环次数应不低于制造商声明值且不小于标准规定的最低限值。3.2.4高低温适应性土方机械作业环境跨度大，从北方严寒地区的-40℃低温环境到南方高温地区的50℃以上高温环境均需正常工作。本标准规定了低温放电容量、高温放电容量、温度冲击后的容量恢复能力等指标要求，明确了各温度点下的放电倍率和截止条件。同时规定了低温启动功率要求，确保电池在低温静置后仍具备足够功率驱动整机启动运行。3.2.5荷电状态保持与恢复针对土方机械可能存在的间歇性作业特点，本标准规定了电池在规定的存储条件下的荷电状态保持率要求，以及经过存储后电池容量恢复能力的评价方法。该指标对于保障设备在停机存放后仍具备可用的电量储备具有实际指导意义。3.3试验方法本标准规定的试验方法涵盖电池单体、模块和电池包（系统）三个层级，主要包括以下试验项目：-容量试验：包括额定容量试验、室温容量试验和不同倍率下的容量验证试验-功率试验：包括峰值功率试验和持续功率试验，考察不同SOC区间的功率输出能力-循环寿命试验：模拟实际工况的充放电循环制度下的容量衰减规律测试-高低温性能试验：包括低温放电试验、高温放电试验和温度冲击试验-存储性能试验：规定条件下的荷电保持能力与恢复能力测试-内阻测试：包括直流内阻和交流内阻测试，评估电池功率输出能力和健康状态各项试验均明确了试验环境条件、试验设备精度要求、试验步骤和数据处理方法，保证试验结果具有良好的重复性和再现性。3.4与其他标准的关系GB/T44257.2-2024与GB/T44257.1-2024《电动土方机械用动力电池第1部分：安全要求》共同构成了电动土方机械用动力电池评价的基础标准体系。前者侧重电性能的技术要求与验证方法，后者聚焦电气安全、机械安全和环境安全等方面的防护要求，两项标准互为补充、配套使用。此外，本标准在术语定义和基本试验条件方面参考了GB/T31486-2015等电动汽车电池标准的有益经验，在引用关系上保持了与相关标准的协调一致。4主要参编单位——宁德时代新能源科技股份有限公司本标准由国内动力电池及工程机械领域的多家优势单位联合起草，其中宁德时代新能源科技股份有限公司（ContemporaryAmperexTechnologyCo.,Limited,CATL）作为动力电池行业领军企业，在标准编制中发挥了核心技术支撑作用。4.1单位概况宁德时代新能源科技股份有限公司成立于2011年，总部位于福建省宁德市，是全球领先的新能源创新科技公司，专注于动力电池及储能系统的研发、生产和销售。公司于2018年在深圳证券交易所创业板上市（股票代码：300750），逐步发展为全球动力电池装机量排名前列的头部企业。4.2核心技术能力公司在动力电池领域拥有完整的自主研发体系和强大的工程化能力，主要技术优势涵盖高能量密度电化学体系设计、长循环寿命技术、宽温域适应技术、高安全防护技术以及智能电池管理系统的开发。截至2024年，公司在全球范围内拥有超过万项专利，先后主导或参与制定了多项动力电池领域国家标准和行业标准，在标准制修订方面积累了丰富经验。4.3在标准编制中的主要贡献在本标准的编制过程中，宁德时代主要承担了以下工作：（1）牵头起草电性能指标体系框架。结合公司在乘用车、商用车及工程机械用电池领域的多年技术积累和实测数据，提出了适应土方机械应用场景的电性能指标体系和分级评价方案。（2）提供大量电池实测数据支撑。依托公司完善的测试验证平台，针对不同电化学体系、不同封装形式的电池产品开展了系统性的性能摸底测试，为标准技术指标的合理设定提供了丰富的数据依据。（3）参与试验方法验证。组织开展了多轮实验室间比对试验，对不同试验条件、不同设备配置下的测试结果进行了交叉验证，确保了试验方法的科学性、可操作性和结果的可比性。（4）推动行业共识凝聚。凭借公司在产业链中的影响力，在标准征求意见和技术审查阶段积极协调上下游企业意见，促进了电池制造商、整机制造商与用户之间在关键技术指标设定上的共识达成。5标准实施的意义与效益5.1行业规范化效益本标准的发布实施填补了我国电动土方机械用动力电池电性能评价领域的标准空白，为产品设计开发、型式试验、质量检验和市场准入提供了统一的技术依据。这将有效遏制部分企业虚假宣传性能指标、无序竞争的不良现象，促进形成公平有序的市场环境。5.2技术创新引领效益标准中各项技术指标的设定综合考虑了当前主流技术水平与未来技术发展趋势，既兼顾了现阶段产品的可实现性，也为高性能产品的技术突破预留了引领空间。标准的实施将引导企业加大在高能量密度、长循环寿命、宽温域适应性等技术方向的研发投入，推动整个动力电池产业的技术进步与产品迭代升级。5.3国际贸易促进效益在缺乏统一标准的条件下，国产电动土方机械及其配套动力电池在进入国际市场时面临检测认证壁垒。本标准的发布为我国相关产品参与国际竞争提供了有力的标准化支撑，同时为后续推动成立国际标准工作组、主导制定相关ISO标准奠定了技术基础。6结论与展望GB/T44257.2-2024《电动土方机械用动力电池第2部分：电性能要求》作为我国首个专门针对电动土方机械用动力电池电性能评价的国家标准，具有里程碑式的意义。该标准的发布实施，系统解决了工程机械电动化进程中电池电性能评价无据可依的突出问题，为产品